Теплоємність твердих тіл. Температурна залежність теплоємності. (Решение → 32100)

Заказ №38753

Завдання 1 Теплоємність твердих тіл. Температурна залежність теплоємності.

Відповідь:

Теплоє́мність — фізична величина, яка визначається кількістю теплоти, яку потрібно надати тілу для зміни його температури на один градус. Позначається здебільшого великою латинською літерою C. Теплоє́мність твердо́го ті́ла — кількість теплоти, необхідної для підвищення температури тіла на один градус, визначається в основному теплоємністю кристалічної ґратки. Внесок електронів у теплоємність більший за вклад ґратки тільки для металів при дуже низьких температурах. Існує декілька теорій теплоємності твердого тіла: Закон Дюлонга - Пті і закон Джоуля - Коппа. Обидва закони виведені з класичних уявлень і з певною точністю справедливі лише для нормальних температур (приблизно в межах 15 -100 ° C). Квантова теорія теплоємності Ейнштейна. Квантова теорія теплоємності Дебая. В області низьких температур, де домінує вплив електронного газу теплоємність лінійно зростає з температурою. При вищих температурах, а для неметалевих твердих тіл при будь-яких низьких температурах, теплоємність зростає пропорційно кубу температури. В цій області температур основний внесок у теплоємність здійснюють низькочастотні коливання — акустичні фонони. При збільшенні температури починають впливати оптичні фонони. Цей внесок можна оцінити, застосувавши модель теплоємності Ейнштейна. При температурах, вищих за температуру Дебая справедливий закон ДюлонгаПті — на кожен ступінь свободи припадає однакова енергія. Розглянемо залежність теплоємності від температури. Дослід показує, що кількість тепла, яка витрачається на нагрівання одиниці кількості газу на однакове число градусів при різних температурах, різна. Так, наприклад, для нагрівання одиниці кількості речовини від 0 до 100°С потрібна одна кількість тепла, а для нагрівання від 100 до 200°С – інше, звичайно більше першого. Це означає, що теплоємність для різних інтервалів температур неоднакові. Залежність теплоємностей від температури можна виразити графічно. Для цього беруться прямокутні осі координат, по осі абсцис відкладають значення температури, а по осі ординат – значення теплоємності. Така система координат називається системою координат сt (рис. 1.)