Estudio numérico de procesos irreversibles mediante Dinámica Molecular

Abstract

El comportamiento de los fenómenos de evolución hacia el equilibrio en un sistema tiene una explicación evidente al analizar el movimiento de las partículas que lo componen, lo cual es posible gracias a los métodos de simulación provistos por la Dinámica Molecular. Con el objetivo de estudiar y comprender este comportamiento se constituye este trabajo, en el que, mediante la simulación de la interacción de distintos conjuntos de partículas, se tratará de alcanzar conclusiones generales a nivel tanto molecular como macroscópico, especialmente en cuanto a la evolución hacia el equilibrio en procesos irreversibles. En estas simulaciones se pondrán en contacto conjuntos de partículas a distintas temperaturas y se observará cómo la temperatura del equilibrio tiende a la temperatura media de los conjuntos iniciales, así como la evolución de otras magnitudes termodinámicas. Asimismo, se estudiará la distribución en el espacio de las partículas durante la tendencia al equilibrio y durante el mismo, concluyendo que estas procuran mantenerse en el mayor estado de azar posible una vez alcanzado dicho equilibrio. A pesar de las limitaciones para los resultados que se puedan obtener a partir de métodos relativamente sencillos, estos ilustrarán la relación entre el mundo microscópico y el macroscópico, y serán susceptibles de ser extrapolados a conjuntos mayores de partículas.

The behavior of the phenomenons of evolution towards equilibrium for a system involves an evident explanation when the movement of the particles composing it is analyzed, which is possible thanks to the simulation methods proposed by Molecular Dynamics. In order to study and understand this behavior, this work will try to reach conclusions concerning both molecular and macroscopic levels, particularly for the evolution towards equilibrium in irreversible processes. During this simulations, ensembles of particles at different temperatures will be put in contact, so it will be possible to analyze how final temperature will tend to be the medium temperature of the initial ensembles. Furthermore, spatial distribution of particles during the evolution towards equilibrium will be studied, concluding that they try to keep the biggest random state possible once the equilibrium is reached. Despite limitations for the results obtained by these relatively simple methods, they will illustrate the relation between microscopic and macroscopic worlds and might be extrapolated to bigger ensembles of particles.