Теплофизика - раздел физики изучающий массовое поведение молекул вещества.
При этом она делится на два основных раздела: молекулярную физику и термодинамику – по существу
две разные по своим подходам, но тесно связанные науки, занимающиеся одним и тем же – изучением
макроскопических свойств физических систем, но совершенно разными методами.
В основе молекулярной физики или молекулярно-кинетической теории лежат
определенные представления о строении вещества. Для установления законов
поведения макроскопических систем, состоящих из огромного числа частиц, в
молекулярной физике используются различные модели вещества, например, модели идеального газа.
Молекулярная физика является статистической теорией, т. е. теорией, которая рассматривает поведение систем, состоящих из огромного числа частиц (атомов, молекул), на основе вероятностных моделей. Она стремится на основе статистического подхода установить связь между экспериментально измеренными макроскопическими величинами (давление, объем, температура и т.д.) и микроскопическими характеристиками частиц, входящих в состав системы (масса, импульс, энергия и т.д.).
В отличие от молекулярно-кинетической теории, термодинамика при изучении свойств макроскопических систем не опирается ни на какие представления о молекулярной структуре вещества. Термодинамика является наукой феноменологической. Она делает выводы о свойствах вещества на основе законов, установленных на опыте, таких, как закон сохранения энергии. Термодинамика оперирует только с макроскопическими величинами (давление, температура, объем и т.п.), которые вводятся на основе физического эксперимента.
Оба подхода – абстрактно термодинамический и конкретно
молекулярно-кинетический, - не должны противоречить, но дополнять друг друга.
Только совместное использование термодинамики и молекулярно-кинетической теории
может дать наиболее полное представление о свойствах систем, состоящих
из большого числа частиц. При этом всегда надо помнить, что термодинамический
подход не имеет права быть распространен далее, нежели его исходные допущения,
иначе возможны, - и в истории физики так и было, - фантасмагорические,
не соответствующие физической реальности теоретические построения
и ложные выводы, такие, как например, "теория тепловой смерти вселенной".
Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса? (Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды. Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
