ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
V p T
%
â ìîëåêóëÿðíîé ôèçèêå, íî è âî ìíîãèõ äðóãèõ íàóêàõ, èìåþùèõ äåëî ñ áîëüøèìè
êîëëåêòèâàìè, êîòîðûå ñîñòîÿò èç îäíîòèïíûõ îáúåêòîâ. Íàïðèìåð, â ýêîíîìèêå
îïåðèðóþò íåêîòîðûìè óñðåäíåííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ïðåäïðèÿòèé. Âñåì õîðî-
øî èçâåñòíî è òàêîå ñîöèîëîãè÷åñêîå ïîíÿòèå, êàê "ñðåäíèé äîõîä" ÷ëåíà îáùåñòâà.
Êîðî÷å ãîâîðÿ, ñòàòèñòè÷åñêèé ïîõîä ê ñâîéñòâàì âåùåñòâà îñíîâàí íà èñïîëü-
çîâàíèè ìåõàíè÷åñêèõ âåëè÷èí, óñðåäíåííûõ ïî áîëüøîìó ÷èñëó àòîìîâ.
Òåðìîäèíàìè÷åñêèé ìåòîä îñíîâàí íà íåñêîëüêèõ óíèâåðñàëüíûõ çàêîíàõ,
íå çàâèñÿùèõ îò êîíêðåòíîãî ñòðîåíèÿ âåùåñòâà. Ñîîòâåòñòâóþùèé ðàçäåë ìîëå-
êóëÿðíîé ôèçèêè íàçûâàåòñÿ òåðìîäèíàìèêîé. Íàïðèìåð, îäíèì èç îñíîâíûõ
çàêîíîâ òåðìîäèíàìèêè ÿâëÿåòñÿ çàêîí ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè â ìàêðîñêîïè÷åñêèõ
ïðîöåññàõ. Òåðìîäèíàìèêà âîçíèêëà â ïåðâîé ïîëîâèíå XIX âåêà è ñíà÷àëà ðàç-
âèâàëàñü êàê íàóêà î ïðåâðàùåíèè òåïëà â ìåõàíè÷åñêóþ ðàáîòó, ò.å. êàê íàóêà î
òåïëîâûõ ìàøèíàõ. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ òåðìîäèíàìèêà âûøëà äàëåêî çà ïðåäåëû
ýòîé òåõíè÷åñêîé çàäà÷è è ôàêòè÷åñêè çàíèìàåòñÿ èçó÷åíèÿ òåõ îáùèõ ñâîéñòâ âå-
ùåñòâà, êîòîðûå íå çàâèñÿò îò åãî àòîìíî-ìîëåêóëÿðíîãî ñòðîåíèÿ. Òåðìîäèíàìèêà
çàìå÷àòåëüíà òåì, ÷òî åå âûâîäû îòíîñÿòñÿ êî âñåì ìàêðîñêîïè÷åñêèì ñèñòåìàì.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, åñëè íåîáõîäèìî ïðèìåíèòü çàêîíû òåðìîäèíàìèêè ê êîíêðåò-
íîìó âåùåñòâó, òî ïðèõîäèòñÿ îáðàùàòüñÿ ê êàêîé-íèáóäü ïîäõîäÿùåé ìîäåëè ýòîãî
âåùåñòâà, ò.å. èñïîëüçîâàòü ìåòîäû ñòàòèñòè÷åñêîé ìåõàíèêè.  äàëüíåéøåì ïðè
îáñóæäåíèè ìíîãèõ âîïðîñîâ èç ìîëåêóëÿðíîé ôèçèêè ìû áóäåì îáðàùàòüñÿ ê îáî-
èì ìåòîäàì, õîòÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñòàòèñòè÷åñêàÿ ìåõàíèêà è òåðìîäèíàìèêà
ïîñòðîåíû êàê íåçàâèñèìûå ëîãè÷åñêè çàìêíóòûå íàóêè.
1.1. Ìàêðîñêîïè÷åñêîå ñîñòîÿíèå
Îäíèì èç êëþ÷åâûõ ïîíÿòèé â ìîëåêóëÿðíîé ôèçèêå ÿâëÿåòñÿ ïîíÿòèå ìàêðîñêî-
ïè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ. Îòìåòèì, ÷òî òåðìèí "ñîñòîÿíèå" âîîáùå èãðàåò îñîáóþ ðîëü
â ôèçèêå è åãî ñìûñë îïðåäåëÿåòñÿ êàæäûé ðàç òåìè ôèçè÷åñêèìè âåëè÷èíàìè, çà-
äàíèå êîòîðûõ îäíîçíà÷íî îïðåäåëÿåò ñîñòîÿíèå ñèñòåìû. Íàïðèìåð, ñîñòîÿíèå ìå-
õàíè÷åñêîãî äâèæåíèÿ ñèñòåìû îïðåäåëÿåòñÿ çíà÷åíèÿìè êîîðäèíàò âñåõ ÷àñòèö è
èõ ñêîðîñòÿìè (èëè èìïóëüñàìè). Ìàêðîñêîïè÷åñêîå ñîñòîÿíèå ñèñòåìû (èëè
ïðîñòî ìàêðîñîñòîÿíèå) îïðåäåëÿåòñÿ íåáîëüøèì ÷èñëîì òåðìîäèíàìè÷åñêèõ
ïàðàìåòðîâ, êîòîðûå õàðàêòåðèçóþò ñèñòåìó â öåëîì è, â ïðèíöèïå, ìîãóò áûòü
èçìåðåíû ìàêðîñêîïè÷åñêèìè ïðèáîðàìè. Ïðèìåðàìè òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ïàðà-
ìåòðîâ ÿâëÿþòñÿ îáúåì ñèñòåìû V , äàâëåíèå p íà ñòåíêè ñîñóäà, òåìïåðàòóðà T ,
ïëîòíîñòü ìàññû %.  äàëüíåéøåì ìû âñòðåòèìñÿ è ñ äðóãèìè òåðìîäèíàìè÷åñêèìè
ïàðàìåòðàìè.
Òåðìîäèíàìè÷åñêèå ïàðàìåòðû ïðèíÿòî äåëèòü íà âíåøíèå ïàðàìåòðû
è âíóòðåííèå ïàðàìåòðû. Âíåøíèå ïàðàìåòðû çàâèñÿò îò ðàñïîëîæåíèÿ è
ñâîéñòâ òåë, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ âíåøíèìè ïî îòíîøåíèþ ê ðàññìàòðèâàåìîé
ñèñòåìå. Ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî âíåøíèå ïàðàìåòðû îïðåäåëÿþò âíåøíèå óñëîâèÿ,
â êîòîðûõ íàõîäèòñÿ ñèñòåìà. Âíóòðåííèå ïàðàìåòðû çàâèñÿò îò ñâîéñòâ ðàñ-
ñìàòðèâàåìîé ñèñòåìû è îïðåäåëÿþò åå ñîñòîÿíèå â çàäàííûõ âíåøíèõ óñëîâèÿõ.
 êàæäîì êîíêðåòíîì ñëó÷àå íóæíî ÿñíî ïîíèìàòü, êàêèå èç ïàðàìåòðîâ ÿâëÿþòñÿ
âíåøíèìè è êàêèå âíóòðåííèìè. Çàìåòèì, ÷òî îäèí è òîò æå òåðìîäèíàìè÷åñêèé
ïàðàìåòð, â çàâèñèìîñòè îò ñèòóàöèè, ìîæåò èãðàòü ðîëü êàê âíóòðåííåãî, òàê
2
