Тепловая энергия твердых тел - примерКолебания атомов в твердых телах на первый взгляд могут показаться слабо влияющими на их свойства, так как амплитуда колебаний невелика по сравнению с межатомным расстоянием. Однако многие фундаментальные физические свойства твердых тел полностью определяются характером колебаний атомов, остальные же свойства в той или иной степени зависят от них.

Рассмотрим тепловые свойства твердых тел. Основными механизмами поглощения тепловой энергии твердым телом являются:
1) увеличение интенсивности колебаний атомов.
2) увеличение энергии поступательного движения электронов (возбуждение).
3) увеличение вращательной энергии молекул. Увеличение интенсивности колебаний атомов присуще всем твердым телам, и наиболее важно из всех трех механизмов. Только в узких температурных интервалах могут преобладать другие эффекты.

Общая энергия твердого тела складывается из двух компонентов. Одним из них является тепловая энергия, другим - энергия, которой могут обладать твердые тела при абсолютном нуле температуры. Сумма этих величин называется внутренней энергией Е. Она представляет собой точно определяемую величину, которая лишь в очень слабой степени зависит от малых концентраций кристаллических дефектов. Естественно, величина Е зависит от температуры. Для многих твердых тел значения Е измерены и их можно найти в соответствующих таблицах. Однако исторически наука развивалась так, что больше внимания уделялось не самой величине внутренней энергии, а производной внутренней энергии по температуре, которая называется теплоемкостью С.
Она представляет собой тепловую энергию, необходимую для нагревания 1 грамма вещества на 1 градус. В первом приближении теплоемкость твердых тел можно рассмотреть на основе формализма классической физики. Однако для объяснения температурной зависимости теплоемкости требуется привлечение квантовой механики.


Загрузка...

Яндекс.Метрика Google+