17) Предмет и задачи молекулярной физики и термодинамики.

Молекулярная физика - раздел физики, изучающий физичес­кие свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их внутреннего строения.

Доказано, что все тела состоят из мельчайших частиц -атомов и молекул, находящихся в непрерывном хаотичном движе­нии. Об этом движении говорят как о тепловом движении.

Теория строения вещества, основанная на этом положении, называется молекулярно-кинетической теорией (МКТ).

Основные положения этой теории заключаются в следующем;

1) все тела состоят из очень большого числа атомов и молекул, находящихся в состоянии хаотического движения;

2) между атомами и молекулами действуют силы взаимного притя­жения и отталкивания;

3) средняя величина кинетической энергии хаотически движущихся атомов и молекул определяет темпе­ратуру тела.

Чем больше эта энергия, тем выше температура тела и нао­борот.

Все эти основные положения теории подтверждаются много­численными опытами (диффузия, броуновское движение и др.).

Наряду с МКТ для изучения свойств тала используется и термодинамический метод, в котором процессы, происходящие в телах, рассматриваются о энергетической точки зрения.

основе молекулярной физики лежит установленное на опыте утверждение: в каком бы состоянии не находилось вещество (твердом, жидком, газообразном), составляющие его молекулы находятся в непрерывном хаотическом (непредсказуемом) движении, которое называют тепловым. Хотя движение любой молекулы вещества подчиняется законам механики, описать движение каждой молекулы из большой совокупности (к примеру, в 1м³ воздуха при нормальных условиях находится 2,7•10²⁵ молекул) практически невозможно. В связи с этим в молекулярной физике разработано два взаимно дополняющих друг друга теоретических метода – статистический и термодинамический.

В статистическом методе микроскопические величины, характеризующие движение молекулы (к примеру, ее импульс в данный момент времени), являются непредсказуемыми, случайными. Для построения теории создается гипотетическая модель механизма молекулярного движения и пространственного строения вещества. Затем в этой модели разрабатываются методы нахождения плотности вероятностей тех или иных величин, зная которые вычисляют средние значения этих величин.

В термодинамическом методе исследования вещества, в отличие от статистического, не вводятся в рассмотрение какие-либо модельные представления об атомно-молекулярном строении тела, а ставится своей задачей установление зависимости между непосредственно наблюдаемыми макроскопическими (измеряемыми в опыте) величинами, такими как давление, температура, объем, концентрация, напряженность электрического или магнитного поля и т. п. Термодинамика как теоретическая дисциплина строится на трех фундаментальных законах (началах), установленных на основании огромного опытного знания, относящегося к поведению макроскопических систем. Выводы термодинамики имеют весьма общий характер, независимый от выбора гипотетической модели структуры вещества, независимо от характера движения молекул, взаимодействия между ними. Результаты, получаемые в статистической теории, существенным образом зависят от выбора этой гипотетической модели. Недостатком термодинамического метода является невозможность с помощью его вскрыть молекулярную сущность изучаемых явлений.

Термодинамика ничего не говорит о механизме происходящих в веществе микропроцессов, а только устанавливает связь между макроскопическими характеристиками вещества. Поэтому в настоящее время в молекулярной физике при исследовании макроскопических свойств вещества разрабатываются оба подхода: статистический и термодинамический. Эти исследования взаимно дополняют друг друга, так как у них один и тот же объект исследования – система, состоящая из многих молекул, и одна и та же цель – нахождение зависимостей между макроскопическими величинами системы частиц.