 |
|
Молекулярна фізика і термодинаміка
Молекулярна фізика і термодинаміка вивчають фізичні властивості макроскопічних тіл, що знаходяться як в рівновісному, так і в нерівновісному стані, і складаються з великої кількості макроскопічних частинок(атомів, іонів...). Молекулярна фізика і термодинаміка розрізняються різними підходами до вивчення явищ, і тому ці розділи фізики взаємодоповнюють один одного.
Молекулярна фізика – область фізики, в якій вивчають фізичні властивості тіл в різних агрегатних станах на прикладі розгляду їх мікроскопічної будови.
Термодинаміка – наука про найбільш загальні властивості макроскопічних фізичних систем, що знаходяться в стані термодинамічної рівноваги; та про процеси переходу між цими станами.
В молекулярній фізиці розглядається будова газів, рідин, твердих тіл, їх зміна під дією зовнішніх умов (температура, тиск, електричне і магнітне поля), явищ переносу (дифузія, теплопровідність, внутрішнє тертя), фазові рівноваги і процеси фазових перетворень (плавлення, випаровування, конденсація, кристалізація).
Предметом МКТ будови речовини є макроскопічні явища. Основні полження МКТ полягають в:
1. усі тіла складаються з атомів і молекул
2. атоми і молекули в тілах знаходяться в неперервному хаотичному русі (тепловий рух молекул)
3. атоми і молекули різних речовин взаємодіють по-різному
Ці положення знаходять своє дослідне підтвердження у явищах:
а) здатність газів займати будь-який представлений їм об’єм
б) тиск газів на стінки посудини
в) взаємна розчинність різних речовин одна в одній
г) різною стискаємістю і різним розширенням різних по хімічній природі і агрегатному стану тіл
д) Броунівському русі
е) законі кратних вілношень Дальтона
ж) різних умовах плавлення, твердіння, випаровування і конденсації тіл та інших спостерігаємих у природі явищ.
Теоретичною моделлю є ідеальний газ. Ідеальний газ – сукупність однакових хаотично-рухаючихся молекул, взаємодія між якими зводиться до пружнього удару; розміри молекул нескінченно малі порівняно з відстанню між молекулами, тому ці розміри не враховуються.
Для систем, які складаються з великої кількості частинок, характерні статистичні властивості, а не динамічні. Для окремих матеріальних частинок, або ситем, які складаються з великої кількості цих частинок динамічний метод визначення положення у просторі не може бути використаний. А закономірності зміни стану цих тіл – поведінка – динамічний метод. Для системи, яка складається з великої кількості частинок використовуються так-звані статистичні закономірності в поведінці таких тіл, ця поведінка в досить широких межах не залежить від початкових умов стану окремих частинок. Можна сказати, що коли така система буде представлена сама собі, повертатиметься у початкове положення, властивості якого визначено тільки початковим числом частинок, їх сумарною енергією та подібними характеристиками.
Частина МКТ, яка вивчає властивості речовини в стані рівноваги – статистична фізика рівновісних процесів.
Термодинаміка вивчає властивості макротіл як в рівновісному, так і в нерівновісному стані. Термодинаміка не вводить спеціальних гіпотез про будову речовини і про фізичну природу теплоти. Її висновки основані лише на загальних початках, що є уособленням дослідних фактів. Вона вивчає властивості тіл і перетворення одних видів енергії в інші, не вникаючи в мікроскопічні процеси, що протікають в тілах, наприклад тиск газу на стінки посудини розглядається як параметр, який можна вимірювати експериментально, або розраховувати, вирішуючи рівняння.
При використанні методів статистичної фізики, в термодинаміці можна побачити, що закони термодинаміки виражають властивості частинок, що представляють дану систему і носять статистичний характер.