Molekylär fysik är en gren av fysiken som studerar kroppars fysikaliska egenskaper baserat på deras molekylära struktur. Molekylfysikens problem löses med metoderna för statistisk mekanik , termodynamik och fysikalisk kinetik , de är förknippade med studiet av rörelsen och interaktionen mellan partiklar ( atomer , molekyler , joner ) som utgör fysiska kroppar.
Den första grenen av molekylär fysik som tog form var den kinetiska teorin om gaser . I processen av dess utveckling skapade arbetet av James Clerk Maxwell , Ludwig Boltzmann , J. W. Gibbs klassisk statistisk fysik.
Kvantitativa idéer om samverkan mellan molekyler (molekylära krafter) började utvecklas i teorin om kapillärfenomen. De klassiska verken inom detta område av Alexi Claude Clairaut (1743), Pierre-Simon Laplace (1806), Thomas Jung (1805), S. D. Poisson , Carl Friedrich Gauss (1830-1831) och andra lade grunden för teorin om ytfenomen. . Intermolekylära interaktioner togs i beaktande av JD Van der Waals (1873) för att förklara de fysikaliska egenskaperna hos verkliga gaser och vätskor.
I början av 1900-talet gick molekylär fysik in i ett nytt utvecklingsstadium. I verk av Jean Baptiste Perrin och Theodor Svedberg (1906), Marian Smoluchowski och Albert Einstein (1904-06), ägnade åt den Brownska rörelsen av mikropartiklar, erhölls bevis för verkligheten av existensen av molekyler.
Metoderna för röntgenstrukturanalys (och senare metoderna för elektrondiffraktion och neutrondiffraktion) användes för att studera strukturen hos fasta ämnen och vätskor och dess förändringar under fasövergångar och förändringar i temperatur, tryck och andra egenskaper. Läran om interatomiska interaktioner baserad på begreppen kvantmekanik utvecklades i verk av Max Born , Fritz London och Valier Heitler , samt Peter Debye . Teorin om övergångar från ett tillstånd av aggregering till ett annat, skisserad av van der Waals och William Thomson och utvecklad i verk av Gibbs (slutet av 1800-talet), Lev Davidovich Landau och Max Volmer (1930-talet) och deras anhängare, har förvandlats till en modern teori om fasbildning är en viktig oberoende gren av fysiken. Kombinationen av statistiska metoder med moderna idéer om materiens struktur i verk av Yakov Ilyich Frenkel , Henry Eyring (1935-1936), John Desmond Bernal och andra ledde till molekylfysiken hos flytande och fasta kroppar.
Utbudet av frågor som täcks av molekylär fysik är mycket brett. Den tar hänsyn till: materiens struktur och dess förändring under påverkan av yttre faktorer (tryck, temperatur, elektromagnetiskt fält), överföringsfenomen ( diffusion , värmeledningsförmåga , viskositet ), fasjämvikt och fasövergångsprocesser ( kristallisation , smältning , förångning , kondensation ). ), ämnen i kritiskt tillstånd, ytfenomen vid fasgränserna.
Utvecklingen av molekylär fysik ledde till separationen av oberoende sektioner från den: statistisk fysik , fysikalisk kinetik , fasta tillståndets fysik, fysikalisk kemi, molekylärbiologi. Baserat på de allmänna teoretiska begreppen molekylfysik, metallfysik , polymerfysik , plasmafysik , kristallfysik, fysikalisk kemi av dispergerade system och ytfenomen, har teorin om massöverföring och värmeöverföring samt fysikalisk och kemisk mekanik utvecklats. För alla skillnader i undersökningsobjekten och metoderna förblir dock huvudtanken här: molekylär fysik är beskrivningen av ett ämnes makroskopiska egenskaper på basis av en mikroskopisk (molekylär) bild av dess struktur.
| Avsnitt av statistisk fysik | |
|---|---|
| Fysik av kondenserad materia |
|