Введение. Предмет и задачи молекулярной физики и термодинамики

Молекулярная физика – раздел физики, изучающий строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из молекул (атомов), находящихся в непрерывном хаотическом движении.

Законы поведения совокупностей молекул являются статистическими закономерностями и изучаются с помощью статистического метода, согласно которому свойства макроскопической системы, в конечном счете, определяются свойствами частиц системы, особенностями их движения и усредненными значениями динамических характеристик частиц (скорости, ускорения, и т. д.).

Термодинамика - раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. В основе термодинамики лежат несколько фундаментальных законов (начал), которые обобщают экспериментальные данные и выполняются независимо от конкретной природы макроскопической системы.

Термодинамическая система– совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией, как между собой, так и с другими телами. Состояние системы задается термодинамическими параметрами (параметрами состояния) – совокупностью физических величин, характеризующих свойства термодинамической системы (температура, давление, объем и т. д.).

Температура– физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.

Применяют две температурные шкалы – термодинамическую
и Международную практическую, градуированные соответственно
в кельвинах (К) и в градусах Цельсия (⁰С). В Международной практической шкале температура замерзания и кипения воды при нормальном атмосферном давлении соответственно 0 и
100 ⁰С (реперные точки). Термодинамическая температурная шкала определяется по одной реперной точке – тройной точке воды; температура этой точки 273,16 К, а температура замерзания воды равна 273,15 К (при том же давлении, что и в Международной шкале). Градус Цельсия равен кельвину.

Термодинамическая температура и температура по Международной шкале связаны соотношением:

.

Температура называется абсолютным нулем; 0 К недостижим, хотя приближение к нему сколь угодно близко возможно.

Удельный объем - это объем единицы массы. Если плотность тела постоянна, то . Так как при постоянной массе удельный объем пропорционален общему объему, то макроскопические свойства однородного тела можно характеризовать объемом тела.

Любое изменение в термодинамической системе, связанное с изменением хотя бы одного из ее термодинамических параметров, называется термодинамическим процессом. Макроскопическая система находится в состоянии термодинамического равновесия, если ее состояние не изменяется с течением времени.

У молекулярной физики и термодинамики общий предмет изучения – свойства веществ и происходящие в них процессы. Подходя к изучению этих свойств и процессов с различных точек зрения, молекулярная физика и термодинамика взаимно дополняют друг друга, образуя единое целое.