A T1 hőmérséklet részecske kerül eltéríti a bal, hogy a pont az A1 és a jogot, hogy egy pontot, ahol a

A T1 hőmérséklet részecske kerül eltérített balra, hogy a pont az A1 és pont B1 jobbra. Az átlagos pozíciója a rezgő részecskék nem esik egybe a r0 és jobbra mozdul el, és az értéke r1. magasabb hőmérsékleten T2 részecske fog eltérni A2 B2, és a középső pozícióban értéket veszi r2. Így, ahogy a hőmérséklet növekszik, növelve a távolságot a kristályrács csomópontok, azaz a hőtágulási a szervezetben történik.

Ismeretes, hogy ha egy szilárd test felfűtése 0 ° C hőmérsékletre t ° C-on, kezdeti hosszának arányában a nyúlás és a hőmérséklet:

test térfogata változások is arányos az eredeti térfogat és a hőmérséklet:

A megadott formák csak akkor érvényesek, a polikristályos szervek. A polikristályok és egykristályok, amelyek köbös szimmetriájú, # 946; 3 = # 945;.

Egykristályokban mutatnak anizotrop hőtágulása.

Tehát, ha a ballon melegítjük egyetlen kristály, akkor kapcsolja be ellipszoid. A anizotrópiája a tulajdonságait egykristályok, és hőtágulás annak a következménye, hogy a részecskék képező kristály, vannak elrendezve a megfelelő sorrendben. Ezzel az elrendezéssel a részecskék különböző irányok mentén vannak elhelyezve, különböző sűrűségű. Ha teszünk egy síkban, a sűrűsége a megállapodás a részecskék a különböző síkokon olyan rácspontjain. Ezért, a kölcsönhatás erő és az átlagos távolság a egykristály részecskék lehetnek eltérő a különböző irányokba, és ez vezet a anizotrópia.

Azonban enyhe bővülése vezet előfordulásának jelentős feszültség a szervezetben.

Hőkapacitása a test mutatja, hogy milyen értéket változtatni a belső energia változó hőmérséklete egy fokkal.

ahol # 8710; E változás belső energia a test, amikor a hőmérséklet-változás a # 8710; T.

A belső energia nemfémes kristályos anyagok összege a kinetikus energiáját részecskék rezgőmozgás, található a helyek a rács, és az energia a kölcsönhatásuk.

Vegyünk például egy szilárd test, amelynek egyatomos rács, és megtudja, melyik az értékek attól függ, hogy a termikus kapacitása.

Ha feltételezzük, hogy az elmozdulás a rács atomok egyensúlyi relatív pozíciók kicsi, akkor feltételezhető, hogy ők befolyása alatt ingadozás a kvázi-elasztikus F erő = -kx. A potenciális energia kényszerült atomok formula határozza meg U = kx2 / 2, kinetikus - a képlet Ek = mV2x / 2, és a teljes energia E = U + Ek = kx2 / 2 + mv2x / 2.

Amikor a rezgések az atomok egy folyamatos átadása a kinetikus energia a potenciális, és fordítva. Így egy ideig azonos időszakában oszcilláció, a potenciális energia lesz kétszer a legmagasabb érték és a nulla kétszer. Ugyanez mondható el a kinetikus energia. Ennek értéke az időszak két alkalommal nulla, és kétszer - egyenlő a maximális értéket. Elmondhatjuk tehát, hogy ezen a hőmérsékleten az átlagos potenciális energia és az átlagos kinetikus energiája oszcilláló mozgása a kristályrács atomok egyenlő egymással:

A teljes energia a rezgőmozgás atomok a kristályrácsban oldalak egyenlő a teljes energia per fokú szabadságot, szorozva a száma szabadsági fokok

A belső energia egy mól az anyag:

ahol N0-Avogadro-szám.

Ez az egyenlet azt jelenti, hogy a moláris hőkapacitása egyértékű kristályos szilárd megközelíti 25dzh / (mol * C). Kísérletileg ezt az arányt beállítani 1819. Úgy hívják a törvény a Dulong és Petit. Ez igaz a nem fémes rácsok.

A fémek is nagy számban tartalmaz szabad elektronokat. Elements véletlenszerű mozgás. Mint a gázmolekulák, alkotnak elektron gáz. Ezért kell mindig figyelembe veszik a mozgás szabad elektronokat. Az elektronok kinetikus energia rendelkeznek, és három szabadsági fokkal. Minden fokú szabadságot az átlagos kinetikus energia egyenlő 1/2 kT. A teljes energia az elektron egyenlő E = 3 / 4kT. Az elektron energia egy mól anyagra E # 956; = N0-3 / 2kT = 3 / 2kT.

Elektronikus fajhője szilárd test

Amint következik törvénye Dulong és Petit, a hőkapacitása szilárd anyagok nem függ a hőmérséklettől. A tapasztalat azonban azt mutatja, hogy valójában a fajhője szilárd csökken a hőmérséklet csökken, és nullához, mint a hőmérséklet megközelíti az abszolút nulla.

A klasszikus elmélet a hőkapacitása nem tudja megmagyarázni, hogy miért fajhője szilárd függ a hőmérséklettől, és meghatározza a hőmérséklet-tartományban, ahol a törvény a Dulong és Petit. Itt jön a támogatás a kvantumelmélet hőkapacitása, amely által kifejlesztett Einstein.

Ezen elmélet szerint, az atomok a kristályrácsban csomópontok egymástól függetlenül változik, ugyanolyan gyakorisággal körülbelül 1013 Hz. Kibocsátott energia oszcilláló atom nem folyamatos, hanem részletekben. Az energia részek által meghatározott expressziós # 949; = H # 957;, ahol h - Planck állandó, és # 957; - lengések frekvenciájának atom.

Magas hőmérsékleten, amikor hőenergia a részecske mozgás per egy szabadságfokot magas. Ebben az esetben a törvény a Dulong és Petit.

Alacsony hőmérsékleten, amelyre a egyenlőtlenség h # 957;> kT, a termikus mozgás energia elegendő ahhoz, hogy gerjeszti rezgések az atomok, így néhány atomok „cut”, azaz a nem vesznek részt a oszciiiáiómozgásban, és ez vezet csökken a hőtároló képessége. A hőmérséklet, amelyen csökkentése kezdődik hőkapacitása is meghatározható h # 957; = kT; T = h # 957; / K.

Az elmélet a hőkapacitása Einstein finomítottak P.Debaem. Einstein úgy vélték, hogy az atomok a kristályrácsban helyszínek függetlenül változhat és gyakorisága oszcilláció ugyanaz. P.Debay tekinthető, hogy az atomok egy szilárd kapcsolódik, és hogy nem tudnak oszcillálni ugyanazon a frekvencián.

Az elmélet szerint P.Debaya, a hőmérséklet, amelynél csökkentése kezdődik hőkapacitása lehet meghatározni egyenlővé a termikus energia per egyetlen szabadságfokú, a maximális energia rezgések atom: h # 957; max = kT.

Ez a hőmérséklet az úgynevezett Debye hőmérséklet jellemző, és betű jelöli # 1256; a = # 957; max / c.

P.Debay is bebizonyították, hogy közeli hőmérsékleten abszolút nulla, a moláris hőkapacitás arányos a kocka a hőmérséklet. Ez a függőség figyelhető alacsonyabb hőmérsékleten # 1256; / 50. ez a törvény az úgynevezett törvénye Debye kockákra.

Így a T> # 1256; törvény rendelkezik Dulong és Petit, # 1256;> T> # 1256; / 50 hő kapacitása függ a hőmérséklettől, de a mennyiségi természetét ez a függés nem jön létre még, ha T<Ө/50 справедлив закон кубов Дебая.

Úgynevezett hővezető hőátadás egyik testből egy másikba, vagy egy testrészt a másikba.