Metode statistice și proprietățile termodinamice ale descrierii
Modulul 2: FIZICĂ MOLECULARĂ
Această secțiune descrie sisteme care constau dintr-un număr foarte mare de particule (atomi, molecule) în mișcare termică. Pentru o descriere a unor astfel de sisteme administrate după concepte.
Termodinamice (macroscopice) parametri - cantitățile care descriu starea sistemului, fără a ține seama structura sa internă. acești parametri sunt legate de ele, cum ar fi temperatura, presiunea, volumul etc.
macrostării sistemului - este o stare a sistemului, care este definit prin specificarea parametrilor termodinamică.
Microparameters - coordonatele si viteza (impulsuri) ale sistemului de particule.
Sistemul microstare - un stat sistem definit prin specificarea coordonatelor și vitezei (impulsuri) ale tuturor particulelor.
Starea de echilibru a sistemului - o condiție în care ei macro-parametri la o valoare definită și rămân constante pe termen nelimitat.
O stare de echilibru este un astfel de sistem izolat în care trece după o perioadă suficient de lungă de timp (la starea de momentul zero al sistemului a fost non-echilibru). De data aceasta numit timpul de relaxare.
Un gaz ideal - gaz, particulele din care nu interacționează de la distanță, și se comportă bile elastice în timpul coliziunii; volumul propriu al particulelor este semnificativ mai mică decât volumul ocupat de gaz.
Pentru sistemele care constau dintr-un număr mare de particule în mișcarea termică, împreună cu forma mecanică a mișcării materiei există o nouă formă de mișcare termică. Acest lucru poate fi confirmat de următoarele fapte:
1) în sistem, proprietăți noi (parametri macro, cum ar fi presiunea, temperatura, rezistența electrică, etc.), care nu au particule individuale;
2) sistemul uită starea sa anterioară. De exemplu, orice stare de echilibru a gazului poate fi obținută în diferite moduri, iar starea finală a gazului nu poate determina care dintre ele a fost pusă în aplicare. Această mișcare termică a formei materiei diferă semnificativ de forma de mișcare mecanică (corp mecanic în starea finală este legată în mod unic în starea inițială);
3) starea unei particule individuale nu influențează starea macroscopică a sistemului. De exemplu, presiunea gazului în starea de echilibru rămâne constantă, deși viteza de particule datorită mișcării termice variază constant.
Toate acestea atestă faptul că în această secțiune, trebuie să utilizați alte abordări (termodinamice și abordări statistice) pentru a descrie macro-proprietăți.
Descrieți pe scurt esența abordării statistice. punerea în aplicare a schemei de care este prezentat în Fig. 2.1.
Pentru un sistem în echilibru, datorită cazualității mișcării termice a unui set mare de valori aleatoare viteze ale particulelor și coordonatele. Se pare că un set mare de valoare a vitezei aleatoare, coordonate, energia cinetică, energia potențială a particulelor individuale (primul bloc din Fig. 2.1) apar modele statistice riguroase, care sunt exprimate funcțiile de distribuție ale particulelor modulo vitezele lor, coordonatele, cinetică energie potențială, și etc. (Al doilea bloc din Fig. 2.1).
Cunoașterea acestor funcții de distribuție pentru a evalua proprietățile medii ale particulelor, adică, proprietăți, în medie pe întregul set de particule (al treilea bloc din Fig. 2.1). Proprietățile medii ale particulelor caracterizează totalitatea particulelor în ansamblul lor. Dacă, de exemplu, să spunem că viteza crește cu creșterea temperaturii particulelor, se înțelege prin această viteză medie a particulelor.
Caracteristicile particulelor medii de cunoștințe suplimentare permite obținerea proprietăților macroscopice ale sistemului (al patrulea bloc din Fig. 2.1).
nu este considerat Abordarea termodinamic la descrierea structurii interne a proprietăților sistemului, și toate marile concluzii cu privire la comportamentul sistemelor se bazează pe cele trei principii (legi) ale termodinamicii. Acestea sunt legile termodinamicii postulate (afirmații nedovedite), ele generalizează datele experimentale. În acest sens, concluziile termodinamicii este adevărat și nu sub semnul întrebării.
În cele ce urmează, considerăm în detaliu etapele individuale în aplicarea abordării statistice. Iar primul care urmează să fie considerat un sistem de particule clasice, de exemplu, Particulele pentru care proprietățile de undă nu afectează mișcarea lor.