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

История

Первым сформировавшимся разделом молекулярной физики 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 Алекси Клод Клеро (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 XX века молекулярная физика вступила в новый этап развития. В работах Жана Батиста Перрена и Теодора Сведберга (1906), Мариан Смолуховского и Альберта Эйнштейна (1904—06), посвященных броуновскому движению микрочастиц, были получены доказательства реальности существования молекул.

Методами рентгеновского 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 XIX века), Льва Давидовича Ландау и Макса Фольмера (1930-е) 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—1936), Джона Десмонда 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, электромагнитного 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 молекулярной физики 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.

См. также

• Межатомное взаимодействие
• Межмолекулярное взаимодействие

Литература

• Ахматов А. С. Молекулярная физика граничного трения. М.: ФМЛ, 1963. — 472с.
• Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р. М.: ИЛ, 1961. — 931с.
• Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Муллер В. М. (недоступная ссылка) М.: Наука, 1985.
• Квасников И. А. Молекулярная физика. М.: Едиториал УРСС, 2011. — 230с. ISBN 978-5-8360-0560-3
• Кикоин А. К., Кикоин И. К. 2-е изд. М.: Наука, 1976.
• Матвеев А. Н. Молекулярная физика. М.: Высшая школа, 1981. — 400 с.
• Оно С. Кондо С. Молекулярная теория поверхностного натяжения в жидкостях. Пер. с англ. М.: ИИЛ, 1963. — 292с.
• Радченко И. В. Молекулярная физика. — М.: Наука, 1965 −480c.
• Резибуа П., Де Ленер М. Классическая кинетическая теория жидкостей и газов. Пер. с англ. М.: Мир, 1980.
• Телеснин Р. В. 2-е изд. М.: Высшая школа, 1973.
• Фишер И. З. Статистическая теория жидкостей. Наука, 1961. — 280с.
• Френкель Я. И. Кинетическая теория жидкостей. М.: Наука, 1975. — 592с.