En termodinámica , el número de partículas (símbolo N ) de un sistema termodinámico es el número de partículas constituyentes de ese sistema. [1] El número de partículas es una propiedad termodinámica fundamental que se conjuga con el potencial químico . A diferencia de la mayoría de las cantidades físicas , el número de partículas es una cantidad adimensional , específicamente una cantidad contable . Es una propiedad extensiva , ya que es directamente proporcional al tamaño del sistema considerado y, por tanto, tiene sentido sólo para sistemas cerrados .
Una partícula constituyente es aquella que no se puede romper en pedazos más pequeños en la escala de energía k·T involucrada en el proceso (donde k es la constante de Boltzmann y T es la temperatura ). Por ejemplo, en un sistema termodinámico que consta de un pistón que contiene vapor de agua , el número de partículas es el número de moléculas de agua en el sistema. Por tanto, el significado de las partículas constituyentes y, por tanto, del número de partículas, depende de la temperatura.
El concepto de número de partículas juega un papel importante en las consideraciones teóricas . En situaciones en las que es necesario determinar el número real de partículas de un sistema termodinámico determinado, principalmente en química , no es prácticamente posible medirlo directamente contando las partículas. Si el material es homogéneo y tiene una cantidad conocida de sustancia n expresada en moles , el número de partículas N se puede encontrar mediante la relación:, donde N A es la constante de Avogadro . [1]
Un parámetro intensivo del sistema relacionado es la densidad del número de partículas (o concentración del número de partículas PNC), una cantidad del tipo densidad numérica volumétrica que se obtiene dividiendo el número de partículas de un sistema por su volumen . Este parámetro a menudo se indica con la letra minúscula n .
En los procesos de mecánica cuántica , es posible que no se conserve el número total de partículas. Por tanto, el concepto se generaliza al operador de número de partículas , es decir, el observable que cuenta el número de partículas constituyentes. [2] En la teoría cuántica de campos , el operador del número de partículas (ver estado de Fock ) está conjugado con la fase de la onda clásica (ver estado coherente ).
Una medida de la contaminación del aire utilizada en los estándares de calidad del aire es la concentración atmosférica de partículas . Esta medida suele expresarse en μg/m 3 ( microgramos por metro cúbico). En las actuales normas de emisiones de la UE para automóviles, furgonetas y camiones y en la próxima norma de emisiones de la UE para maquinaria móvil no de carretera, se definen las mediciones y los límites del número de partículas, comúnmente denominado PN , con unidades [#/km] o [ #/kWh]. En este caso, PN expresa una cantidad de partículas por unidad de distancia (o trabajo).
