Молекулярная физика. Курс физики, часть 1. Морозов В.Г - 72 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

hvi
h1/vi
1
v
=
r
2m
kT
=
4
πhvi
.
δN(ε) ε ε + dε
ε v ε = mv
2
/2
δN(ε) = 2πN (πkT )
−3/2
√
ε e
−ε/kT
dε.
êîòîðàÿ îïèñûâàåò èçìåíåíèå äàâëåíèÿ ñ âûñîòîé â èçîòåðìè÷åñêîé àòìîñôåðå 52 .
   Ðàñïðåäåëåíèå Áîëüöìàíà (6.61) èìååò ìíîãî÷èñëåííûå ïðèëîæåíèÿ.  ÷àñòíî-
ñòè, îíî ïðèìåíÿåòñÿ â ôèçèêå ïîëóïðîâîäíèêîâ, ãäå ãàçû ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ è
äûðîê íàõîäÿòñÿ â ýôôåêòèâíîì ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå, êîòîðîå ñîçäàåòñÿ âíåøíèìè
èñòî÷íèêàìè è ñàìèìè çàðÿäàìè â ïîëóïðîâîäíèêå. Çàêîí Áîëüöìàíà ïîçâîëÿåò
îïèñàòü ðàñïðåäåëåíèå íîñèòåëåé çàðÿäà, êîòîðîå èãðàåò èñêëþ÷èòåëüíî âàæíóþ
ðîëü â ðàáîòå ïîëóïðîâîäíèêîâûõ óñòðîéñòâ  äèîäîâ, òðàíçèñòîðîâ è ò.ä.

     Óïðàæíåíèÿ

      6.1. Âûâåñòè âûðàæåíèå (6.52) äëÿ íàèáîëåå âåðîÿòíîé ñêîðîñòè ìîëåêóëû.
      6.2. Âû÷èñëèòü ñðåäíþþ ñêîðîñòü ìîëåêóëû hvi, èñïîëüçóÿ âûðàæåíèå (6.51)
äëÿ ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ ìîëåêóë ïî ìîäóëþ ñêîðîñòè. Ïðîâåðèòü, ÷òî ðåçóëü-
òàò ñîâïàäàåò ñ (6.54).
      6.3. Íàéòè ñðåäíåå çíà÷åíèå îáðàòíîé âåëè÷èíû ñêîðîñòè ìîëåêóëû h1/vi â
ðàâíîâåñíîì ãàçå. Îòâåò :
                                r
                               1        2m     4
                                   =       =      .                       (6.67)
                               v        kT   πhvi

      6.4. Èñïîëüçóÿ ôóíêöèþ ðàñïðåäåëåíèÿ (6.51), çàïèñàòü âûðàæåíèå äëÿ ÷èñëà
δN (ε) ìîëåêóë ãàçà, êèíåòè÷åñêèå ýíåðãèè êîòîðûõ çàêëþ÷åíû ìåæäó ε è ε + dε.
Óêàçàíèå : ó÷åñòü, ÷òî ñëó÷àéíûå âåëè÷èíû ε è v ñâÿçàíû ñîîòíîøåíèåì ε = mv 2 /2.
Îòâåò :
                                               √
                        δN (ε) = 2πN (πkT )−3/2 ε e−ε/kT dε.              (6.68)


7.    Êèíåòèêà èäåàëüíîãî ãàçà

Äî ñèõ ïîð ìû, â îñíîâíîì, èçó÷àëè ðàâíîâåñíûå ñâîéñòâà ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ñè-
ñòåì è êâàçèñòàòè÷åñêèå (ðàâíîâåñíûå) ïðîöåññû. Î íåðàâíîâåñíûõ ïðîöåññàõ áû-
ëè âûñêàçàíû ëèøü ñàìûå îáùèå óòâåðæäåíèÿ. Íàèáîëåå âàæíîå èç íèõ  çàêîí
âîçðàñòàíèÿ ýíòðîïèè ñèñòåìû ïðè óñòàíîâëåíèè òåïëîâîãî ðàâíîâåñèÿ. Â ïðàê-
òè÷åñêèõ çàäà÷àõ, îäíàêî, òðåáóåòñÿ áîëåå äåòàëüíîå îïèñàíèå íåðàâíîâåñíûõ ïðî-
öåññîâ.  ÷àñòíîñòè, áîëüøîé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò ðåàêöèÿ ñèñòåìû íà âíåøíèå
âîçäåéñòâèÿ, êîòîðûå âûâîäÿò åå èç ðàâíîâåñèÿ. Òèïè÷íûé ïðèìåð òàêîãî ðîäà 
ðåàêöèÿ ñèñòåìû íà âíåøíèå ïîëÿ (ýëåêòðè÷åñêîå, ìàãíèòíîå è ò.ä.). Äðóãîé âàæ-
íûé âîïðîñ  íàñêîëüêî áûñòðî âîçâðàùàåòñÿ ñèñòåìà â òåïëîâîå ðàâíîâåñèå, åñëè
â íà÷àëüíûé ìîìåíò îíà íàõîäèòñÿ â íåðàâíîâåñíîì ñîñòîÿíèè ?
   Íåðàâíîâåñíûå ìàêðîñêîïè÷åñêèå ñèñòåìû èçó÷àþò ñïåöèàëüíûå íàóêè  òåð-
ìîäèíàìèêà íåðàâíîâåñíûõ ïðîöåññîâ è íåðàâíîâåñíàÿ ñòàòèñòè÷åñêàÿ
ìåõàíèêà. Ñàìè íàçâàíèÿ ãîâîðÿò î äâóõ ðàçëè÷íûõ ìåòîäàõ, êîòîðûå àíàëîãè÷-
íû òåðìîäèíàìè÷åñêîìó è ñòàòèñòè÷åñêîìó ìåòîäàì èçó÷åíèÿ ðàâíîâåñíûõ ñèñòåì.
 52 Äëÿ çåìíîé àòìîñôåðû ïðåäïîëîæåíèå î ïîñòîÿíñòâå òåìïåðàòóðû ÿâëÿåòñÿ
ëèøü ãðóáûì ïðèáëèæåíèåì, òàê êàê çåìíàÿ àòìîñôåðà íå íàõîäèòñÿ â òåïëîâîì
ðàâíîâåñèè è òåìïåðàòóðà óìåíüøàåòñÿ ñ âûñîòîé.

                                       71

Страницы