Начало | За нас | обратна връзка
Термични свойства на твърдите частици
Във всеки температура Твърди атома претърпяват флуктуация. Когато твърдо тяло отопление увеличава вибрационна енергия на атомите, и атомите излъчват енергия при охлаждане твърдо тяло. Закони на абсорбция и отделяне на топлинна енергия, характеризираща се с топлина.
моларен топлинен капацитет е числено равно на енергията се абсорбира от материала, когато се нагрява при 1 ° С
В 1819 гр. Dulong и Petit експериментално установения съгласно която специфичния топлинен капацитет на твърдите вещества при високи температури е постоянна и равна на 25 J / мол х К или 3R.
Според класическата физика, топлинна енергия се разпределя равномерно върху степените на свобода :. Всеки атом има три степени на свобода и се характеризира с обща енергия, равна на кинетичната енергия плюс потенциалната енергия. За един атом. 1 мол вещество съдържа NA атоми, тогава средното топлинна енергия E = 3Na KT.
Въпреки това, при ниски температури, Dulong и Petit закон не работи (фиг. 6.1) и това трябва да се обясни.
Фиг. 6.1. Температура зависимост от специфичната топлина на твърди частици
топлинен капацитет на твърди вещества.
1. модел на Айнщайн.
През 1907 г. Айнщайн, въз основа на хипотезата на Планк, предложен първият модел, за да обясни ниска температура специфична топлина ход. Той предложи:
1) Solid - набор от подобни хармоничен осцилатор (атоми), които осцилира независимо при същата честота w в три взаимно перпендикулярни посоки.
2) енергията на осцилаторите на Планк квантувани.
а) висока температура: (ехр числител тенденция към 1, разширена в брой) в EXP на знаменател. Законът на Dulong и Petit:
б) ниска температура:
Причината - неравномерното разпределение на енергия през степените на свобода, т.е. ,
Въпреки това, модел Einstein е трудно да се съгласува с експеримент (фиг. 6.2).
Фиг. 6.2. изчисления Сравнение на модела Einstein (2) с експерименталната зависимост (1).
Debye (1912) взема предвид наличието в твърдото вещество на различните видове нормалните вибрации.
След това, за единица обем (5,50) чрез w:
Q Debye характеристика температура определя от ограничаване на честотата на WD. съответстващо на граничната стойност на вълна вектор KD най зона Brillouin, т.е., когато Дебай развълнуван при всички възможни естествени вибрации на кристала. В фаза пространство на вълна векторите кД стойност, свързани с общ брой N на състояние трептения:
където (2p) 3 - к обем -space дължи на една вълна вектор.
Тъй като. обем на р-място е равно на Н 3. в к-пространство -Pro - (2p) 3.
а) висока температура:
б) ниска температура:
Подмяна на границите на интеграция:
Този резултат е в добро съгласие с експеримента на T
0 и К е по-добре от модел Айнщайн при по-високи температури (фиг. 6.2).
Някои стойности за Q полупроводници са показани в Таблица 6.1.
Свързани статии