1.Термодинамика и молекулярная физика изучает строение и физические свойства тел, а также мaкроскопические процессы, происходящие в них, обусловленные колоссальным количеством атомов и молекул. Эти разделы физики взаимно дополняют друг друга, но отличаются различными подходами к изучаемым явлениям.

Термодинамика является аксиоматической наукой. Она не вводит никаких гипотез и конкретных представлений о строении вещества. Её выводы основываются на трёх законах термодинамики, которые являются обобщением человеческого опыта.

Молекулярная физика основывается на молекулярно-кинетической теории, которую можно сформулировать следующим образом:

1. Все вещества состоят из атомов или молекул

2. Атомы и молекулы веществ находятся в состоянии беспорядочного движения

3. Между атомами и молекулами вещества действуют как силы притяжения, так и силы отталкивания.

Наш курс термодинамики и молекулярной физики будет построен следующим образом. Вначале мы изучим основы термодинамических методов исследования свойств вещества, затем познакомимся методами молекулярной физики. В конце, на основе этих методов, рассмотрим свойства веществ в различных агрегатных состояниях, а также фазовые переходы.

В курсе термодинамики и молекулярной физики вводится новая физическая величина, называемая количеством вещества.

Количество вещества определяется числом атомов или молекул содержащихся в данном теле. Единицей измерения количества вещества является кмоль. Количества вещества равно 1 кмолю, если в нём содержится столь же атомов или молекул, сколько в 0,012 кг изотопа углерода . Отсюда следует, что в 1 киломоле любого вещества содержится одинаковое количество число частиц, называемое числом Авогадро , причём =6,02*10²⁶кмоль^-1. Масса одного моля вещества называется молярной массой , причём =m₀N_A, где m₀ – масса одной частицы (атома или молекулы). Число молей вещества  можно определить как , где N- число частиц вещества, или (m – масса тела).

2. Давление

Из опыта известно, что жидкость или газ, находящийся в сосуде, оказывает воздействие на стенки сосуда. Причём сила испытываемая стенкой сосуда со стороны газа или жидкости тем больше, чем больше площадь её поверхности. Чтобы не пользоваться величиной, зависящей от такого случайного фактора, как размер стенки, принято характеризовать действие газа или жидкости на стенку не силой, а давлением P, которые определятся отношением силы, действующей на стенку перпендикулярно к её поверхности к величине её площади

.

Свойство газа оказывать давление на стенки содержащего его сосуда – одно из основных свойств газа, поэтому величина давления является одной из главных характеристик газа.

В системе СИ давление единицей измерения давления является 1 Паскаль (Па), причём Па=Н/м². В системе СГС [P]=Дин/см²=бар.

3. Уравнение состояния идеального газа

Опыт показывает, что в состоянии термодинамического равновесия термодинамические параметры объём V, давление P и температура T не являются независимыми. Каждая из них является функцией двух других. Уравнение, связывающее все три величины – давление, объём и температуру вещества, для данной его массы называется уравнением состояния и может быть записано в виде

(V,T,P)=0 (1.1)

Уравнение состояния принадлежит к числу важнейших характеристик макроскопических свойств однородных тел. Уравнение состояния нельзя ввести теоретически из общих принципов термодинамики, его можно получить, используя аппарат статистической физики или же результаты экспериментов. Если известно уравнение состояния, то с помощью аппарата термодинамики можно определить все интересующие свойства вещества. К сожалению, известно точное уравнение состояния только для так называемого идеального газа, которое определятся уравнением Менделеева - Клайперона и имеет следующий вид:

, (1.2)

где R- универсальная газовая постоянная, причём R=8,314 . Для термодинамического описания реальных систем применяются эмпирические уравнения состояния с двумя и более подгоночными параметрами.

Уравнение состояния (1.2), записанное для данной массы m идеального газа, можно переписать для случая количества частиц N. Для этого в формулу (1.2) вместо массы газа, поставим её значение m=m_oN, где m_o – масса одной частицы, молярную массу  заменим на =m_oN_A, тогда получим:

(1.3)

Воспользуясь тем, что R/N_A=k_Б, где k_Б коэффициент Больцмана

(k_Б =1.3810^-23Дж/К), имеем

(1.4)