Методы изучения физических явлений

Модуль 1 ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

Лекция 2

Тема: ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ УЧЕНИЯ О ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

План лекции

1.1 Методы изучения физических явлений

1.2 Температурное поле

1.3 Температурный градиент

На основании представлений современной физики явления приро­ды вообще и теплопроводности в частности возможно описать и иссле­довать на основе феноменологического и статистическо­го методов.

Метод описания процесса, игнорирующий микроскопическую струк­туру вещества, рассматривающий его как сплошную среду (континуум), называется феноменологическим.

Феноменологический метод исследования дает возможность устано­вить некоторые общие соотношения между параметрами, характеризую­щими рассматриваемое явление в целом. Феноменологические законы носят весьма общий характер, а роль конкретной физической сре­ды учитывается коэффициентами, определяемыми непосредственно из опыта.

Другой путь изучения физических явлений основан на изучении внутренней структуры вещества. Среда рассматривается как некоторая физическая система, состоящая из большого числа молекул, ионов или электронов с заданными свойствами и законами взаимодействия. Полу­чение макроскопических характеристик по заданным микроскопическим свойствам среды составляет основную задачу такого метода, называе­мого статистическим.

Как первый, так и второй метод обладает своими достоинствами и недостатками.

Феноменологический метод позволяет сразу установить общие свя­зи между параметрами, характеризующими процесс, и использовать экспериментальные данные, точность которых предопределяет и точ­ность самого метода. В этом достоинства использования феноменологи­ческого подхода при изучении явления.

Однако сам факт проведения опытов для выявления характеристи­ки физической среды является одновременно и недостатком метода, так как этим ограничиваются пределы применения феноменологических законов. Кроме того, современный эксперимент очень сложен и зача­стую является дорогостоящим.

Статистический метод позволяет получить феноменологические со­отношения на основании заданных свойств микроскопической структуры среды без дополнительного проведения эксперимента — в этом его до­стоинство. Недостатком статистического метода является его сложность, в силу чего получить конечные расчетные соотношения возможно лишь для простейших физических моделей вещества. Кроме того, для реали­зации метода требуется знание ряда параметров, определение которых является предметом исследования специальных разделов физики.

В основу исследования процессов теплопроводности положен фено­менологический метод. Аналитическая теория теплопроводности игно­рирует молекулярное строение вещества и рассматривает вещество как сплошную среду. Такой подход правомерен, если размеры объектов исследования достаточно велики по сравнению с расстояниями эффек­тивного межмолекулярного взаимодействия.

Дата добавления: 2014-11-08