14. Статистические свойства макросистем (мкт).

В середине 19го века была доказана связь между механической работой и количеством теплоты. Подобно мех. работе, кол-во теплоты оказалось мерой изменения энергии.

Тепловая энергия – это энергия неупорядоченного хаотического движения, а другие виды энергии связаны с упорядоченным движением. Порядок легко превращается в хаос. Гораздо сложнее наоборот. Поэтому любой вид энергии переходит в тепловую, однако тепловая энергия переходит в другие виды энергии, ограниченна и всегда не полностью.

Открытие закона сохранения энергии способствовало созданию различающихся, но взаимодополняющихся методов исследований. Это статистический подход и термодинамический подход.

Статистический подход – это вероятностный метод описания сложных систем. Вещество всех тел состоит из отдельных мельчайших частиц, находящихся в виде хаотического теплового движения.

Открыл М.Ломоносов в середине 18 века и сформулировал молекулярную гипотезу – частицы вещества – шарики, их поверхность шероховата. Они беспорядочно движутся и сталкиваются между собой. Из-за шероховатости, при столкновении они получают дополнительное вращательное движение.

К концу 19 века сформулировалась теория поведения больших общностей атомов и молекул.

Статистический метод основан на том, что поведение отдельной частицы считается несущественным.

Свойства макросистемы определяются свойствами всех частиц, особенностями их движения, ускорёнными их характеристиками всех частиц.

Макроскопические характеристики имеют физический смысл лишь в случае большого числа молекул. Исходя из молекулярной теории, состояние вещества определяется с помощью характеристик: массы, давления, темп. и объёма.

В основе этой теории лежат 3 положения:

1) любое тело состоит из большого числа частиц малого размера;

2) частицы вещества находятся в беспорядочном движении;

3) скорость движения молекул зависит от темп. Вещества.

В количественном выражении служат опытные газовые законы. Это законы Болер-Мариотто, Гей Люссака, Авогадро и т.д. + основное уравнение кинетической теории идеальных газов и закон Максвелла.

Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории следует средне кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы идеального газа:

E=3/2К*T, где

Е – средняя кинетическая энергия;

К – постоянная Больцмана;

Т – температура

При абсолютном нуле прекращается поступательное движение молекул газа, и давление тоже становится = нулю.

Первое положение мол.к.теории доказывается опытным путём.

До 20го века считалось, что глубже описывают мир фундаментальные динамические теории (классическая механика Ньютона). В этой механике был применён детерминированный подход.

Кроме того, статистический метод даёт приближённый результат (с определённой долей вероятности), основывается на средних и более вероятных значениях.

Мол.к.теория применяется в квантовой механике, теории эволюции и др.

Например, согласно квантовомеханическим представлениям, мир описывается с точки зрения вероятностного подхода, т.е. физические величины, характеризующие систему, не могут принимать одновременно точные значения, т.е. одни характеристики более точные, другие – менее.

Принцип неопределённости (1927) Бернера Гейзенберга (1901 - 1976) – им анализировались координаты и импульс – мера механического движения для материальной точки = mv. Он сделал вывод: в квантовой механике существуют ограничения возможности одновременной точности координаты частиц и импульса. Связано с волновой двойственностью.