分子動理學理論（kinetic theory） 熱物理學的微觀理論的一個重要組成部分。
基本介紹
- 中文名：分子動理學理論
- 外文名：kinetic theory
- 提出者：俄羅斯科學家羅蒙諾索夫
- 提出時間：1744年
- 套用學科：熱物理學的微觀理論
- 適用領域範圍：熱物理
熱物理學的微觀理論是在分子動（理學）理論（簡稱分子動理論，按照國家有關規定，已將“分子運動論”、“分子動力論”等物理學名詞統一改稱為分子動理論）基礎上發展起來的。早在1738年伯努利（D.Bernoulli）曾構想氣體壓強是由分子碰撞器壁而產生的。1744年俄羅斯科學家羅蒙諾索夫提出熱是分子運動的表現，他把機械運動的守恆定律推廣到分子運動的熱現象中去。到了19世紀中葉，原子和分子學說逐漸取得實驗支持，將哲學觀念具體化發展為物理理論，熱質說也日益被分子運動的觀點所取代，在這一過程中統計物理學開始萌芽。1857年克勞修斯首先導出了氣體壓強公式。1859年麥克斯韋導出了速度分布律，由此可得到能量均分定理，以上就是分子動理論的平衡態理論。後來，玻爾茲曼提出了熵的統計解釋以及H定理；1902年吉布斯（J.W.Gibbs）在其《統計力學的基本原理》之名著中，建立了平衡態統計物理體系，稱為吉布斯統計（後來知道，這個體系不僅適於經典力學系統，甚至更自然地適用於服從量子力學規律的微觀粒子，與此相適應建立起來的統計力學稱為量子統計）；此外還有非平衡態統計物理學。上述三方面的內容都是在分子動理論基礎上發展起來的。
分子動理論方法的主要特點是：它考慮到分子與分子間、分子與器壁間頻繁的碰撞，考慮到分子間有相互作用力，利用力學定律和機率論來討論分子運動及分子碰撞的詳情。它的最終及最高目標是描述氣體由非平衡態轉入平衡態的過程。而後者是熱力學的不可逆過程。熱力學對不可逆過程所能敘述的僅是孤立體系的熵的增加，而分子動理論則企圖能進而敘述一個非平衡態氣體的演變過程。諸如：①分子由容器上的小孔逸出所產生的瀉流；②動量較高的分子越過某平面與動量較低的分子混合所產生的與黏性有關的分子運動過程；③動能較大的分子越過某平面，與動能較小的分子混合所產生的與熱傳導有關的過程；④一種分子越過某平面與其他種分子混合的擴散過程；⑤流體中懸浮的微粒受到從各方向來的分子的不均等衝擊力，使微粒作雜亂無章的布朗運動；⑥兩種或兩種以上分子間以一定的時間變化率進行的化學結合，稱為化學反應動力學。
從廣義上來說，統計物理學是從對物質微觀結構和相互作用的認識出發，採用機率統計的方法來說明或預言由大量粒子組成的巨觀物體的物理性質。按這種觀點，分子動理論也應歸屬於統計物理學的範疇。但統計物理學的狹義理解僅指玻爾茲曼統計與吉布斯統計，它們都是平衡態理論，至於分子動理論，則仍像歷史發展中那樣把它看做一個獨立的分支理論。統計物理與分子動理論都可認為是一種基本理論，它們都作一些假設（例如微觀模型的假設），其結論都應接受實驗的檢驗，故其普遍性不如熱力學。氣體分子動理論在處理複雜的非平衡態系統時，都要加上一些近似假設。
