Nivell macroscòpic

En física, el nivell macroscòpic és el nivell de descripció en que la posició o estat físic concret de les partícules que integren un cos pot ser resumit en una equació d'estat que solament inclou magnituts extensives (volum, llongitut, massa) i magnituts intensives promig (pressió, temperatura). Usualment pel gran tamany de dit sistema poden despreciar-se els efectes quàntics i pot usar-se la física estadística i les lleis de Newton com a bona aproximació (en alguns casos si les partícules es mouen molt ràpidament la mecànica relativista). Igualment l'energia total del sistema pot considerar-se com una magnitut contínua en lloc de com una magnitut cuantizada.

Estenent la definició, es parla de objecte o fenomen macroscòpic quan les dimensions geomètriques o la magnitut física sobrepassa d'un cert tamany. Normalment tots els objectes visibles a simple vista són a tots els efectes macroscòpics, en oposició als objectes microscòpics i els fenomens microscòpics, no visibles a simple vista i a on la mecànica quàntica pot eixercitar un paper important, en la seua descripció.

Termodinàmica

La termodinàmica s'ocupa necessàriament de sistemes macroscòpics, a on l'estructura interna del sistema i el comportament individual de les partícules no és rellevant per a les magnituts termodinàmiques. Solament els agregats del conjunt de partícules conten en termodinàmica (magnituts extensives) o els promijos considerats a partir d'un gran número de partícules (magnituts extensives). Aixina per eixemple la massa o l'energia es calcula com sumixca de les masses o les energies de les partícules que integren el sistema. Mentres que la pressió o la temperatura es calculen a partir de la distribució de velocitats (per a un gas ideal esta distribució és la distribució de Maxwell-Boltzmann). Per a un gas ideal la pressió p i la temperatura T es calculen com:

A on $k_B$ és la constant de Boltzmann. Estes dos equacions conjuntament impliquen que se satisfà l'equació dels gasos ideals:

Variables macroscòpiques

En un agregat de partícules que mantenen un estat d'equilibri estadístic, cada partícula evoluciona segons les regles d'evolució d'un cert sistema dinàmic. No obstant, el comportament global del sistema ignorant les partícules individuals exhibix un comportament global que es pot descriure estadísticament. Una variable macroscòpica és qualsevol variable que es pot definir a partir d'una distribució de provabilitat sobre l'espai fásico de microestats que són accessibles a les partícules individuals. Alguns eixemples típics de variables macroscòpiques són:

• La temperatura.
• La pressió d'un gas.
• La magnetisació d'un sòlit magnètic.
• l'energia interna del sistema.

En general per als estats d'equilibri les variables macroscòpiques es denominen simplement funcions d'estat.