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: 977; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!