Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Макросистемой называется система, состоящая из очень большого числа частиц.

Способы описания макросистем. Статистическая физика и термодинамика.

Предмет молекулярной физики и термодинамики. В данном разделе курса общей физики, в отличии от раздела "Механика", рассматриваются закономерности, присущие большому количеству частиц. Как мы увидим в дальнейшем, количественное увеличение числа частиц в системе обуславливает качественные изменения ее свойств. Молекулярная физика и термодинамика изучают поведение макросистем.

Макросистемой называется система, состоящая из очень большого числа частиц.

С этой точки зрения к макросистемам относятся газы, жидкости, твердые тела и плазма, состоящие из атомов, молекул и ионов.

Существует два способа описания состояния такого рода систем и происходящих в них процессов:

Статистической физикой называется раздел физики, посвященный изучению свойств макросистем, исходя из свойств частиц, образующих эти системы, и взаимодействий между ними. Статистическая физика оперирует средними значениями, полученными на основе использования данных о движении каждой частицы. Статистическая физика изучает закономерности, присущие всей совокупности частиц с помощью вероятностных методов. Она истолковывает физические свойства макросистем, непосредственно наблюдаемые на опыте и проявляющиеся как суммарный, усредненный результат действия отдельных частиц. Статистическая физика базируется на основных положениях молекулярно кинетической теории и изучает те свойства тел, которые наблюдаются на опыте (давление, температура и т.д.)- макропараметры.

Необходимо отметить, что движение каждой частицы может быть описано законами классической механики. Однако число частиц в макросистеме велико, а направление и величина скорости каждой из них в данный момент случайны. Поэтому может показаться, что опираясь на законы механики невозможно сделать какие-либо выводы о поведении системы.

Максвеллу и Больцману удалось прояснить ситуацию. Они обогатили молекулярно-кинетическую теорию статистической концепцией, предсказав, что достаточно знать лишь усредненные значения величин, характеризующих движение частиц. На самом деле, свойства огромного скопления молекул, образующих тело, подчиняются особым статистическим закономерностям и могут быть изучены с помощью статистического метода.

Термодинамика изучает свойства макроскопических систем и протекающие в них процессы, не вдаваясь в микроскопическую природу тел. Не рассматривая микроскопическое поведение отдельных частиц, термодинамика позволяет сделать ряд выводов относительно протекания процессов в макросистеме, оперируя некими интегральными понятиями - параметрами (давление, температура, объем) и функциями состояния (внутренняя энергия и энтропия).

Термодинамический метод основан на анализе условий и количественных соотношений, имеющих место в системе при различных превращениях энергии. Соотношения между разными видами энергии позволяют изучать физические свойства исследуемых систем при самых разнообразных процессах, в которых они участвуют и предсказать направления изменения состояния макросистем, то есть изменения макропараметров.

В основе термодинамики лежат несколько фундаментальных законов, называемых началами термодинамики, которые были установлены путем обобщения большого количества опытных фактов.

У статистической физики и термодинамики общий предмет изучения - свойства макросистем (веществ) и происходящие в них процессы. Подходя к изучению этих свойств и процессов с различных точек зрения, статистическая физика и термодинамика взаимно дополняют друг друга, образуя, по существу, единое целое.