Molekyylifysiikka on fysiikan haara , joka tutkii kappaleiden fysikaalisia ominaisuuksia niiden molekyylirakenteen huomioimisen perusteella. Molekyylifysiikan ongelmat ratkaistaan tilastollisen mekaniikan , termodynamiikan ja fysikaalisen kineetiikan menetelmillä, ne liittyvät fysikaalisia kappaleita muodostavien hiukkasten ( atomit , molekyylit , ionit ) liikkeen ja vuorovaikutuksen tutkimukseen .
Ensimmäinen molekyylifysiikan haara, joka muotoutui, oli kaasujen kineettinen teoria . Sen kehitysprosessissa James Clerk Maxwellin , Ludwig Boltzmannin ja J. W. Gibbsin työ loi klassisen tilastollisen fysiikan.
Kvantitatiiviset ajatukset molekyylien (molekyylivoimien) vuorovaikutuksesta alkoivat kehittyä kapillaariilmiöiden teoriassa. Alexi Claude Clairaut'n (1743), Pierre-Simon Laplacen (1806), Thomas Jungin (1805), S. D. Poissonin , Carl Friedrich Gaussin (1830-1831) ja muiden klassiset teokset loivat pohjan pintailmiöiden teorialle. . JD Van der Waals (1873) otti molekyylien väliset vuorovaikutukset huomioon selittäessään todellisten kaasujen ja nesteiden fysikaalisia ominaisuuksia.
1900-luvun alussa molekyylifysiikka astui uuteen kehitysvaiheeseen. Jean Baptiste Perrinin ja Theodor Svedbergin (1906), Marian Smoluchowskin ja Albert Einsteinin (1904-06) teoksissa , jotka on omistettu mikrohiukkasten Brownin liikkeelle, saatiin todisteita molekyylien olemassaolosta.
Röntgenrakenneanalyysin menetelmillä (ja myöhemmin elektronidiffraktio- ja neutronidiffraktiomenetelmillä) tutkittiin kiinteiden aineiden ja nesteiden rakennetta ja sen muutoksia faasimuutoksissa sekä lämpötilan, paineen ja muiden ominaisuuksien muutoksissa. Kvanttimekaniikan käsitteisiin perustuva interatomisten vuorovaikutusten oppi kehitettiin Max Bornin , Fritz Londonin ja Valier Heitlerin sekä Peter Debyen teoksissa . Van der Waalsin ja William Thomsonin hahmottelema ja Gibbsin (1800-luvun loppu), Lev Davidovich Landaun ja Max Volmerin (1930-luku) ja heidän seuraajiensa teoksissa kehitetty teoria aggregaatiotilasta toiseen siirtymisestä on muuttunut nykyaikainen faasinmuodostuksen teoria on tärkeä itsenäinen fysiikan haara. Tilastollisten menetelmien yhdistäminen nykyaikaisiin ajatuksiin aineen rakenteesta Yakov Ilyich Frenkelin , Henry Eyringin (1935-1936), John Desmond Bernalin ja muiden teoksissa johti nestemäisten ja kiinteiden kappaleiden molekyylifysiikkaan.
Molekyylifysiikan kattamien kysymysten kirjo on hyvin laaja. Siinä tarkastellaan: aineen rakennetta ja sen muutosta ulkoisten tekijöiden (paine, lämpötila, sähkömagneettinen kenttä) vaikutuksesta, siirtoilmiöitä ( diffuusio , lämmönjohtavuus , viskositeetti ), faasitasapainoa ja faasimuutosprosesseja ( kiteytys , sulaminen , haihtuminen , kondensaatio ). ), kriittisen tilan aineet, pintailmiöt faasirajoilla.
Molekyylifysiikan kehitys johti itsenäisten osien erottamiseen siitä: tilastollinen fysiikka , fysikaalinen kinetiikka , kiinteän olomuodon fysiikka, fysikaalinen kemia, molekyylibiologia. Yleisten molekyylifysiikan, metallifysiikan , polymeerifysiikan , plasmafysiikan , kidefysiikan , hajaantuneiden systeemien ja pintailmiöiden fysikaalisen kemian , massa- ja lämmönsiirron teorian sekä fysiikan ja kemiallisen mekaniikan pohjalta on kehitetty yleisteoreettisia käsitteitä. Kaikista tutkimuskohteiden ja -menetelmien eroista huolimatta pääajatus säilyy tässä: molekyylifysiikka on aineen makroskooppisten ominaisuuksien kuvaus sen rakenteesta mikroskooppisen (molekyyli)kuvan perusteella.
| Tilastollisen fysiikan osat | |
|---|---|
| Kondensoituneen aineen fysiikka |
|