Cтраница 1
Свойства физических систем формируются из свойств составных частиц и определяются характером их взаимодействия между собой. Прежде всего следует заметить одно интересное обстоятельство: система обладает устойчивостью и обнаруживает качественно новые свойства лишь в том случае, когда она укомплектована из частиц, обладающих различными ( полярными) свойствами. Наиболее простым и наглядным примером является атом водорода; каждый протон или электрон в свободном ( изолированном) состоянии может иметь любые значения энергии, но составленный из них атом может существовать только в состояниях с определенными значениями энергии; одни только протоны или одни только электроны устойчивой ( прочной) системы не образуют. [1]
Совокупность свойств физической системы характеризует ее состояние. Эти интенсивные свойства принято называть параметрами состояния системы. [2]
Термодинамика изучает свойства равновесных физических систем, исходя из трех основных законов, называемых началами термодинамики, и не использует явно представлений о молекулярном строении вещества, статистическая же физика при рассмотрении этих свойств с самого начала опирается на молекулярные представления о строении физических систем, широко применяя методы математической теории вероятностей. [3]
Первые два свойства физических систем по отношению к пространству и времени называют трансляционной симметрией. Отражением ее и являются законы сохранения энергии и импульса. Из-за существования вращательной симметрии возникает закон сохранения момента количества движения. [4]
Для двух систем заданы свойства физических систем А, уравнения процесса у, возмущающие силы Р и реакции систем R. Требуется олределить условия взаимодействия этих систем. Решение сопряженных задач заключается в определении дополнительных условий и а границе взаимодействия двух систем, которые надо присоединить к физическим системам, чтобы они совместно реагировали заданным образом на известные возмущающие силы и реакции. [5]
Для того чтобы изучить свойства сложной физической системы и научиться управлять ей, необходимо получить ее математическую модель. Для этого требуется установить все взаимосвязи между переменными, характеризующими поведение системы. Поскольку все реальные системы по своей природе являются динамическими, то для их описания естественно использовать дифференциальные уравнения. Если, кроме того, эти уравнения могут быть линеаризованы, то тогда можно воспользоваться преобразованием Лапласа. В действительности, сложность системы и игнорирование нами ряда привходящих факторов обуславливают возникновение некоторых допущений, связанных с функционированием данной системы. Поэтому часто бывает полезным игнорировать эти допущения и произвести линеаризацию системы. [6]
Хотя в конечном итоге все свойства физических систем определяются молекулярным движением в них, термодинамика позволяет установить многие из этих свойств, не прибегая к представлениям о молекулярном строении тел. Для решения многих практически важных задач достаточны методы термодинамики. Все это обусловливает, с одной стороны, ограниченность термодинамики, а с другой стороны, наделяет ее определенными преимуществами перед молекулярными теориями. Термодинамика позволяет с помощью своих начал легко учитывать наблюдаемые на опыте закономерности и получать из них фундаментальные следствия. [7]
В то время как термодинамика изучает свойства равновесных физических систем, исходя из трех основных законов, называемых началами термодинамики, и не использует явно представлений о молекулярном строении вещества, статистическая физика при рассмотрении этих свойств с самого начала опирается на молекулярные представления о строении физических систем, широко применяя методы математической теории вероятностей. [8]
Задача статистической физики состоит в изучении свойств макроскопических физических систем, состоящих из очень большого числа частей. В основном разделе статистической физики, называемом статистической термодинамикой, рассматриваются свойства макроскопических систем в состоянии термодинамического равновесия, и в этом отношении этот раздел аналогичен классической термодинамике. Для того чтобы показать, о каком числе частиц может идти речь при изучении макросистем, напомним, что, например, в одном моле вещества содержится 6 02 1023 молекул. В статистической физике изучаются свойства веществ, взятых в количестве от долей моля до многих молей, и потому, как правило, молекулярная макроскопическая система содержит до 1020 и более молекул. Численность его элементов во много миллиардов раз превосходит численность людского населения земного шара. Частицы системы находятся в непрерывном относительном движении, и между ними, вообще говоря, существует сложное взаимодействие; это в общем случае относится также и к другим макроскопическим системам. Положение и скорость отдельной частицы системы изменяются с течением времени в результате взаимодействия с другими частицами этой системы, а также под воздействием частиц соседних систем. Параметры состояния отдельной частицы в любой момент времени принципиально могут быть найдены или с помощью уравнений обычной механики, или применением законов квантовой механики. Однако многочисленность взаимодействий одной частицы с другими не позволяет установить начальное состояние частицы, и потому поведение ее носит случайный характер. [9]
Порядок величин е и Fr определяется свойствами физической системы, рассматриваемой в задаче. [10]
Термодинамика как наука занимается изучением состояний и свойств физических систем, а также изучением изменений этих состояний и свойств, обусловленных протекающими в системах процессами. [11]
Происходящие в системе процессы отражают взаимодействие элементов, поэтому свойства физической системы или ее компонентов можно оценивать соотношениями взаимодействий и реакций системы на эти воздействия или в более широком смысле причинами и следствиями. При воздействии на систему некоторых внешних сил в ней проявляются внутренние силы, являющиеся реакцией на это воздействие. Свойства сил воздействия и свойства реакций представляются некоторыми математическими величинами, которые называются параметрами режима. Напомним, что режим - это состояние системы, в которой происходят те или иные процессы, характеризуемые именно параметрами режима: свойства самой системы как физически существующего объекта математически отражаются некоторыми величинами, называемыми параметрами системы. Параметры системы принимаются постоянными, если специально не указана их зависимость от времени или от тех или иных параметров режима. Обычно физическая система, содержащая в своем составе все источники воздействующих сил, называется автономной, а система, в которой эти действующие источники находятся вне рассматриваемой системы и входят в нее как воздействия на границах, называется неавтономной. Электрические системы, в которых имеются взаимодействующие подсистемы, параметры которых заданы только на их границах, также будут неавтономными. [12]
Дуализм у элементарных частиц имеет существенно важное значение в формировании свойств физических систем, образованных из этих частиц. Рассматривая известные микрофизические системы, можно заметить, что они образованы в конечном счете из различных частиц. Одинаковые частицы либо не взаимодействуют, либо же отталкиваются друг от друга и физической системы с качественно новыми свойствами не образуют. Так, например, протоны, нейтроны и электроны в отдельности не образуют физических систем, но, соединяясь вместе, образуют ядра и атомы различных веществ. Можно утверждать, что в совокупности одинаковых элементарных частиц всегда происходит простое ( аддитивное) сложение их свойств. Только при взаимодействии частиц, обладающих противоположными свойствами, происходит особый ( качественный) синтез этих свойств, благодаря чему физические системы приобретают новые свойства. Таким образом можно утверждать, что появление качественно новых свойств возможно только при взаимодействии существенно различных частиц. [13]
Дуализм у элементарных частиц имеет существенно важное значение в формировании свойств физических систем, образованных из этих частиц. Рассматривая известные микрофизические системы, можно заметить, что они образованы в конечном счете из различных частиц. Одинаковые частицы либо не взаимодействуют, либо же отталкиваются друг от друга и физической системы с качественно новыми свойствами не образуют. Так, например, протоны, нейтроны и электроны в отдельности не образуют физических систем, но, соединяясь вместе, образуют ядра и атомы различных веществ. Можно утверждать, что в совокупности одинаковых элементарных частиц всегда происходит простое ( аддитивное) сложение их свойств. Только при взаимодействии частиц, обладающих противоположными свойствами, происходит особый ( качественный) синтез этих свойств, благодаря чему физические системы приобретают новые свойства. Таким образом, можно утверждать, что появление качественно новых свойств возможно только при взаимодействии существенно различных частиц. [14]
Физическое существование спектра сложных сигналов, состоящего из гармонических составляющих, зависит от свойств физической системы, с которой взаимодействуют эти сигналы. Существуют физические системы, способные выделять гармонические составляющие. [15]