Молекулярная физика

раздел физики, в котором изучаются физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их микроскопического (молекулярного) строения. Задачи М. ф. решаются методами физической статистики, термодинамики и физической кинетики, они связаны с изучением движения и взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих физические тела. Атомистические представления о строении вещества, высказанные ещё философами древности (см. Атомизм), в начале 19 в. были с успехом применены в химии (Дж. Дальтон, 1801), что в значительной мере содействовало развитию М. ф. Первым сформировавшимся разделом М. ф. была Кинетическая теория газов. В результате работ Дж. Максвелла (1858—60), Л. Больцмана (1868) и Дж. Гиббса(1871—1902), развивавших молекулярно-кинетическую теорию газов, была создана классическая Статистическая физика.

Количественные представления о взаимодействии молекул (молекулярных силах) начали развиваться в теории капиллярных явлений (См. Капиллярные явления). Классические работы в этой области А. Клеро (1743), П. Лапласа(1806), Т. Юнга (1805), С. Пуассона, К. Гаусса (1830—31), Дж. Гиббса (1874—1878), И. С. Громеки (1879, 1886) и др. положили начало теории поверхностных явлений (См. Поверхностные явления). Межмолекулярные взаимодействия были учтены Я. ван дер Ваальсом(1873) при объяснении физических свойств реальных газов и жидкостей.

В начале 20 в. М. ф. вступает в новый период своего развития, характеризующийся доказательствами реального строения тел из молекул в работах Ж. Перренаи Т. Сведберга (1906), М. Смолуховского (См. Смолуховский)и А. Эйнштейна (1904—06), касающихся броуновского движения (См. Броуновское движение) микрочастиц, и исследованиями молекулярной структуры веществ. Применение для этих целей дифракции рентгеновских лучей в работах М. Лауэ (1912), У. Г. Брэггаи У. Л. Брэгга (1913), Г. В. Вульфа(1913), А. Ф. Иоффе (1924), В. Стюарда (1927—31), Дж. Бернала (1933), В. И. Данилова (1936) и др., а в дальнейшем и дифракции электронов и нейтронов дало возможность получить точные данные о строении кристаллических твёрдых тел и жидкостей. Учение о межмолекулярных взаимодействиях на основании представлений квантовой механики (См. Квантовая механика) получило развитие в работах М. Борна (1937—39), П. Дебая (См. Дебай) (30-е гг. 20 в.), Ф. Лондона (1927) и В. Гейтлера (1927). Теория переходов из одного агрегатного состояния в другое, намеченная в 19 в. Я. ван дер Ваальсом и У. Томсоном (Кельвином) и развитая в работах Дж. Гиббса, Л. Ландау (1937), М. Фольмера (30-е гг. 20 в.) и их последователей, превратилась в современную теорию образования новой фазы — важный самостоятельный раздел М. ф. Объединение статистических методов с современными представлениями о структуре веществ в работах Я. И. Френкеля (1926 и др.), Г. Эйринга (1935—36), Дж. Бернала и др. привело к М. ф. жидких и твёрдых тел.

Круг вопросов, охватываемых М. ф., очень широк. В ней рассматриваются строение газов, жидкостей и твёрдых тел, их изменение под влиянием внешних условий (давления, температуры, электрического и магнитного полей), явления переноса (диффузия, теплопроводность, внутреннее трение), фазовое равновесие и процессы фазовых переходов (кристаллизация и плавление, испарение и конденсация и др.), Критическое состояние вещества, поверхностные явления на границах раздела различных фаз.

Интенсивное развитие М. ф. привело к выделению из неё ряда крупных самостоятельных разделов, таких, например, как статистическая физика, кинетика физическая, физика твёрдого тела, физическая химия, молекулярная биология.

Современная наука и техника используют всё большее число новых веществ и материалов. Выявившиеся особенности строения этих тел привели к развитию различных научных подходов к их исследованию. Так, на основе общих теоретических представлений М. ф. получили развитие такие специальные области науки, как физика металлов, физика полимеров, физика плазмы, кристаллофизика, физико-химия дисперсных систем и поверхностных явлений, теория тепло- и массопереноса. Сюда же можно отнести также новую область науки — физико-химическую механику (См. Физико-химическая механика), которая составляет теоретическую основу современного материаловедения, указывая пути создания технически важных материалов с требуемыми физическими свойствами. При всём различии объектов и методов исследования здесь сохраняется, однако, основная идея М. ф.: описание макроскопических свойств вещества, исходя из особенностей микроскопической (молекулярной) картины его строения.

Лит.: Кикоин И. К. и Кикоин А. К., Молекулярная физика, М., 1963; Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч. и Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961; Френкель Я. И., Собр. избр. трудов, т. 3. — Кинетическая теория жидкостей, М. — Л., 1959; Франк-Каменецкий Д. А., Диффузия и теплопередача в химической кинетике, 2 изд., М., 1967; Киттель Ч., Введение в физику твёрдого тела, пер. с англ., М., 1957; Лихтман В. И., Щукин Е. Д., Ребиндер П. А., Физико-химическая механика металлов, М., 1962.

П. А. Ребиндер, Б. В. Дерягин, Н. В. Чираев.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ физика - раздел физики, изучающий физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их молекулярного строения. Из молекулярной физики выделились в самостоятельные разделы физика твердого тела, физическая кинетика, физическая химия и т. д.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ физика, раздел физики, изучающий физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их молекулярного строения. Первым сформировавшимся разделом молекулярной физики была кинетическая теория газов (середина 19 в.). Из молекулярной физики выделились физика твердого тела, статистическая физика и другие разделы.

molecular physics

molecular physics

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

раздел физики, в к-ром изучаются физ. св-ва тел в разл. агрегатных состояниях на основе рассмотрения их микроскопич. (молекулярного) строения. Задачи М. ф. решаются методами физ. статистики, термодинамики и физ. кинетики, они связаны с изучением движения и вз-ствия ч-ц (атомов, молекул, ионов), составляющих физ. тела.

Первым сформировавшимся разделом М. ф. была кинетическая теория газов. В процессе её развития работами англ. физика Дж. Максвелла (1858—60), австр. физика Л. Больцмана (1868) и амер. физика Дж. У. Гиббса (1871 —1902) была создана классич. статистич. физика.

Количеств. представления о вз-ствии молекул (мол. силах) начали развиваться в теории капиллярных явлений. Классич. работы в этой области франц. учёных А. Клеро (1743), П. Лапласа (1806), англ. учёного Т. Юнга (1805), франц. учёного С. Пуассона, нем. учёного К. Гаусса (1830 — 1831), Гиббса (1874—78), И. С. Громеки (1879, 1886) и др. положили начало теории поверхностных явлений. Межмол. вз-ствия были учтены голл. физиком Я. Д. Ван-дер-Ваальсом при объяснении физ. св-в реальных газов и жидкостей.

В нач. 20 в. М. ф. вступает в новый этап развития. В работах франц. физика Ж. Б. Перрена и швед. учёного Т. Сведберга (1906), польск. физика М. Смолуховского и А.. Эйнштейна (1904—06), посвящённых броуновскому движению микрочастиц, были получены доказательства реальности существования молекул. Методами рентгеновского структурного анализа (а впоследствии — методами электронографии и нейтронографии) были изучены структура тв. тел и жидкостей и её изменения при фазовых переходах и изменении темп-ры, давления и др. хар-к. Учение о межатомных взаимодействиях на основе представлений квантовой механики получило развитие в работах нем. физиков М. Борна, Ф. Лондона и В. Гейтлера, а также П. Дебая (Германия). Теория переходов из одного агрегатного состояния в другое, намеченная Ван-дер-Ваальсом и англ. физиком У. Томсоном и развитая в работах Гиббса, Л. Д. Ландау (1937) и нем. физико-химика М. Фольмера (30-е гг.) и их последователей, превратилась в современную теорию образования фазы — важный самостоят. раздел М. ф. Объединение статистич. методов с совр. представлениями о структуре в-ва в работах Я. И. Френкеля, англ. физико-химика Г. Эйринга (1935—36), англ. учёного Дж. Бернала и др. привело к М. ф. жидких и тв. тел.

Круг вопросов, охватываемых М. ф., очень широк. В ней рассматриваются: строение в-в и его изменение под влиянием внеш. факторов (давления, темп-ры, электрич. и магн. полей), явления переноса (диффузия, теплопроводность, внутр. трение), фазовое равновесие и процессы фазовых переходов (кристаллизация и плавление, испарение и конденсация и др.), критич. состояние в-ва, поверхностные явления на границах раздела разл. фаз.

Интенсивное развитие М. Ф. привело к выделению из неё мн. самостоят. разделов (статистич. физика, физ. кинетика, физика тв. тела, физ. химия, мол. биология). На основе общих теоретич. представлений М. ф. получили развитие физика металлов, физика полимеров, физика плазмы, кристаллофизика, физико-химия дисперсных систем и поверхностных явлений, теория массо- и теплопереноса, физико-хим. механика. При всём различии объектов и методов исследования здесь сохраняется. однако, гл. идея М. ф.— описание макроскопич. св-в в-ва на основе микроскопической (молекулярной) картины его строения.

молекуля́рная фи́зика

раздел физики, изучающий физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их молекулярного строения. Из молекулярной физики выделились в самостоятельные разделы физика твёрдого тела, физическая кинетика, физическая химия и т. д.

* * *

МОЛЕКУЛЯ́РНАЯ ФИ́ЗИКА, раздел физики(см. ФИЗИКА), изучающий физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их молекулярного строения. В зависимости от молекулярного строения тел, сил межмолекулярного взаимодействия и характера теплового движения частиц, молекулярная физика изучает особенности процессов фазового равновесия и фазовых переходов веществ — кристаллизацию и плавление, испарение и конденсацию и др., явления переноса — диффузию, теплопроводность, внутреннее трение, а также поверхностные явления на границах раздела различных фаз.

Разделами молекулярной физики являются физика газообразного состояния вещества, физика конденсированного состояния вещества (жидкости и твердые тела), физические явления в поверхностных слоях различных соприкасающихся фаз и др. Из молекулярной физики выделились в самостоятельные разделы физика твердого тела(см. ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА), физическая химия(см. ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ), молекулярная биология(см. МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ) и т. д.

Задачи молекулярной физики решаются методами статистической физики(см. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА), термодинамики(см. ТЕРМОДИНАМИКА) и физической кинетики(см. КИНЕТИКА ФИЗИЧЕСКАЯ). Они связаны с изучением движения и взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих физические тела.

Первым сформировавшимся разделом молекулярной физики была кинетическая теория газов(см. КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ). В процессе ее развития была создана классическая статистическая физика, которая наряду с термодинамическим методом легла в основу методов теоретического исследования в молекулярной физике.

Статистический метод, используемый и развитый в молекулярной физике, состоит в изучении совокупностей большого числа частиц, участвующих в тепловом движении и образующих физические тела, находящиеся в различных агрегатных состояниях. Законы поведения совокупностей большого числа частиц, исследуемых статистическими методами, называются статистическими закономерностями. Математическим аппаратом метода является теория случайных величин и процессов. То есть статистический метод является методом исследования систем, состоящих из большого количества частиц, и использующий статистические закономерности и средние значения физических величин, характеризующих всю совокупность частиц.

Статистический подход является по сути молекулярно-кинетической теорией, основанной на определенных представлениях о строении вещества. Задачей статистической механики является установление законов поведения макроскопических систем, состоящих из большого числа частиц, на основе известных динамических законов поведения отдельных частиц. При этом статистическая механика дает возможность установить связь между макроскопическими параметрами большой системы и средними значениями микроскопических величин, характеризующих отдельные молекулы. Так как макроскопические параметры системы зависят от движения молекул, задачей статистической физики заключается в том, чтобы выразить свойства системы в целом через характеристики отдельных молекул.

Термодинамический метод исследования систем, состоящих из большого числа частиц, отличается от статистического тем, что оперирует величинами, характеризующими систему в целом, такими как, например, температура и давление. Термодинамические методы не рассматривают процессы, происходящие на микроуровне.

Термодинамический метод исследования систем, состоящих из большого числа структурных элементов, строится на основе применения к системам нескольких принципов, гипотез, аксиом, которые либо являются обобщением опыта, либо их применение не противоречит ему. Термодинамика представляет собой феноменологическую теорию, основанную на небольшом числе установленных законов, таких, как, например, закон сохранения энергии. В методе не рассматривают микроструктуру систем и механизм совершающихся в них микропроцессов. Основные понятия термодинамики вводятся на основе физического эксперимента, при этом связь между различными макроскопическими параметрами устанавливается опытным путем. Поэтому результаты и методы термодинамики могут быть применимы для любых систем без конкретизации деталей их устройств. Термодинамический подход дает возможность решать конкретные задачи, не имея сведений о свойствах атомов или молекул.

На основе общих теоретических представлений молекулярной физики получили развитие такие специальные области науки, как физика металлов, физика полимеров, физика плазмы, кристаллофизика(см. КРИСТАЛЛОФИЗИКА), физико-химическую механика, физико-химия дисперсных систем и поверхностных явлений, теория тепло- и массопереноса. При всём различии объектов и методов исследования сохраняется основная идея молекулярной физики — описание макроскопических свойств вещества, исходя из особенностей микроскопической (молекулярной) картины его строения.

раздел физики, в к-ром изучаются физ. св-ва тел, особенности агрегатных состояний в-ва (газообразного, жидкого и кристаллич.) и процессы фазовых переходов в зависимости от молекулярного строения тел, сил взаимодействия молекул (атомов, ионов) и характера теплового движения этих частиц. М. ф. тесно связана со статистической физикой, кинетикой физической и термодинамикой. На основе общих теоретич. представлений М. ф. получили развитие физика металлов, физика полимеров, физика плазмы, физ. химия дисперсных систем и поверхностных явлений, физ.-хим. механика, физика явлений переноса и др.

molecular physics

* * *

molecular physics

fisica molecolare

молекуля́рна фі́зика

молекуля́рна фі́зика

раздел физики, изучающий физ. свойства тел в разл. агрегатных состояниях на основе рассмотрения их мол. строения. Из М. ф. выделились в самостоят. разделы физика тв. тела, физ. кинетика, физ. химия и т. д.