Лекция 1
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА
-
Молекулярно - кинетическая теория. Тепловое движение.
Молекулярная физика изучает строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений - любое тело состоит из большого числа хаотически движущихся молекул, которые не имеют преимущественного направления.
Интенсивность этого движения зависит от температуры вещества.
Доказательством хаотического движения молекул является броуновское движение.
Молекулярно - кинетическая теория
-
объясняет свойства тел, которые наблюдаются на опыте.
-
использует статистический метод, рассматривая не движение отдельных молекул, а лишь средние величины, характеризующие движение всей совокупности частиц. Отсюда и другое ее название – статистическая физика.
Физические свойства макроскопических систем, состоящих из очень большого числа частиц, изучаются двумя взаимно дополняющими друг друга методами: статистическим и термодинамическим
Статистический метод основан на использовании теории вероятностей и определенных моделей строения изучаемых систем.
В совокупном поведении большого числа частиц, координаты и импульсы которых случайны в любой момент времени, проявляются особые статистические закономерности.
Например, в газе можно
- определить средние значения скоростей теплового движения молекул и их энергий, однозначно связанных с температурой газа.
- найти зависимость от температуры средней энергии колебательного движения частиц в твердом теле.
Раздел теоретической физики, в котором с помощью статистического метода изучаются физические свойства макроскопических систем, называется статистической физикой.
Термодинамический метод, в котором не рассматриваются внутреннее строение изучаемых тел и характер движения отдельных их частиц.
Термодинамический метод основан на анализе условий и количественных соотношений при различных превращениях энергии, происходящих в системе.
Соотношения между разными видами энергии позволяют изучать физические свойства исследуемых систем при самых разнообразных процессах, в которых эти системы участвуют.
Раздел теоретической физики, в котором физические свойства макроскопических систем изучаются с помощью термодинамического метода, называется термодинамикой.
Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория рассматривают изменение состояния вещества с разных точек зрения и взаимно дополняют друг друга.
Состояние некоторой массы газа определяется некоторыми параметрами, называемыми параметрами состояния. Такими параметрами являются давление p, объем V и температура T , которые функционально связаны, и изменение одного из них приводит к изменению других. Если эти параметры имеют определенные и постоянные значения для любой части макросистемы, то ее состояние называется равновесным.
Соотношение, которое определяет связь между параметрами некоторого тела, называется уравнением состояния идеального газа.
В молекулярно-кинетической теории пользуются идеализированной моделью идеального газа, согласно которой считают, что:
1) собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда;
2) между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия;
3) столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.