Вещество может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Молекулярная физика - раздел физики, в котором изучаются физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе их молекулярного строения.
Молекулярно-кинетическая теория зародилась в XIX-м веке с целью объяснить строение и свойства вещества на основе представлений о том, что вещество состоит из мельчайших частиц - молекул, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом. Особых успехов эта теория достигла во время объяснения свойств газов.
^ Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представлений о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ.
В основе MKT лежат три основных положения: 1) все вещества образованы из мельчайших частиц - молекул, которые сами состоят из атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительного электрического заряда и превращаться в положительные или отрицательные ионы;
2) атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении;
3) частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющих электрическую природу.
Ярким экспериментальным подтверждением представлений о молекулярно-кинетическую теорию (беспорядочное движение атомов и молекул) является броуновское движение. Это тепловое движение мельчайших микроскопических частиц, взвешенных в жидкости или газе. Оно было открыто английским ботаником Р. Броуном в 1827 г. броуновское частицы движутся под влиянием беспорядочных ударов молекул. Через хаотическое тепловое движение молекул эти удары никогда не уравновешивают друг друга. В результате скорость броуновского частицы беспорядочно меняется по модулю и направлению, а ее траектория образует сложную зигзагообразную кривую.
Теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном в 1905 г. Экспериментально теория Эйнштейна была подтверждена в опытах французского физика Ж. Перрена, проведенных в 1908-1911 pp. Постоянный хаотическое движение молекул вещества проявляется также в другом явлении, которое легко наблюдать, - диффузии. Диффузией называется явление проникновения двух или нескольких соприкасающихся веществ друг в друга. Быстрее процесс протекает в газе, если он неоднороден по составу. Диффузия приводит к образованию однородной смеси, независимо от плотности компонентов. Диффузия и броуновское движение - родственные явления. Взаимопроникновение соприкасающихся веществ друг в друга и беспорядочное движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходят вследствие хаотического теплового движения молекул. Убедиться в существовании молекул и оценить их размер можно достаточно просто. Поместим маленькую капельку масла на поверхность воды. Масляное пятно будет растекаться по поверхности воды, но площадь масляной пленки не может превышать определенного значения. Можно предположить, что максимальная площадь пленки соответствует масляном слоя толщиной в одну молекулу. Например, капелька оливкового масла объемом 1 мм3 растекается площадью не более 1 м2. Отсюда следует, что размер молекулы масла порядка 10 ~ 9 м. Многие опыты свидетельствуют о наличии сил межмолекулярного взаимодействия. Силы, действующие между двумя молекулами, зависят от расстояния между ними. Молекулы являются сложными пространственными структурами, содержащие как положительные, так и отрицательные заряды. Если расстояние между молекулами достаточно велика, то преобладают силы межмолекулярного привлечения. На малых расстояниях преобладают силы отталкивания. Зависимости результирующей силы F и потенциальной энергии взаимодействия между молекулами от расстояния между их центрами качественно.