Д. И. Кенжалиев, Р. Мырзакулов Статистикалық физика, термодинамика және физикалық кинетика негіздері «Физика (білімтану)»
Статистикалық физиканың пайда болу және даму тарихы
жүктеу/скачать 0,7 Mb.
|
statistikalik-fizika 2
| 3. Статистикалық физиканың пайда болу және даму тарихы.
Қазіргі статистикалық физика материяның молекулалық кинетикалық теориясы негізінде пайда болды. Молекулалық кинетикалық теория- статистикалық әдістемелерді қолданған ең алғашқы физика бөлімінің атауы. Заттың атомдықмолекулалық құрылымы туралы алғашқы көзқарастар ежелгі грек философтарының еңбектерінен табылады (Демокрит, Эпикур- атомистика). Бірақ олар атомдарды қозғалмайтын ұнтақ деп қарастырған. Бұл жағдайда заттардың физикалық-химиялық қасиеттерін түсіндіруге мүмкіншілік болған жоқ. Бұдан кейінгі даму сатысы молекулалық хаосты қозғалысы жөніндегі көзқарас болып табылады. Мұндай көзқарастың негізін Ломоносов қалады. Оның еңбектерінде жылулық қасиеттердің табиғаты зат молекулаларының хаосты қозғалысының нәтижесі деп танылды. Температураның физикалық мағынасын ашып, абсолют нөлдің болатындығын жазып кетті. Европа ғалымдарының осындай еңбектерінің арқасында молекулалардың хаосты қозғалысын механикалық және статистикалық әдістердің көмегімен талдау арқылы заттардың бірқатар физикалық қасиеттері түсіндірілді. Затты - қозғалыстағы молекулалар жиыны деп қарастыратын механикалық теория заттың молекулалық- кинетикалық теориясы деп аталады. 1721 ж. X. Вольф- жылутегі теориясын ұсынды (жылутегі -теплород). Бұл теорияда жылу- сұйық түрінде қарастырылды. Қазіргі физика тұрғысынан бұл теория дұрыс болмаса да, оның негізінде көптеген маңызды қорытындылар жасалды. Айталық адиабаттық процесстердің теңдеуі (Пуассон) жылу өткізгіштіктің теориясы (Фурье), термохимиялық заң (Гесс). Осы теория негізінде енгізілген терминдер, түсініктері өзгерсе де, осы уақытқа дейін физикада қолданылып келеді. Тіпті осы теорияны жетілдіру жолында алуан түрлі мәліметтерді, жеке эмпирикалық заңдарды жинақтау және оларды бір көзқарас тұрғысынан түсіндірудің маңызы өте жоғары болды. Сол кезде температура, жылу мөлшері, жылу сыйымдылық және т.б ұғымдарға дәл анықтама беруіне мүмкіншілік пайда болды. Жылутегілік теория XIX ғ ортасына дейін қолданылып келді. Оның ең маңызды жетістігі - жылу машиналардың ПӘК-ін зерттеу (1824 С.Карно). Бу машиналарының қолданылуы - жылу құбылыстарын зерттеуге түрткі болды. Жылу және жұмыстың сапалық теңдігі анықталды. 1840-1850- Р.Майер, Р.Джоуль және Г.Гельмгольц-термодинамиканың 1-бастамасын қорытты. Термодинамиканың 1-бастамасы- энергияның сақталу заңының бір формасы екендігі анықталды. С. Карно жұмыстарын мұқият зерттеу арқылы К. Клаузиус 1855 жылы - термодинамиканың екінші бастамасын қорытты. Термодинамика - энергияның бір түрден екіншісіне өтуінің заңдарын, яғни материяның жылулық қозғалысының ерекшеліктерін зерттейтін ғылым болып қалыптасты. Клаузиус «ішкі энергия», «энтропия» ұғымдарын енгізді. Соның нәтижесінде термодинамиканың негізгі тұжырымдары математикалық формада жазылды. Бұдан кейін -термодинамиканың әдістері жетілдіріліп, жаңа құбылыстарға қолданылды. В.Томсон-Кельвин 1848 жылы температураның абсолюттық шкаласы ұғымын енгізді. Дж. Гиббс - 1875-1878 жылдар аралығында термодинамикалық функциялар әдісін шығарды. XX ғасырдың басында Нэрнст - термодинамиканың 3- бастамасын тапты. Бұл кезде ғалымдар термодинамиканың негіздерін, әсіресе, термодинамиканың 2 заңын терең түсінуге тырысты. Термодинамикамен бір уақытта молекулалық-кинетикалық теория дамыды. Максвелл микробөлшектер қозғалысын зерттеу үшін ең алғашқы болып статистикалық әдістемелерді қолданды. Больцман -газ үшін кинетикалық теңдеуін қорытып, одан кейін энтропияның кездейсоқтық (вероятностноеықтималдық) мағынасын ашты. Термодинамиканың 2 бастамасының статистикалық табиғаты ашылды. Статистикалық тұрғыдан термодинамиканы түсіндіруге мүмкіндік ашылды. Дж. Гиббс 1901ж теңбе-тең жүйелерді зерттеуге ыңғайлы ең жалпы статистикалық әдістемені ұсынды. Бұдан кейін статистикалық физиканың алуан түрлі макроскопиялық жүйелерді зерттеу үшін кең қолданылу мүмкіндігі ашылды. XX ғ 20-30 жылдарда кванттық статистикалық физиканың қорытылуының маңызы жоғары болды. Газдардың, сұйықтар мен қатты денелердің қасиеттерін зерттеуде және басқа салаларда елеулі жетістіктер болды. Теңбе-тең жүйелермен бірге теңбе-теңсіз жүйелер де зерттелді. А.Эйнштейн мен М.Смолуховский XX ғ басында флуктуациялар және броундық қозғалыс теориясын қорытты. Солардың көмегімен статистикалық физиканың фундаменттік идеялары негізделді, термодинамиканың қолданылу шегін анықтауға мүмкіндік берді. Кейін алмасу құбылыстарының кинетикалық теориясы түпкілікті зерттеліп, жетілдірілді. 1931-1932 жылдары Л. Онсагер, И.Пригожин және басқалары теңбе- теңсіз жүйелердің макроскопиялық теориясын дамытты. Қайтымсыз құбылыстарды зерттеудің қуатты статистикалық әдістемелері XX ғ ортасында қорытылды. (Боголюбов, Пригожин, Кубо және басқалар) Кейбір маңызды физика есептерін шешу мүмкіншілігі пайда болды. Айталық, фазалық өтулер мен кризистік құбылыстардың теориясы, астрофизика биофизика. Бұрыңғы Кеңес Одағында статистикалық физика мен термодинамика саласының дамуына елеулі үлес қосқан П.Л. Капица (асқын аққыш гелий), И.Н.Боголюбов (статистикалық физикадағы динамикалык әдістемелер) Власов (плазма физикасы бойынша еңбектері) Л.Д. Ландау (асқынаққыштық теориясы, екінші текті фазалық ауысулар) және т.басқалар. Кинетикалық теория ХІХ ғасырдың екінші жартысында Клаузиус, Максвелл, Больцман еңбектерінде дамытылды. Мұндай негізде дамыған статистикалық физика көптеген физикалық құбылысты материалдық негізде түсіндірді. Ол жылутегі теориясының, Оствальдтың энергетизм теориясының дұрыс емес екендігін дәлелдеді. Жылулық және молекулалық құбылыстарды түсіндіре отырып, статистикалық физика әдістері жаңа физикалық объектілерге де қолданыла бастады. ХІХ ғасырдың аяғы-ХХ ғасырдың басында теңбе-тең сәулелердің заңдарын, металдағы электрондардың қозғалысын, газдар мен қатты денелердің жылу сыйымдылықтарын зерттеуде қолданылады. Бірақ сол кезде классикалық статистикалық физика барлық құбылыстарды жеткілікті дәрежеде түсіндіре алмады. Бұл мәселелер кванттық физиканың пайда болғаннан кейін кванттық статистика әдістерін нақты объектілерге қолдану нәтижесінде шешілді. Статистикалық физика мен термодинамика қазір де дамып келе жатыр. жүктеу/скачать 0,7 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|