Физика макросистем

ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Лекция 10

Физика макросистем

Макросистемой называют систему, имеющую массу, сравнимую с массой окружающих нас тел и состоящую из очень большого числа микрочастиц (атомов и молекул). Например, в одном моле вещества содержится N _A = 6,02^.10²³ молекул, а масса одного моля воздуха всего 29 грамм при объёме 22,4 литра при нормальных условиях.

Для описания макросистем используют два метода: статистический и термодинамический. В дальнейшем вместо термина макросистема иногда будем использовать термин термодинамическая система.

Статистический метод основывается на применении законов теории вероятностей для получения функции распределения физической величины. Данный метод включает в себя:

А). статистическую физику равновесных состояний (для описания состояния макросистемы, если функция распределения не зависит от времени);

Б ). кинетическое описание макросистемы, позволяющее получить на основе уравнений динамики микрочастиц решения для целого ряда практически важных задач для процессов в газе, плазме и различных конденсированных средах, а также описывать необратимые процессы;

В). г идродинамическое описание макросистемы, позволяющее составить уравнения для средних значений динамических параметров среды (скорости течения, температуры, плотности и т.д.). В эти уравнения входят коэффициенты переноса (вязкости, теплопроводности, диффузии).

Термодинамический метод заключается в описании поведения систем с помощью основных постулатов (начал термодинамики), справедливость которых подтверждается только опытным путём. Данный метод включает в себя:

А). равновесную термодинамику, которая достаточно точно описывает большинство окружающих нас термодинамических систем и существующих тепловых машин;

Б). термодинамику необратимых процессов, которая описывает системы в состояниях, заметно отличающихся от равновесного.

Термодинамический и статистический методы изучения макросистем дополняют друг друга. Термодинамика позволяет изучать явления без знания их внутренних механизмов, а статистический метод позволяет понять суть явлений, установить связь поведения системы в целом с поведением и свойствами отдельных частиц.