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.

Поиск по сайту: