Зерттеудің статистикалық және термодинамикалық әдістері
Қатты денелердің жылу сыйымдылығы
жүктеу/скачать 0,97 Mb.
|
Зерттеуді статистикалы ж не термодинамикалы дістері (1)
Қатты денелердің жылу сыйымдылығыҚатты дене үлгісі ретінде, түйіндеріндегі бөлшектер (атомдар, иондар, молекулалар) үш өзара перпендикуляр бағытта, өзінің тепе-теңдік қалпының айналасында тербеліп тұрған, материалдық нүкте ретінде қарастырылатын, дұрыс құрылған кристалдық торды қарастырамыз. Осылайша, кристалдық торды құрайтын әр бір бөлшекке тербелістің үш еркіндік дәрежесі беріледі, олардың әрқайсысы, еркіндік дәрежесі бойынша энергияның тең таралу заңына сәйкес (§ 50), kT энергияға ие болады. Қатты дене молінің ішкі энергиясы: мұндағы NA — Авогадро тұрақтысы; NAk=R (R — газдың молярлы тұрақтысы). Қатты дененің молярлы жылу сыйымдылығы , (73.1) яғни кристалдық күйдегі, химиялық қарапайым заттардың молярлы (атомдық) жылу сыйымдылығы бірдей 111-сурет (3R-ге тең) және температураға тәуелсіз болады. Бұл заңды эмпирикалық жолмен француз ғалымы П. Дюлонг (1785—1838) және Л. Пти (1791—1820) алған, және Дюлонг және Пти заңы деп аталады. Егер қатты дене химиялық қоспа болатын болса (мысалы, NaCl), онда бір молдегі бөлшектердің саны Авогадро тұрақтысына тең болмайды, nNA-ға тең болады, мұндағы n — молекуладағы атом саны (NaCl үшін молдегі бөлшектер саны 2NA-ға тең, демек, NaCl –дың бір молі Na –дің NA атомдарынан және Cl-дың NA атомдарынан тұрады). Осылайша, қатты химиялық қоспалардың молярлы жылу сыйымдылығы: яғни осы қоспаны құрайтын элементтердің атомдық жылу сыйымдылықтарының қосындысына тең. Тәжірибелер көрсеткендей, (4 Кесте), көптеген заттар үшін Дюлонг және Пти заңы жақсы жуықтауда орындалады, бірақ кейбір заттарда (С, Be, В) есептелген жылу сыйымдылықтардан біршама ауытқулар болады. Бұдан басқа, (§ 53) газдардағы сияқты, төмен температураларда қатты денелердің жылу сыйымдылықтарын өлшеу кезіндегі тәжірибелер көрсеткендей (113 сурет), жылу сыйымдылық температураға тәуелді. Ноль Кельвинге жуық температурада денелердің жылу сыйымдылықтары Т3 –қа тура пропорционал, жоғары температураларда ғана (73.1) шарт орындалады. Мысалы, алмаздың жылу сыйымдылығы 1800 К температурада 3R –ге тең! Бірақ, көптеген қатты денелер үшін, бөлме температурасының өзі жеткілікті жоғары температура болып табылады. 4 Кесте Классикалық теория негізінде есептелінген жылу сыйымдылықтардың тәжірибелік және теориялық мәндерінің ауытқуларын, жылу сыйымдылықтардың кванттық теориясы негізінде А. Эйнштейн және П. Дебай түсіндіріп берді. жүктеу/скачать 0,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|