Большая советсткая энциклопедия Молекулярная физика

Молекулярная физика

Молекулярная физика, раздел физики, в котором изучаются физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их микроскопического (молекулярного) строения. Задачи М. ф. решаются методами физической статистики, термодинамики и физической кинетики, они связаны с изучением движения и взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих физические тела. Атомистические представления о строении вещества, высказанные ещё философами древности (см. Атомизм), в начале 19 в. были с успехом применены в химии (Дж. Дальтон, 1801), что в значительной мере содействовало развитию М. ф. Первым сформировавшимся разделом М. ф. была кинетическая теория газов. В результате работ Дж. Максвелла (1858—60), Л. Больцмана (1868) и Дж. Гиббса (1871—1902), развивавших молекулярно-кинетическую теорию газов, была создана классическая статистическая физика.

Количественные представления о взаимодействии молекул (молекулярных силах) начали развиваться в теории капиллярных явлений. Классические работы в этой области А. Клеро (1743), П. Лапласа (1806), Т. Юнга (1805), С. Пуассона, К. Гаусса (1830—31), Дж. Гиббса (1874—1878), И. С. Громеки (1879, 1886) и др. положили начало теории поверхностных явлений. Межмолекулярные взаимодействия были учтены Я. ван дер Ваальсом (1873) при объяснении физических свойств реальных газов и жидкостей.

В начале 20 в. М. ф. вступает в новый период своего развития, характеризующийся доказательствами реального строения тел из молекул в работах Ж. Перрена и Т. Сведберга (1906), М. Смолуховского и А. Эйнштейна (1904—06), касающихся броуновского движения микрочастиц, и исследованиями молекулярной структуры веществ. Применение для этих целей дифракции рентгеновских лучей в работах М. Лауэ (1912), У. Г. Брэгга и У. Л. Брэгга (1913), Г. В. Вульфа (1913), А. Ф. Иоффе (1924), В. Стюарда (1927—31), Дж. Бернала (1933), В. И. Данилова (1936) и др., а в дальнейшем и дифракции электронов и нейтронов дало возможность получить точные данные о строении кристаллических твёрдых тел и жидкостей. Учение о межмолекулярных взаимодействиях на основании представлений квантовой механики получило развитие в работах М. Борна (1937—39), П. Дебая (30-е гг. 20 в.), Ф. Лондона (1927) и В. Гейтлера (1927). Теория переходов из одного агрегатного состояния в другое, намеченная в 19 в. Я. ван дер Ваальсом и У. Томсоном (Кельвином) и развитая в работах Дж. Гиббса, Л. Ландау (1937), М. Фольмера (30-е гг. 20 в.) и их последователей, превратилась в современную теорию образования новой фазы — важный самостоятельный раздел М. ф. Объединение статистических методов с современными представлениями о структуре веществ в работах Я. И. Френкеля (1926 и др.), Г. Эйринга (1935—36), Дж. Бернала и др. привело к М. ф. жидких и твёрдых тел.

Круг вопросов, охватываемых М. ф., очень широк. В ней рассматриваются строение газов, жидкостей и твёрдых тел, их изменение под влиянием внешних условий (давления, температуры, электрического и магнитного полей), явления переноса (диффузия, теплопроводность, внутреннее трение), фазовое равновесие и процессы фазовых переходов (кристаллизация и плавление, испарение и конденсация и др.), критическое состояние вещества, поверхностные явления на границах раздела различных фаз.

Интенсивное развитие М. ф. привело к выделению из неё ряда крупных самостоятельных разделов, таких, например, как статистическая физика, кинетика физическая, физика твёрдого тела, физическая химия, молекулярная биология.

Современная наука и техника используют всё большее число новых веществ и материалов. Выявившиеся особенности строения этих тел привели к развитию различных научных подходов к их исследованию. Так, на основе общих теоретических представлений М. ф. получили развитие такие специальные области науки, как физика металлов, физика полимеров, физика плазмы, кристаллофизика, физико-химия дисперсных систем и поверхностных явлений, теория тепло- и массопереноса. Сюда же можно отнести также новую область науки — физико-химическую механику, которая составляет теоретическую основу современного материаловедения, указывая пути создания технически важных материалов с требуемыми физическими свойствами. При всём различии объектов и методов исследования здесь сохраняется, однако, основная идея М. ф.: описание макроскопических свойств вещества, исходя из особенностей микроскопической (молекулярной) картины его строения.

Лит.: Кикоин И. К. и Кикоин А. К., Молекулярная физика, М., 1963; Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч. и Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961; Френкель Я. И., Собр. избр. трудов, т. 3. — Кинетическая теория жидкостей, М. — Л., 1959; Франк-Каменецкий Д. А., Диффузия и теплопередача в химической кинетике, 2 изд., М., 1967; Киттель Ч., Введение в физику твёрдого тела, пер. с англ., М., 1957; Лихтман В. И., Щукин Е. Д., Ребиндер П. А., Физико-химическая механика металлов, М., 1962.

П. А. Ребиндер, Б. В. Дерягин, Н. В. Чираев.