§ 38. О предмете и методах молекулярной физики
Прежде чем перейти к непосредственному изложению основ молекулярной физики, определим предмет и охарактеризуем (в самых общих чертах) основные методы ее исследований.
Молекулярная физика изучает физические свойства макроскопических тел (газообразных, жидких и твердых), а также совершающиеся в них физические процессы, обусловленные тепловым движением и взаимодействием микрочастиц (атомов, молекул, ионов), составляющих эти тела.
Так как свойства макроскопических тел (систем) обусловлены протекающими в них микроскопическими процессами беспорядочного движения микрочастиц, то объяснить и количественно охарактеризовать свойства макросистем можно на основе рассмотрения этих микропроцессов.
Например, важная макроскопическая характеристика состояния тела — температура — обусловлена, как уже отмечалось, интенсивностью беспорядочного движения молекул этого тела и поэтому может быть количественно выражена через их скорости движения. Но при этом надо иметь в виду, что у молекул, образующих тело, нет единой скорости движения: в любой момент времени каждая молекула имеет свою индивидуальную (случайную) скорость (в этом и заключается беспорядочность теплового движения). Поэтому температуру тела можно выразить только через некоторое среднее значение скорости движения его многочисленных молекул.
Метод описания свойств макроскопических систем на основе усредненных значений характеристик движения микрочастиц, составляющих эти системы, называется молекулярно-кинетическим (статистическим) методом.
Можно, однако, изучать свойства макросистемы (тела), не касаясь ее микроструктуры и совершающихся в ней микропроцессов. Дело в
том, что многие свойства системы связаны еще и с происходящими в ней процессами превращения энергии из одних видов в другие. Основные законы самих энергетических превращений, называемые началами термодинамики (см. § 69 и 71), были установлены на материале огромного количества наблюдений и являются вполне достоверными. Следовательно, с помощью этих законов тоже можно изучать многие свойства макроскопических систем.
Метод описания свойств макроскопических систем на основе законов превращения энергии, совершающегося в этих системах, называется термодинамическим.
Как статистический, так и термодинамический методы широко используются в исследованиях по молекулярной физике, зачастую дополняя друг друга. Примером такого дополнения может служить рассмотрение вопроса об энтропии в § 72 (термодинамическим методом) и в § 73 (статистическим методом).
