Лекциялар мазмұны



бет22/58
Дата16.10.2023
өлшемі366,58 Kb.
#115692
түріЛекция
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   ...   58
Байланысты:
Электростатика-emirsaba.org

3. Видеман - Франц заңы. Классикалық электрондық теория­дан шығатын қорытындының бiрi - Видеман - Франц (1853) заңы. Бұл заң электр өткiзгiштiк құбылысын жылу өткiзгiштiк құбы­лысымен байланыстырады. Металдар жылуды жақсы өткiзедi, сондықтан металдардың жылу өткiзгiштiгi epкiн электрондардың әce­piнен деп ұғу керек. Өткiзгiште epкін электрондар саны неғұрлым көп болса, оның электр өткiзгiштiгi мен жылу өткiзгiштiгi соғұрлым жоғары болады екен. Металдың жылу өткiзгiштiк және электр өткiзгiштiк коэффициенттерiнiң арасындағы байланыс:
=А·Т, (6)
мұндағы А - тұрақты шама, Т - абсолют температура. Бұл заң­дылық жоғары температурадағы көптеген металдар үшiн орында­лады. Металдардағы жылу берiлу негiзiнен кристалдық тормен емес, электрондармен жүзеге асатын болады. Электрондарды бiр­атомды газ ретiнде қарастыра отырып, жылу өткiзгiштiк коэффи­циентi үшiн газдардың кинетикалық теориясының өpнeriн пайда­ланайық:
,
мұндағы - газдың тығыздығы; - орташа жылдамдық; - ­орташа еpкін жүру жолының ұзындығы. Бiратомды газдың меншікті жылу сыйымдылығы . Осы мәнді жоғарғы өрнекке қойсақ:
.
(6) өрнекке -ның және -ның мәндерiн қойсақ:
немесе =АТ (7)
мұндағы деп алдық. Ендi Дж/К, Кл мәндерiн қойсақ А тұракты шамасы мынаған А= тең болады.
(7) формуланы қорытып шығаруда электрондар бiрдей жылдамдықпен қозғалады дедiк, ал барлық п молекуланың dп мо­лекуласы ғана , жылдамдықтарының аралығында Максвелл заңдылығы бойынша таралатынын бiлемiз. Олай болса, Лоренцтің пiкiрiне сәйкес, электрондарда Максвелдің жылдамдықтар бойын­ша орналасу заңына сәйкес (7) теңдеудi басқа түрде жазуға болады. Ол үшiн (7) өpнeктeri 3 коэффициентiнiң орнына 2 жазылады, яғни
(8)
Бiрак, бұл өрнек тәжiрибе қорытындысынан ауытқиды. Бұл ауытқуды Зоммерфельд электрондық газ үшін Максвелдің статистика­лық теориясының орнына Ферми - Дирактың кванттық статисти­калық теориясын пайдаланып өрнектедi.
Кванттық теория бойынша қорытылға Видеман-Франц заңы бы­лай жазылады:
. (9)
Бұл формула тәжiрибе қорытындысымен сәйкес келедi.

Теориялық ұғымдар мен тәжірибелік деpeктepдің арасында ал­шақтық бар. Өткiзгiш iшiнде қозғалып жүретін еркін электрондар көп және оларда энергия бар деп жору өткізгіштің жылу сыйым­дылығы электр өткiзбейтiн қатты денелердiң жылу сыйымдылығынан анағұрлым артық болу керек деген қорытындыға келтіреді. Электрондар саны атомдар caнымен шамалас дeceк, oндa заттың 1 грамм молекуласына қосымша ішкі энергия беріледі, яғни ол ретсiз қозғалып жүрген электрондардың энергиясы:


.
Бұл молярлық жылу сыйымдылығы кал/(К·моль) шама­сындай артық деген сөз. Ал Дюлонг-Пти заңдылығы бойынша с=6 кал/(К·моль) да, бiздiң есебiмiзше ол кал/(К·моль) бо­лып отыр, мiнe алшақтық осында. Сонымен, электр өткізу және жылу өткiзу процестерiне қатысатын электрондар бір себептің ық­палынан өткiзгiштiң жылу сыйымдылығына әсер ете алмайды, ал мұны кванттық механика көмегімен түсін­діруге болады.


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   ...   58




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет