Макроскопические параметры. Вероятность и флуктуации.

В классической механике мгновенное состояние механической системы определяется координатами и скоростями частиц, из которых состоит система. В молекулярной физике буквальное применение такого спо­соба описания сводилось бы к определению в каждый момент времени координат и скоростей всех молекул и атомов, а также электронов, атомных ядер и прочих частиц, из которых построены тела.

Состояние, описанное столь детально, называется динамическим состоянием или микросостоянием.

В молекулярной физике рассматривается явления, вызванные действием колоссального числа частиц. В 1 см³ газа при нормальных условиях содержится 2,69^.10¹⁹ молекул. Каждая молекула при нормальных условиях испытывает в секунду около миллиарда столкновений с другими молеку­лами. Рассчитать путь пройденный отдельной молекулой, практически невозможно. Причем, из 2,69^.10¹⁹ уравнений движения частиц, содер­жащихся в I см³ газа, при нормальных условиях, нельзя получить уравнение состояния газа или закон Бойля-Мариотта. Это означает, что законы молекулярной физики нельзя свести к законам механики.

Для решения задач молекулярной физики необходимо пользоваться статистическими /вероятностными / закономерностями. Статистические закономерности, в отличие от динамических, не опреде­ляются начальными условиями. Так, если в сосуд объемом впустить некоторое количество газа, то после установления стационарного состояния давление Р определяется по уравнению Клапейрона-Менделеева и не зависит от того, каковы были начальные скорости молекул, направле­ния их движения и т.д. Наблюдение за отдельными частицами невозможно, мы можем наблюдать лишь результат коллективного действия частиц, который определяет макроскопические параметры системы- давление, температуру, концентрацию, объем ...

Состояние, описанное с помощью макроскопических параметров, называется макроскопическим состоянием или макро состоянием.

Макроскопические параметры имеют смысл средних значений за большой промежуток времени каких-то функций, характеризующих динамическое состояние системы.

Самопроизвольные отклонения физических величин от их средних значений называются флуктуациями. В молекулярной физике они в основном связаны с наличием теплового движения молекул.