Молекулярная физика. Афанасьев А.Д - 134 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ИГУ | Иркутск

Составители: 

Рубрика: 

134
сравнительно хорошо подтверждается на опыте для многих веществ при не
слишком низких температурах.
Рассмотрим твердое тело, которое является химическим соединением,
например, NaCl. Его кристаллическая решетка построена из атомов
различных типов. Очевидно, молекулярная масса химического соединения
равна сумме атомных масс всех атомов, из которых состоит молекула этого
соединения. Согласно предыдущим рассуждениям, если в молекуле n атомов,
то на молекулу приходится в среднем энергия 3nkT. Молярная теплоемкость
будет 3nkN
a
= 3nR, т.е. она в n раз больше, чем у того же вещества, если бы
его молекулы были одноатомными. Иными словами, молярная теплоемкость
твердого соединения равна сумме молярных теплоемкостей элементарных
веществ, из которых оно состоит. Это правило было найдено эмпирически
и называется законом Джоуля и Коппа. Джоуль высказал его 1844 г. Но
только в 1864 г. закон был окончательно сформулирован и подтвержден
множеством фактов, полученных Коппом. Следует заметить, что закон
Джоуля и Коппа в приведенной выше формулировке обладает большей
общностью, чем закон Дюлонга и Пти. Закон Дюлонга и Пти может
нарушаться, т. е. атомные теплоемкости химических элементов, входящих в
соединение, могут отличаться друг от друга, но закон Джоуля и Коппа
остается при этом справедливым.
НЕСОВЕРШЕНСТВО КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ТЕПЛОЕМКОСТИ
Многочисленные опыты по
определению теплоемкости большого
числа кристаллических твердых тел в
широком диапазоне температур
показали, что результаты,
выражаемые формулами (3) и (4),
являются весьма приближенными, а в
некоторых случаях просто
неверными. Из формул (3) и (4)
следует, что молярная теплоемкость
не зависит ни от температуры, ни от
конкретных свойств кристаллов.
Опыты же показали, что в
действительности такая зависимость
существует (рис. 1), причем особенно резко она проявляется при низких
С,
25
20
15
10
5
100 200 300 400 500 0
Т, К
Fe
Ag
Al
С (алмаз)
Рис. 1. Зависимость молярной
теплоемкости от температуры
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
          сравнительно хорошо подтверждается на опыте для многих веществ при не
          слишком низких температурах.
                Рассмотрим твердое тело, которое является химическим соединением,
          например, NaCl. Его кристаллическая решетка построена из атомов
          различных типов. Очевидно, молекулярная масса химического соединения
          равна сумме атомных масс всех атомов, из которых состоит молекула этого
          соединения. Согласно предыдущим рассуждениям, если в молекуле n атомов,
          то на молекулу приходится в среднем энергия 3nkT. Молярная теплоемкость
          будет 3nkNa = 3nR, т.е. она в n раз больше, чем у того же вещества, если бы
          его молекулы были одноатомными. Иными словами, молярная теплоемкость
          твердого соединения равна сумме молярных теплоемкостей элементарных
          веществ, из которых оно состоит. Это правило было найдено эмпирически
          и называется законом Джоуля и Коппа. Джоуль высказал его 1844 г. Но
          только в 1864 г. закон был окончательно сформулирован и подтвержден
          множеством фактов, полученных Коппом. Следует заметить, что закон
          Джоуля и Коппа в приведенной выше формулировке обладает большей
          общностью, чем закон Дюлонга и Пти. Закон Дюлонга и Пти может
          нарушаться, т. е. атомные теплоемкости химических элементов, входящих в
          соединение, могут отличаться друг от друга, но закон Джоуля и Коппа
          остается при этом справедливым.


          НЕСОВЕРШЕНСТВО КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ТЕПЛОЕМКОСТИ

                                                        Многочисленные опыты по
           С,                                     определению теплоемкости большого
                                         Fe       числа кристаллических твердых тел в
                  25
                                          Ag      широком     диапазоне     температур
                  20                      Al
                                                  показали,      что       результаты,
                                                  выражаемые формулами (3) и (4),
                  15                 С (алмаз)    являются весьма приближенными, а в
                                                  некоторых       случаях       просто
                  10                              неверными. Из формул (3) и (4)
                  5                               следует, что молярная теплоемкость
                                                  не зависит ни от температуры, ни от
                     0 100 200 300 400 500 Т, К
                                                  конкретных свойств кристаллов.
                                                  Опыты     же    показали,    что   в
              Рис. 1. Зависимость молярной        действительности такая зависимость
              теплоемкости
          существует    (рис. от
                              1), температуры
                                   причем особенно резко она проявляется при низких

                                                    134
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Страницы