По време на развитието на физиката на основния предмет на нейното изследване е структурата на материята. В различна степен на развитие на науката са различни и основни познания за структурата на материята. С развитието на учението за топлинните явления на молекулно-кинетичната теория е била създадена по физика. Основната позиция на тази теория е признанието, че цялата материя се състои от малки частици, наречени молекули, които са в постоянно движение. Поради много малкия размер на молекули (около 10 см) -8 материал е в огромно количество. Например, 1 cm 3 от въздух при нормални условия съдържа 2.7 10 19 молекули. Следователно, прилагането на законите на механиката за намиране на макро микроскопични характеристики, т.е. координатите и импулси на всяка молекула, напълно безсмислени. За проучване на макроса се нуждаем от други подходи.
Физични свойства на системи, състоящи се от голям брой частици (атоми и молекули) е предмет на изследване молекулна физика.
От изследването на молекулната физика и термодинамиката, е необходимо да се предаде на учениците следните разпоредби:
1. За да отговорят на въпросите, не е достатъчно да се знае поведението на отделните молекули, но само макроскопски параметри, характеризиращи състоянието на цялата система. Тези параметри са, например, обемът на системата, неговата маса, общата енергия. Ако системата е в равновесие, също така се характеризира с параметри като налягане и температура. Стойностите на макроскопични параметри не определят от поведението на отделните молекули, и средният резултат, което води до тяхното комбинирано движение, т.е. средни стойности на микроскопични параметри.
2. Проблем молекулно кинетичната теория е да свърже макроскопски параметри на системата със средните стойности на микроскопични количества и до метод за изчисляване на тези средни стойности въз основа на законите на движение на отделните частици. Този подход е валиден за газови системи. Например, за един мол молекулно кинетичната теория идеален газ установява връзка между продукта на две макроскопски параметри - налягане Р, и моларното обем - и средната стойност микроскопско параметър Е - кинетичната енергия на случаен топлинна движението на една молекула:
където - константа на Авогадро.
3. Исторически, друг подход за изследване на системи, състоящи се от множество частици, в която връзките между различните макроскопски параметри се извършва емпирично. Например, за един мол от идеалното газ от експеримент установява следното съотношение между трите макроскопски параметри - налягане, моларен обем и термодинамичната температура газ:
където R - константа газ. Този емпиричен подход е характеристика на термодинамиката.
В рамките на термодинамиката не разкрива дълбоко физическо значение на макроскопски параметри на системата, тоест връзката им със средните стойности на микроскопични параметри. Въпреки това, поради това обстоятелство, основните закони на термодинамиката, създадена с опит, характеризираща се с голяма общност, и се прилага за всички макроскопски системи, независимо от характеристиките на своята вътрешна структура.
4. Най-пълна представа за качествата на голям брой системи частици дава възможност за споделяне на термодинамиката и статистическата механика. Например, сравнение на формули (1) и (2) дава възможност за установяване на физическо смисъла на макроскопско параметър - термодинамична температура Т.
и също така да получите подходяща реализация за идеален налягане на газа
По този начин, идеалното налягане газ се определя от средния брой на частици за единица обем, п и термодинамичната температура.
Експериментални факти: наблюдение на Брауновото движение, свиваемостта на газове, омокрящи течност на границата с твърдо тяло, дифузия, топлинна проводимост и други явления.
Понятия: молекула мола, на топлина, налягане, обем, температура, вътрешната енергия, термично равновесие, газ, течни, твърди, топлинни двигатели, цикъл на Карно, ентропията, фазови превръщания.
Законите и уравнения. уравнение на състоянието на идеален газ; закон за разпределение на газ молекулни скорости (Maxwell разпределение); на първия и втория закон на термодинамиката, хипотезата на енергия equipartition на степените на свобода, Клаузиус неравенство, на принципа на увеличаване на ентропията.