Термодинамика и молекулярная физика.

§24. Предмет молекулярной физики.

Определение: Молекулярной физикой называется раздел физики изучающий зависимости строения и физических

свойств тел от характера движения и взаимодействия между частицами, из которых состоят тела.

Молекулярная физика основывается на молекулярно-кинетической теории строения вещества, согласно которой все тела состоят из мельчайших частиц (атомы, молекулы, ионы), которые находятся в некотором хаотическом движении, называемым тепловым движением, данные эти неоднократно подтверждались.

В молекулярно-кинетической теории с единой точки зрения рассматриваются разнообразные физические явления, протекание которых зависит от движения и взаимодействия частиц вещества. Например, эта теория позволяет понять механизм упругих свойств твёрдых тел, электропроницаемости различных по своей природе проводников электрического тока, вскрывает причины внутреннего трения в газах и жидкостях, объясняет электромагнитные свойства различных веществ и т.д.

В различных агрегатных состояниях вещества характер движения и взаимодействия частиц не одинаков. У газообразных тел взаимодействие между частицами на расстоянии практически отсутствует, поэтому газ не сохраняет форму и объём. Взаимодействие между частицами происходит только при непосредственном соприкосновении. Каждая частица между двумя соседними соударениями движется прямолинейно и равномерно. В твёрдых телах взаимодействие между частицами столь велико, что каждая из них находится на определённой позиции, называемой узлом кристаллической решётки. Каждая частица совершает колебания относительно устойчивого положения равновесия (узла). Если бы не дефекты кристаллической решётки, то колебания частиц носили бы гармонический характер (sin,cos), а т.к. в любом кристалле существуют дефекты, то колебания носятангармонический характер.Жидкость находится в промежуточном состоянии между газом и твёрдыми телами. Каждая частица жидкости за небольшой промежуток времени совершает колебания около какого-либо места. Если жидкость покоится, то перескоки в различных направлениях равновероятны. Если жидкость движется, то большинство перескоков происходит в сторону её движения. Жидкость сохраняет только объём, твёрдое тело объём и форму.

§25. Статистический, динамический и термодинамический методы исследования.

Любое тело состоит из огромного числа частиц, так в 1газа при нормальных условиях находятсямолекул, а в жидкостях и твёрдых телахмолекул. Если исследовать такие системы с помощью классической механики Ньютона, то для каждой системы необходимо будет записатьуравнений динамики, затем полученную систему уравнений решить (нереально). Поэтому при исследовании таких систем используется статистический метод.

Определение:Статистическим называется метод, основанный на использовании теории вероятности и определён-

ных моделей строения вещества.

Определение:Статистической физикой называется раздел физики, изучающий свойства вещества с помощью

статистического метода.

В совокупном поведении огромного числа частиц появляются особые закономерности, которые называются статистическими. Эти закономерности проявляются в том, что существует среднее значение физических величин, которые характеризуют движение и взаимодействие всей совокупности частиц системы. Например, у газов это средняя скорость движения молекул, у твёрдых тел средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы колебаний частицы.

Определение:Динамическим называется метод, с помощью которого изучаются законы движения отдельной час-

тицы.

С помощью динамического метода исследования устанавливаются динамические закономерности. Связь между динамическими и статистическими закономерностями проявляются в том, что законы движения отдельной частицы влияют на свойства систем изучаемых статистическим методом.

Определение:Термодинамикой называется раздел физики изучаемый различные превращения энергий в системе.

При термодинамическом исследовании не требуются знания о характере движения и взаимодействия отдельных частиц. Термодинамика исследует физические свойства систем исходя из условий различных превращений энергий и соотношения между разными видами энергий.

Термодинамика базируется на трёх законах (началах): 1 и 2 начала получены при обобщении экспериментальных данных. 3 начало – это теорема Нёрнсто (о невозможности достижения абсолютного нуля).