Тепловое расширение твёрдых тел. Теплоемкость твердых тел. Закон Дюлонга и Пти.



Механизм теплового расширения твердых тел можно представить следующим образом. Если к твердому телу подвести тепловую энергию, то благодаря колебанию атомов в решетке происходит процесс поглощения им теплоты. При этом колебания атомов становятся более интенсивными, т.е. увеличиваются их амплитуда и частота. С увеличением расстояния между атомами увеличивается и потенциальная энергия, которая характеризуется межатомным потенциалом. Последний выражается суммой потенциалов сил отталкивания и притяжения. Силы отталкивания между атомами с изменением межатомного расстояния меняются быстрее, чем силы притяжения; в результате форма кривой минимума энергии оказывается несимметричной, и равновесное межатомное расстояние увеличивается. Это явление и соответствует тепловому расширению.

Тепловое расширение зависит от химических связей, типа структуры кристаллической решетки, ее анизотропии и пористости твердого тела.

При низких температурах теплоёмкостьтвёрдого тела оказывается пропорциональной кубу абсолютной температуры (так называемый закон Дебая). Критерием, позволяющим различать высокие и низкие температуры, является сравнение с характерным для каждого данного вещества параметром - так называемой характеристической, или дебаевской, температурой QD.

        

Закон Дюлонга и Пти.

Молярные теплоемкости всех химически простых в-в одинакова, не зависит от температуры и равна  

 - для химических соединений; z – число атомов в молекуле в-ва

Квантовые статистики. Функция распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Вырожденный и невырожденный квантовый газ.

Изучает состояние систем состоящих из большого числа разных газов не взаимодействующих.

Любое состояние кв.механики описываются кв.числами – этот набор полностью опр.состояние.Он полностью дискретен и можно пронумеровать.

- число частиц находящихся в i состоянии; число заполненных состояние.

- энергия i-состояния

N- полное число частиц.

Подчиняется разным состояниям в зависимости от спина частиц; это связано с симметрией волновой ф-цией относительного перестановки тождественных частиц.

Если волновая ф-ция антисимметрична, то говорят, что эти частицы подчиняются статистике Ферми-Дикара и при этом спин частиц оказывается полу-целой.         

 – хим.потенциал – это изменение энергии системы при добавлении еще одной частицы

Наивысший занятый уровень при абсолютном 0 называется уровнем Ферми.

Энергия Ферми зависит от концентрации: - концентрация    

Т.е. лишь небольшая доля e, находящихся вблизи уровня Ферми, возбуждаются за счет теплового движения и переходят на выше лежащие уровни, e в Ме в тепловом движении практически не участвуют.

Вывод: теплоемкость металла опр. только теплоемкостью решетки,e в теплоемкости не участвуют.

2 класс(2 статистики)

Если волновая ф-ция симметрична, то частицы подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна и при этом спин частицы целый.  – для частиц, число которых в системе не сохраняется.

Вырожденный и невырожденный квантовый газ.

                S- целый

«-» «+» - фермионы

Кл.статистика :

Газ называется вырожденным, если его св-ва отличаются от св-в классического идеального газа и соответственно невырожденным, если его св-ва описываются классической статистикой, а это справедливо, если A<<1, то газ невырожденный. - газ классический.

В полупроводнике газ невырожденный- классический.

В металлах электронный газ всегда вырожденный


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 369; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ