Макроскопические свойства — это свойства тела, рассматриваемые без учета его внутренней структуры

Основные состояния вещества.

В отличие от механики, которая изучает движение отдельных частиц или тел под действием различных сил, молекулярная физика имеет дело со свойствами вещества.

Можно выделить три наиболее характерных состояния, в которых может находиться вещество, — твердое, жидкое и газообразное.

Определение 1.

Как проявление макроскопических свойств рассмотрим существование твердого, жидкого и газообразного состояний.

Из механики известно, что

· минимум потенциальной энергии частицы U(r) отвечает положению её устойчивого равновесия;

· величина кинетической энергии T служит мерой движения частицы.

Таким образом, в зависимости от соотношения между величинами потенциальной и кинетической энергий частица будет или «привязана» к определенной области пространства, или совершать свободное движение.

На графике изображена характерная кривая потенциальной энергии частицы во внешнем поле центра притяжения, имеющая глубокий минимум в точке r₀.

Эта кривая отвечает взаимодействию частицы с полем, которое приводит к притяжению частицы на больших расстояниях (r > r₀) и к отталкиванию на малых (r < r₀).

Двумя прямыми изображены возможные значения полной энергии частицы E = T + U.

В первом случае T >> |U| и частица не может покинуть «потенциальную яму» — эта ситуация отвечает случаю твердого тела.

Во втором случае, когда T >> |U|, частица свободно покидает яму — имеет место случай газа частиц.

Промежуточный случай отвечает жидкости.

Макроскопические свойства тела определяются суммарными и усредненными по большому числу частиц величинами. Такой способ описания является статистическим.

Определение 2.

Макроскопические характеристикисистемы, вычисляемые методами математической статистики, называются термодинамическими переменными.

Пользуясь термодинамическими переменными, можно изучать процессы передачи и преобразования энергии в физических объектах, не обращаясь к микроскопической картине.