Термодинамика и статистическая физика. Основные понятия термодинамики

Список учебников

1. Сивухин, Д. В. Общий курс физики. т.2 Термодинамика и молекулярная физика. [Текст] / Д. В. Сивухин

2. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Молекулярная физика.

3. Матвеев А.Н. Молекулярная физика – М.: Высш. шк., 1987. – 360 с.

4. Фейман Р., Лейтон Р. Сэндс М. Феймановские лекции по физике. Выпуск 4. Кинетика. Теплота. Звук.

5. Иродов И. Е. Физика макросистем. Основные законы.

6. Иродов И. Е. Сборник задач по общей физике

7. Ермолаев А. В. Сборник задач по термодинамике и молекулярной физике

8. Гришин Г. В., Ермолаев А. В., Общефизический практикум по молекулярной физике и термодинамике

9. Никулин Р. Н., Поляков И. В., Общефизический практикум по молекулярной физике и термодинамике

Раздел I Термодинамика

1.2 Термодинамика и статистическая физика – основные особенности

В этом семестре курс физики мы продолжим изучение физики двумя разделами «Термодинамика» и «Молекулярная физика». Эти разделы физики связаны между собой тем, что и «Термодинамика» и «Молекулярная физика» изучают один и тот же круг явлений, а именно – макроскопические процессы в телах, т. е. такие явления, которые связаны с колоссальным количеством содержащихся в телах атомов и молекул. Но эти разделы физики, взаимно дополняя друг друга, отличаются различным подходом к изучаемым явлениям.

Молекулярная физика или статистическая физика – раздел физики, изучает свойства макроскопических тел исходя из свойств частиц, из которых состоят тела, и взаимодействий между ними (частицами).

Перечислим основные особенности молекулярной физики.

Молекулярная физика изучает особенности молекулярной формы движения, а так же овладевает методами изучения систем многих частиц и соответствующими понятиями. Для описания систем, состоящих из очень большого количества частиц невозможно использовать механический способ, поскольку невозможно решить уравнения движения для большого количества частиц, а так же получить информацию о начальных условиях. Более того, наличие большого количества частиц приводит к совершенно новым закономерностям в поведении частиц. Это поведение почти не зависит от начальных условий. Например, изолированная система всегда приходит к состоянию термодинамического равновесия. Поэтому для описания систем состоящих из большого количества частиц используют специальные статистические методы, а в качестве параметров используются усреднённые значения физических величин. Очень часто вместо названия молекулярная физика часто используется слово статистическая физика[1]. В основе статистической физики лежит молекулярно-кинетическая теория

На самом деле изучением свойств макроскопических тел занимаются многие науки. В уравнениях, содержащие выводы этих наук, всегда входят неизвестные параметры, характеризующие свойства данных макроскопических тел. Эти постоянные находятся экспериментальным путем. Молекулярная физика позволяет их, по крайней мере, в принципе, вычислить теоретически, т.е. молекулярная физика позволяет во многих случаях определить неизвестные параметры, используемые другими разделами физики, определяющие свойства данной системы.

Молекулярная физика позволяет во многих случаях определить статистический смысл термодинамических величин (температуры, давления, внутренней энергии)

Термодинамика [2] – наука о наиболее общих свойствах система, находящихся в состоянии термодинамического равновесия и о процессах перехода между этими состояниями.

Термодинамика имеет свои особенности

Термодинамика – наука макрофизическая или феноменологическая. Что означает, что ее аппарат основан на представлении о веществе как о сплошной среде и использует при анализе явлений макропараметры, характеризующие вещество как целое и не рассматривает структуру вещества.

Весь аппарат термодинамики строится на небольшом числе универсальных закономерностей – начал. Концентрическим выражением всех принципов термодинамики являются два уравнения – уравнение состояния и основное уравнение процесса.

Термодинамика использует два метода – метод циклов и метод термодинамических функций (потенциалов).

Аппарат термодинамики применим только для анализа систем, находящихся в равновесном состоянии.

Для решения задач термодинамики необходимо знать информацию о свойствах веществ. Эту информацию получают опытным путём или теоретически методами молекулярной физики.

Термодинамика возникла и формировалась как теория теплового двигателя. Поэтому обоснование и формулировка ряда положений термодинамики оказались связанными с особенностями функционирования теплового двигателя, хотя положения эти являются закономерностями общефизического характера.

Знакомство начнём с термодинамики.

Дата добавления: 2014-01-04