Понятие о статистическом и феноменологическом методах исследования физических явлений

Все явления природы на основе представлений современной физики могут быть описаны двумя методами: феноменологическим и статистическим.

Метод описания процесса, игнорирующий микроскопическую структуру вещества и рассматривающий его как сплошную среду (континуум) называется феноменологическим (ФМ).

Терминология

Определение. Среда, которую допустимо рассматривать как непрерывную (континуум), пренебрегая дискретным ее строением называется сплошной средой (СС).

Различают СС: Одонородная СС – это СС, в разных точках которой ее физические свойства одинаковы при одинаковых температуре и давлении. Неоднородная CC – это СС, в рызных точках которой ее физические свойства различны при одинаковых температуре и давлении. Изотропная СС – это СС, физические свойства которой не зависят от направления. Анизотропная СС – СС, физические свойства которой различны по разным направлениям. Однофазная СС – СС одно- или многокомпонентная среда, физические свойства которой в пространстве могут изменяться только непрерывно. Многофазная СС – СС одно- или многокомпонентная, состоящая из ряда однофазных частей, на границах которой ее физические свойства меняются скачком.

Т.к. в дальнейшем будем иметь дело с газообразными и жидкими средами, то приведем определения.

Определение. Жидкостью будем называть СС, обладающую свойством текучести, т.е. допускающую неограниченное изменение формы под действием сколь угодно малых сил.

Замечание. ФМ дает возможность установить некоторые общие соотношения между параметрами, характеризующими рассматриваемое явление в целом. Здесь законы носят общий характер, причем роль физической среды учитывается через коэффициенты (теплофизические свойства), полученные из опыта. С этой точки зрения законы Фурье, Ньютона, Фика и.д. – ФМ законы.

Статистический метод (СМ) – метод изучения физических явлений на основе исследования внутренней структуры вещества и обобщения их в макросвязи. Задача СМ – получение макроскопических характеристик по микроскопическим свойствам среды.

(д остоинства и недостатки ФМ и СМ).

1. Достоинство ФМ – в установлении общих связей между параметрами процесса с использованием эмпирической информации о процессе. Причем точность метода предопределена точностью данных из опыта. Недостаток ФМ – в наличии эмпирической информации.

2. Достоинство СМ – в получении искомых соотношений (законов) по заданным свойствам микроскопической структуры среды без дополнительного эксперимента. Здесь среда рассматривается как некоторая система, состоящая из огромного числа молекул, ионов, атомов с заданными свойствами. Недостаток СМ – сложность обобщения этих зависимостей и проблемы реализации метода, т.к. необходимо знать ряд параметров, которые могут быть определены в специальных разделах физики, химии, биологии и других областях знаний.

3. Понятие о канонической форме уравнения мат физики, уравнение 2-ого порядка и характеристика типов уравнения – эллиптическое, гиперболическое и параболическая форма