Молекулярная физика

Молекулярная физика — раздел физики, в котором изучаются физические свойства тел на основе рассмотрения их молекулярного строения. Задачи молекулярной физики решаются методами физической статистики, термодинамики и физической кинетики, они связаны с изучением движения и взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих физическое тела.

История

Первым сформировавшимся разделом молекулярная физика была кинетическая теория газов. В процессе её развития работами Джеймса Клерка Максвелла, Людвига Больцмана , Дж. У. Гиббса была создана классическая статистическая физика.

Количественные представления о взаимодействии молекул (молекулярных силах) начали развиваться в теории капиллярных явлений. Классические работы в этой области А. К. Клеро (А. С. Glairaut, 1743), Пьера Симона Лапласа (1806), Томаса Юнга (1805), С. Д. Пуассона , Карла Фридриха Гаусса (1830—1831) и других положили начало теории поверхностных явлений. Межмолекулярные взаимодействия были учтены Й. Д. Ван-дер-Ваальсом (1873) при объяснении физических свойств реальных газов и жидкостей.

В начале 20 века молекулярная физика вступила в новый этап развития. В работах Жана Батиста Перрена и Теодора Сведберга (1906), Михаила Смолуховского и Альберта Эйнштейна (1904—06), посвященных броуновскому движению микрочастиц, были получены доказательства реальности существования молекул.

Методами рентгентовского структурного анализа (а впоследствии методами электронографии и нейтронографии) были изучены структура твёрдых тел и жидкостей и её изменения при фазовых переходах и изменении температуры, давления и других характеристик. Учение о межатомных взаимодействиях на основе представлений квантовой механики получило развитие в работах Макса Борна, Фрица Лондона и Вальера Гайтлера, а также Петера Дебая. Теория переходов из одного агрегатного состояния в другое, намеченная Ван-дер-Ваальсом и Уильямом Томсоном и развитая в работах Гиббса (конец 19 в.), Львом Давидовичем Ландау и Макса Фольмера (30-е гг. 20 в.) и их последователей, превратилась в современную теорию образования фазы — важный самостоятельный раздел физики. Объединение статистических методов с современными представлениями о структуре вещества в работах Якова Ильича Френкеля, Генри Эйринга (1935—36), Джона Дездемонда Бернала и других привело к молекулярной физике жидких и твёрдых тел.

Задачи науки

Круг вопросов, охватываемых молекулярной физикой, очень широк. В ней рассматриваются: строение вещества и его изменение под влиянием внешних факторов (давления, температуры, электромагнинтного поля), явления переноса (диффузия, теплопроводность, вязкость), фазовое равновесие и процессы фазовых переходов (кристаллизация, плавление, испарение, конденсация), критическое состояние вещества, поверхностные явления на границах раздела фаз.

Развитие молекулярной физики привело к выделению из неё самостоятельных, разделов: статистической физики, физической кинетики, физики твёрдого тела, физической химии, молекулярной биологии. На основе общих теоретических представлений молекулярная физика получили развитие физика металлов, физика полимеров, физика плазмы, кристаллофизика, физико-химия дисперсных систем и поверхностных явлений, теория массопереноса и теплопереноса, физико-химическая механика. При всём различии объектов и методов исследования здесь сохраняется, однако, главная идея молекулярная физика — описание макроскопических свойств вещества на основе микроскопической (молекулярной) картины его строения.

Литература

• Кикоин А. К., Кикоин И. К., Молекулярная физика.
• Гиршфельдер Д ж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей.
• Френкель Я. И., Кинетическая теория жидкостей.
• Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Муллер В. М., Поверхностные силы.