Молекулярная физика. 
Молекулярная физика и термодинамика

Основные положения молекулярно-кинетической теории

Еще в древнем мире в виде догадки возникло представление, что окружающие тела состоят из мельчайших частичек, которые не доступны наблюдению по причине их ничтожно малых размеров. В XVIII и особенно в XIX в. нашего времени возникли гипотезы о существовании частиц вещества, называемых молекулами.

Молекула — это наименьшая частица вещества, обладающая физическими и химическими свойствами данного вещества.

В свою очередь молекула состоит из атомов, которые являются частицами простого вещества, называемого иначе химическим элементом. Атом — частица химического вещества. Например, молекула воды (Н20) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Для иллюстрации ничтожно малых размеров молекул можно сослаться на следующий пример. Если взять число кирпичей, равное числу молекул в I см3 воздуха при нормальных условиях, а затем уложить послойно эти кирпичи на поверхность суши земного вара, то эта кладка кирпичей составила бы по высоте 120 м, что превосходит высоту семиэтажного здания.

Оптические микроскопы не позволяют наблюдать даже молекулыгиганты различных полимерных материалов. Лишь с созданием электронного микроскопа и ионного проектора появилась возможность наблюдать изображения молекул и даже атомов. Количественную оценку массы и размеров молекул произведем позже.

Сформулируем основные положения молекулярной теории строения вещества, которые сводятся к следующим.

• 1. Все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул и атомов).
• 2. Молекулы находятся в состоянии непрерывного хаотического движения.
• 3. Молекулы непрерывно взаимодействуют между собой.

Эти положения впервые были сформулированы русским ученым М. В. Ломоносовым.

В разделе «Динамика» отмечалось, что каждая молекула является сложной электродинамической системой, которая имеет как отрицательный заряд, обусловленный электронами ее атомов, так и положительный заряд, образованный ядрами этих атомов. Таким образом, силы взаимодействия молекул по своей природе является электрическими.

Историческая справка. Ломоносов Михаил Васильевич (1711−1765) — первый российский ученый-естествоиспытатель, ученый-энциклопедист, поэт, переводчик, поборник развития отечественного просвещения и науки.

Творчество М. В. Ломоносова было исключительно разносторонним. В его работах получили освещение почти все раздела современного естествознания, горного дела и металлургии, математики, истории, филологии, языкознания, искусства, литературы. В 1748 г. создал химическую лабораторию Академии наук, в которой проводил научные исследования. Занимался астрономией, мореходным делом, краеведением, географией, метеорологией и другими науками.

В 1755 г. по его инициативе и по его проекту был основан Московский университет, «открытый для всех лиц, способных к наукам». Он выступил организатором многих научных, технических и культурных начинаний, сыгравших значительную роль в истории России. На заре развития науки об электричестве ученый пытался создать единую эфирную теорию электрических и световых явлений.

Центральное место в творчестве М. В. Ломоносова занимают работы в области атомистики и кинетической теории теплоты. Наиболее завершенный вид его взгляды по этим вопросам получают в работах «Размышления о причине теплоты и холода», «Опыт теории упругости воздуха» и «Прибавления к размышлениям об упругости воздуха». Он развивал атомно-молекулярную теорию строения вещества. В период господства теории теплорода утверждал, что теплота обусловлена движением корпускул. Сформулировал закон сохранения материи и движения.

Ученый заложил основы физической химии. Выдвинул учение о цвете. Создал ряд оптических приборов. Открыл атмосферу на Венере. Описал строение Земли и объяснил происхождение многих полезных ископаемых и минералов. Опубликовал руководство по металлургии.

7 декабря 1744 г. ученый представил для обсуждения на конференцию Академии наук диссертацию «О причинах теплоты и холода», на которую Л. Эйлер дал высокую оценку. Это способствовало укреплению авторитета М. В. Ломоносова в Академии.