Молекулярная физика. Введение. Уравнение состояния. (Лекция 1)
Введение Молекулярная физика и термодинамика P V T m υ n Термодинамика — раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем и способы передачи и превращения энергии в таких системах. Описание процессов на микроуровне Описание процессов на макроуровне В статистических терминах: средняя скорость, средняя длинна пробега, концентрация и т.д. В интегральных терминах: давление, объем, температура. Молекулярная физика — раздел физики, который изучает физические свойства тел на основе рассмотрения их молекулярного строения. Задачи молекулярной физики решаются методами статистической механики, термодинамики и физической кинетики, они связаны с изучением движения и взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих физические тела. Главное положение: любое тело (твердое, жидкое, газообразное) состоит из большего количества малых обособленных частиц – молекул. Молекулы всякого вещества находятся в беспорядочном, хаотическом, не имеющем какого-либо преимущественного направления движении. Доказательство хаотичности движения – броуновское движение. Поведение системы состоящей из большего числа частиц не может быть описано методами классической механики и требует статистического подхода. Однако исторически методы описания таких систем формировались в отсутствии методов статистики и использовали интегральный подход. Основные понятия термодинамики Система — множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность. В каждый момент времени система может быть описана набором параметров (температура, объем, давление). Состояние — совокупность устойчивых значений переменных параметров системы. Если все параметры имеют одинаковое значение во всех частях системы, то такое состояние называется равновесным состоянием. Соответственно, неравновесное состояние - состояние характеризующиеся неоднородным значением параметров (неоднородная температура, например.) Последовательная смена состояний объекта называется процессом. Переход системы из одного состояния в другое связан с нарушением равновесия системы. Т.е. переход системы между двумя равновесными состояниями осуществляется через последовательность неравновесных состояний, такой процесс называется неравновесным процессом. Теоретически может быть описан только процесс состоящий из череды равновесных состояний – равновесный процесс. Равновесным может быть только бесконечно медленный процесс – абстракция. Все количественные выводы термодинамики строго применимы только к равновесным процессам и состояниям. С течением времени, система предоставленная сама себе и находящаяся в неравновесном состоянии перейдет в равновесное состояние, которое будет устойчивым неопределенно долго, до тех пор, пока внешнее воздействие не приведет к изменениям. 1 2