Составители:
Рубрика:
2. ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ
2.1.Теплоемкость кристаллов.
Тепловые свойства кристаллов обусловлены в основном колебаниями
кристаллической решетки. При температуре Т = 0 согласно классической
теории атомы можно считать неподвижно “закрепленными” в узлах
кристаллической решетки. При Т > 0 они совершают колебания
относительно положений равновесия. Амплитуда таких колебаний при
обычных температурах составляет незначительную часть расстояния
между атомами ( ~ 0,05 a
0
). В классической теории твердое тело
рассматривается как совокупность независимых друг от друга частиц,
каждая из которых обладает тремя степенями свободы. С учетом
кинетической и потенциальной энергии на каждую степень свободы
приходится средняя энергия кТ. Таким образом внутренняя энергия
одного моля кристалла составляет:
E
µ
= 3N
A
kT = 3RT
Соответственно молярная теплоемкость (количество тепла, необходимое
для нагревания одного моля вещества на 1К) равна:
C
µ
= dE
µ
/dT = 3R = 25 Дж/К моль (1)
Этот закон был установлен экспериментально Дюлонгом и Пти в 1819
г. и ему удовлетворяет большинство твердых тел при обычных
температурах (несколько сотен К). Он остается справедливым и в том
случае, если учитывается взаимная связь атомов в решетке. Однако при
понижении температуры теплоемкость быстро уменьшается и стремится к
нулю при Т - 0. Такая зависимость может быть объяснена только на
основе представлений о квантовании колебаний кристаллической
решетки.
Согласно квантовой теории, колебания кристаллической решетки могут
возбуждаться и поглощаться только порциями (квантами). Кванты
колебательной энергии называются
фононами. Фононы можно
рассматривать как квазичастицы с энергией Е
Ф
=h
ω
и импульсом p = hk,
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- …
- следующая ›
- последняя »
