Elektronikus hőkapacitás - studopediya
A megvitatása a természet a fémes kötés (§1.2) arra a következtetésre jutottak, hogy a kialakulását kristályrács fém vegyérték elektronok megosztott pozitív nukleáris maradékokon (ionok) vannak elektronikus „gáz” atmoszférában, amely biztosítja a kommunikációt a kristályban. A növekvő testhőmérséklet amplitúdó növekedésével rezgések a ionok a rács növelni kell a kinetikus energia a vezetési elektronok, és így, azok hozzájáruljanak a teljes hőkapacitása a fém.
Ha az elektron úgy viselkedik, mint a klasszikus szabad részecskék ideális gáz és mindegyikük tette volna a hozzájárulását a hőkapacitása a másiktól függetlenül, ez a mennyiség hozzájárulást. A kísérletek azonban azt mutatták, hogy valójában a fajhője fémek magas hőmérsékleten nem nagyon különbözik a fajhő szigetelők. Ezért becslése hozzájárulás a vezetési elektronok a fajhő nem lehet elvégezni alapján a klasszikus elmélet.
Szerint a kvantumelmélet elektron-gáz hőkapacitása alacsony hőmérsékleten arányos a hőmérséklet, azaz a lineárisan függ a hőmérséklettől:
A számértéke együttható # 947; tipikusan körülbelül 4 × 10 -4 J / (mol K × 2), és így, szobahőmérsékleten, elektron hozzájárulása a teljes hő kapacitása körülbelül 12,6 × 10 -2 J / (mol × K). Ez az érték nagyon kicsi összehasonlítva az érték a rács hőkapacitása által adott törvény Dulong és Petit.
Elegendően alacsony hőmérsékleteken (jellemzően az alábbi 4 K), az aránya az elektron gáz hőkapacitása fémek magasabb, mint az aránya a rács fajhő és válik uralkodóvá. Ennek alapján a következtetés az, hogy az elektronikus hőkapacitása lineárisan csökken a hőmérséklet, és rácsszerkezetű - a törvény szerint.
Így, alacsony hőmérsékleten (T<<θ) теплоемкость, обусловленная электронами, больше теплоемкости решетки, а при высоких − значительно меньше.
Azonban kellően magas hőmérséklet, az elektronikus fajhő válhat ismét nagyon nagy, azaz a. Hogy. A rács fajhő elérve. további növekedése a hőmérséklet (a fenti a Debye hőmérséklet) már nem növekszik.
A legtöbb fém megolvad, mielőtt az elektronikus fajhő eléri érzékelhető értéket, de ez felelős az elektronikus fajhő lassú lineáris növekedés a teljes fajhő (ábra. 6.1) magas hőmérsékleten, míg a rács fajhő ebben a hőmérséklet-tartományban szinte nem változott.