Лекция 1

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

1. 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.