При изучении строения веществ и их свойств используют два метода:
– молекулярно-кинетический (молекулярно-статистический);
– термодинамический.
Молекулярно-кинетический метод исходит из того, что все тела состоят из молекул и атомов, которые находятся в хаотическом (броуновском) движении. Идея об атомном строении вещества высказана еще Демокритом. Основы молекулярно-кинетической теории заложены М.В.Ломоносовым. Дальнейшее развитие этой теории относится к середине ХIХ века и связано с трудами Р.Клаузиса, Дж.Максвелла и Л.Больцмана. Молекулярно-кинетическая теория отвечает на вопросы, относящиеся к свойствам вещества – что происходит внутри тел, когда меняется их температура, когда они плавятся или испаряются и т.д.
Молекулярно-кинетический подход рассматривает поведение отдельных молекул, а, следовательно, все явления, происходящие с веществом в целом как статистический результат явлений, происходящих с отдельными молекулами. Используя статистический метод и теорию вероятности, устанавливают законы, описывающие состояние вещества. Давление, температура рассматриваются как статистический результат действия всех молекул.
В молекулярно-кинетической теории пользуются моделью идеального газа, которая удовлетворяет трем условиям:
1. считается, что собственный объем молекул пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ;
2. отсутствуют силы взаимодействия между молекулами;
3. столкновения молекул между собой и со стенками сосуда считаются абсолютно упругими.
Раздел физики, который основывается на молекулярно-кинетической теории, называется молекулярной физикой.
Термодинамический метод изучает макроскопические свойства веществ и основывается на изучении различных превращений энергии. Раздел физики, в котором физические свойства вещества изучаются с помощью термодинамического метода, называется термодинамикой. Термодинамика основывается на трех фундаментальных законах (началах).
Молекулярно-кинетическая теория и термодинамика дополняют друг друга, образуя по существу одно целое.