Опыт Франка и Герца. Исследование теплоемкости твердых тел. Головин Ю.М - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 1 Изменение теплоемкости твердых тел
при изменении температуры
Однако, как показывает опыт, постоянство теплоемкости твердых тел нарушается при
понижении температуры. Теплоемкости твердых тел уменьшаются при понижении темпера-
туры, стремясь к нулю при приближении температуры к абсолютному нулю. Вблизи абсо-
лютного нуля молярная теплоемкость всех тел пропорциональна Т
3
.
Теория теплоемкости твердых тел была выполнена Эйнштейном и Дебаем. В основу сво-
ей теории Эйнштейн положил довольно грубую модель твердого тела, приняв, что атомы в
решетке совершают независимые друг от друга упругие колебания. Согласно этому тепловые
свойства решетки, состоящей из N атомов, можно рассматривать как свойство системы, со-
стоящей из 3N независимых гармонических осцилляторов, имеющих одну и туже собствен-
ную частоту колебаний ν . Считая, что энергия осциллятора квантуется и она, если отсчиты-
вать от нулевого уровня, равна ν=ε nh , где значениям n равным 0, 1, 2…соответствуют раз-
личные уровни энергии осциллятора. Основываясь на распределении Больцмана, Эйнштейн
вывел среднюю энергию квантового осциллятора
−
ν
>=ε<
ν
1
kT
h
e
h
.
Тогда энергия одного моля вещества равна
)1(
3
−
ν
=
ν
kT
h
a
e
h
NU
, а для теплоемкости получаем
2
2
1
3
−
ν
==
ν
ν
kT
h
kT
h
e
e
kT
h
Nak
dT
dU
C
.
Эта формула описывает уменьшение теплоемкости в области низких температур. В то же
время в области высоких температур она переходит в закон Дюлонга и Пти. В дальнейшем
зависимость теплоемкости от температуры была уточнена Дебаем.
2 ТЕОРИЯ МЕТОДА И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
В настоящей работе для определения молярной теплоемкости различных веществ ис-
пользован закон охлаждения Ньютона.
Всякое тело, имеющее температуру выше окружающей среды, будет охлаждаться, при-
чем скорость охлаждения зависит от величины теплоемкости тела и коэффициента теплоот-
дачи.
Если взять два металлических стержня определенной формы, то, сравнивая кривые ох-
лаждения (температуры как функции времени) этих образцов, один из которых служит эта-
лоном (его теплоемкость и скорость охлаждения должны быть известны), можно определить
теплоемкость другого, определив скорость его охлаждения.
T
°
250 500
40
35
30
25
20

Страницы