Тепловые колебания твердых тел

По просьбе нашего читателя постараемся описанную тему от 16:13 | 15.03.2013 раскрыть ещё глубже, сегодня рассмотрим Тепловые колебания твердых тел. Не будем разливать воду, а преступим рассмотрению этого вопроса.

Основное положение

Рисунок 1. Теплоемкость.

Тепловые особенности твердых тел объясняются регулярными колебаниями кристаллической решетки. При определенной температуре, согласно классической гипотезе, атомы можно считать неподвижно “закрепленными” в точках решетки. При повышенной температуре все взаимодействующие частицы начинают совершать колебания относительно основных положений равновесия системы. В идеальном одноатомном веществе абсолютно каждый атом оснащен тремя уровнями свободы и постоянной кинетической энергией. Если эту теорию использовать при изучении твердых тел, тогда внутренний энергетический потенциал одного моля твердого тела составляет: $C〗_v= \frac{db}{dT}=3R.$

Этому соотношению, которое определяется законом Дюлонга, удовлетворяет огромное количество твердых тел при обычной, комнатной температуре. Однако при понижении градуса температуры теплоемкость мгновенно уменьшается и автоматически приближается к нулю. Причина этого непосредственно связана с квантовыми процессами и эффектами. Согласно теории квантов, колебания кристаллической решетки могут легко возбуждаться и поглощаться исключительно малыми порциями. По аналогии с фотонами квантовые элементы колебательной энергии называются фононами. Внутренний потенциал твердых тел квантуется аналогично энергии электронов.

Поток тепловой и внутренней энергии $Q$, проходящей через определенное поперечное сечение твердого тела в единицу времени в направлении оси x равен: $Q= γ \frac{dt}{dx},$ где $γ$ представляет собой параметр теплопроводности, при расчете которого нужно в обязательном порядке учитывать фононное рассеяние, взаимодействие между фононами, обусловленное колебаниями решетки. То есть в физическом веществе все частицы должны колебаться строго периодически, излучая при этом упругие волны, переносящие необходимое тепло.

Заключение

Конечно можно много говорить по теме Тепловые колебания твердых тел, но основную суть мы изложили по этому вопросу. Если вам нужно дополнительная консультация, пожалуйста пишите ваши сообщения нам на почту. Все поступившие вопросы рассматриваются и не остаются без ответа.