Часть 2. Основы учения о климате и микроклимате
Тема 4. Основы молекулярной физики и термодинамики Введение Предмет мф и тд
Предметом изучения молекулярной физики и термодинамики служат тепловое движение частиц вещества, явления и процессы, обусловленных тепловым движением.
Вещество состоит из огромного числа молекул, и его принято называть системой многих частиц, при этом можно считать, что каждая частица движется по законам классической механики Ньютона.
Состояние системы частиц характеризуется физическими величинами, называемыми параметрами состояния системы.
Одно и то же вещество может находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии.
Агрегатные состояния вещества
Газы обладают:
малыми плотностью, вязкостью (внутренним трением) и теплопроводностью,
значительной сжимаемостью,
большой скоростью диффузии,
способностью занимать любой объем, который им предоставлен,
отсутствием структуры (наличием лишь хаотически «кочующих» частиц).
Жидкости обладают:
большими плотностью, вязкостью и теплопроводностью (по сравнению с газом),
малой сжимаемостью,
способностью образовывать поверхностный слой, в котором возникают поверхностные силы, обеспечивающие капиллярные явления, смачиваемость, возможность отделить жидкую фазу вещества от газообразной или твёрдой,
структурой типа «ближний порядок» (атомы или молекулы в любом очень малом объёме размером порядка 3 - 4 межатомных расстояний являются «осёдлыми» и колеблются около равновесных положений, т. е. сгруппированы типа микроскопического кристаллика, но в отличие от действительных кристалликов группы частиц жидкости имеют симметрию 5-го порядка),
способностью любой «осёдлой» частицы превращаться в «кочующую» (случайным образом покидать равновесное положение и скачкообразно перемещаться на несколько межатомных расстояний, превращаясь затем вновь в «осёдлую»).
Твёрдые тела обладают:
очень большими плотностью, вязкостью и теплопроводностью,
очень малой сжимаемостью,
способностью иметь собственный объём и размеры (благодаря чему в сознании людей сформировалось представление о пространстве и геометрических образах, теория измерения пространства),
свойствами ковкости, твёрдости, пластичности, упругости и пр., которые обусловлены структурой тела,
с
труктурой
не только типа «ближний порядок» (в
аморфных твёрдых телах), но и типа
«дальний порядок» (в кристаллических
телах с регулярным повторением
элементарных ячеек Бравé),анизотропией (неодинаковостью физических свойств в различных направлениях),
определенным набором элементов симметрии.
Основные методы изучения вещества
Статистический, в основе которого молекулярно-кинетическая теория (МКТ) строения вещества и математическая теория вероятностей; состояние вещества описывается с помощью микропараметров – физических величин, характеризующих движение отдельной частицы вещества.
Термодинамический, в основе которого «начала термодинамики» и математическая теория дифференциального и интегрального исчисления; состояние вещества описывается с помощью макропараметров – физических величин, характеризующих всю систему в целом.