Основы молекулярной физики и термодинамики Статистический и термодинамический методы исследования

Основы молекулярной физики и термодинамики 
Статистический и термодинамический методы исследования. Молекулярная физика и 
термодинамика — разделы физики, в которых изучаются макроскопические 
процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в телах атомов и молекул. Для 
исследования этих процессов применяют два качественно различных и взаимно дополняющих друг 
друга метода: статистический (молекулярно-кинетический) и термодинамический. Первый 
лежит в основе молекулярной физики, второй — термодинамики. 
Молекулярная физика — раздел физики, изучающий строение и свойства вещества исходя из 
молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из 
молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении. 
Идея об атомном строении вещества высказана древнегреческим философом Демокритом (460—370 
до н. э.). Атомистика возрождается вновь лишь в XVII в. и развивается в работах М. В. Ломоносова, 
взгляды которого на строение вещества и тепловые явления были близки к современным. Строгое 
развитие молекулярной теории относится к середине XIX в. и связано с работами немецкого физика 
Р.Клаузиуса (1822—1888), английского физика Дж. Максвелла (1831 — 1879) и австрийского физика 
Л. Больцмана (1844—1906). 
Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия 
огромного числа молекул. Законы поведения огромного числа молекул, являясь статистическими 
закономерностями, изучаются с помощью статистического метода. Этот метод основан на 
том, что свойства макроскопической системы в конечном счете определяются свойствами частиц 
системы, особенностями их движения и усредненными значениями динамических характеристик этих 
частиц (скорости, энергии и т.д.). Например, температура тела определяется скоростью 
беспорядочного движения его молекул, но так как в любой момент времени разные молекулы имеют 
различные скорости, то она может быть выражена только через среднее значение скорости движения 
молекул. Нельзя говорить о температуре одной молекулы. Таким образом, макроскопические 
характеристики тел имеют физический смысл лишь в случае большого числа молекул. 
Термодинамика — раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, 
находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими 
состояниями. Термодинамика не рассматривает микропроцессы, которые лежат в основе этих 
превращений. Этим термодинамический метод отличается от статистического. Термодинамика 
базируется на двух началах — фундаментальных законах, установленных в результате обобщения 
опытных данных. 
Область применения термодинамики значительно шире, чем молекулярно-кинетической теории, ибо 
нет таких областей физики и химии, в которых нельзя было бы пользоваться термодинамическим 
методом. Однако, с другой стороны, термодинамический метод несколько ограничен: термодинамика 
ничего не говорит о микроскопическом строении вещества, о механизме явлений, а лишь устанавли-
вает связи между макроскопическими свойствами вещества. Молекулярно-кинетическая теория и 
термодинамика взаимно дополняют друг друга, образуя единое целое, но отличаясь различными 
методами исследования. 
Термодинамика имеет дело с термодинамической системой — совокупностью макроскопических 
тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами 
(внешней 
средой). 
Основа 
термодинамического 
метода — определение 
состояния 
термодинамической системы. Состояние системы задается термодинамическими параметрами