Термодинамика и статистическая физика. Розман Г.А. - 119 стр.

                                                                     119
у исследованных ими веществ при комнатных температурах энергоемкость
остается постоянной в интервале “комнатных” температур. Теоретически
этот закон был обоснован в молекулярно – кинетической теории на основе
теоремы о равномерном распределении энергии по степеням свободы. Дей-
ствительно, если на каждую степень свободы в среднем приходится энергии
1
  kT , то у одного моля частиц (идеального газа) внутренняя энергия равна
2
                          3/2кТ N 0 = 3 / 2 R T,,
где R = kN 0 - универсальная газовая постоянная. Согласно определению
энергоемкости
                            ∂E
                        C=      = 3 / 2 R = Const.
                            ∂T
     При рассмотрении энергоемкости одноатомных твердых тел нуж-
но учитывать, что структурные частицы твердого тела обладают не толь-
ко кинетической энергией колебательного движения около положений
равновесия, но, взаимодействуя друг с другом, имеют и потенциальную
составляющую внутренней энергии. Поэтому у одноатомных твердых
тел на каждую степень свободы в среднем приходится энергии кТ. В слу-
чае многоатомных структурных частиц необходимо учитывать еще до-
полнительные степени свободы (колебательные внутри сложных частиц
и их вращательные движения как целых). Во всех этих случаях энерго-
емкость в пределах комнатных температур остается постоянной.
     В конце ХIХ века экспериментально было установлено, что при
понижении температуры энергоемкость твердых тел убывает пропор-
ционально T 3 . Эта закономерность получила название закона Дебая.
Одновременно было установлено, что у металлов вблизи абсолютного
нуля температуры энергоемкость изменяется не по закону Дебая, а по
линейному закону как функция температуры. Классическая теория, ос-
нованная на теореме о равномерном распределении энергии по степе-
ням свободы, не могла объяснить этот факт. У классической теории энер-
гоемкости была и еще одна трудность: было необъяснимо, почему элек-
тронный газ в металлах (наряду с кристаллической решеткой) не вно-
сит своего вклада в энергоемкость при комнатных температурах.
     Все эти проблемы были разрешены в начале ХХ века, когда к энер-
гетическим процессам в твердых тела применили идею Планка о диск-
ретности изменения энергетического состояния структурных частиц
твердого тела.
     Первая квантовая теория энергоемкости была построена Эйнштейном