Лекция №32. Основы молекулярно-кинетической теории.

I.Развитие представлений молекулярно-кинетической теории.

Все тела – твёрдые, жидкие и газообразные – представляют собой совокупность большого числа атомов и молекул. При изучении свойств тел и физических явлений, происходящих с телами, возможны два направления исследований:

а) молекулярно-кинетическое (устанавливает законы протекания различных процессов в макротелах на основе изучения их молекулярной структуры и механизма взаимодействия отдельных молекул между собой);

б) термодинамическое (изучает свойства тел без учёта молекулярных явлений, происходящих в них).

Отсюда становится понятным развитие двух ветвей физики при рассмотрении всевозможных изменений состояния вещества.

Молекулярной физикойназывается наука (раздел физики), изучающая физические свойства и агрегатные состояния тел в зависимости от их молекулярного строения, сил взаимодействия и характера теплового движения частиц.

Термодинамика– раздел физики, изучающий свойства системы взаимодействующих тел путём анализа условий и качественных соотношений происходящих в системе превращений энергии.

Отличие между термодинамикой и молекулярно-кинетической теорией заключается в выборе тех точек зрения, из которых они исходят, и в тех методах, которыми они пользуются.

Молекулярная (статистическая) физика использует: статистический метод, который состоит в изучении свойств макроскопических систем в целом, не интересуясь движением отдельных молекул.

Термодинамика использует: термодинамический метод, который состоит в изучении свойств тел без учёта молекулярных явлении в них, причём все процессы рассматриваются с энергетической точки зрения. Термодинамический метод, в отличии от статистического, не связан с какими-либо конкретными представлениями о внутреннем строении тел и характере движения образующих их частиц. Термодинамика оперирует с макроскопическими характеристиками изучаемых ею объектов, основываясь на нескольких экспериментальных законах (началах).

Оба метода исследований тесно связаны между собой, их положения взаимно дополняют друг друга, образуя по существу одно целое.

Обращаясь к истории развития молекулярно-кинетических представлений, следует отметить, что представления об атомистическом строении вещества были высказаны еще древними греками. Демокрит – IVв. до н.э. – атомы бесконечно различны по форме, взаимодействуют давлением и ударом, вступая между собой в разнообразные сочетания, образуют все тела природы.

После Демокрита ученые стали усложнять понятие о природе вещества, считая, что оно состоит не из одного начала, а двух, трех, четырех. Древнегреческий ученый Эмпедокл считал, что мир построен из четырех «стихий» – земля, вода, воздух и огонь. Эти «стихии» были им названы «элементами» и в последствии развиты философом древности Аристотелем.

Единственным человеком среди ученых XVIIIв. и первым ученым, который полностью порывает со старыми неверными взглядами, был великий русский ученый М. В. Ломоносов.

Свои взгляды на атомно-молекулярное строение вещества он изложил в трудах «Элементы математической химии» (1741) и «О нечувствительных физических частицах» (1743). Все видимые свойства тел он объяснял их внутренним строением, впервые разграничил понятия, соответствующие современным понятиям – молекула и атом. Заслуга М. Ломоносова – понимание роли движения в явлениях природы, неразрывность вещества и движения.

Все изменения тел происходят с помощью движения. Внутреннее движение тел есть перемена места нечувствительных частичек материи.

М. В. Ломоносов.

Большое значение имеют работы Ломоносова о природе теплоты. В противовес теории теплорода Гассенди и Вольфа, Ломоносов объяснил тепловые явления вращательным движением самих частиц вещества.

В конце 18, начале 19 в.в. были установлены опытные газовые законы Гей-Люссака, Дальтона, Авогадро.

Фарадей впервые установил связь между атомами и электричеством.

В конце 19 – начале 20 в.в. атомистика превращается в научную теорию.