КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ТЕПЛОЁМКОСТИ ТВЁРДЫХ ТЕЛ
Рассмотрим диапазон температур, далекий от нуля и температуры плавления. Колеблющийся атом (ион) в кристаллической решетке обладает 3 степенями свободы. На каждую колебательную степень свободы в среднем приходится энергия, равная kT (сумма двух половинок kT – одна в виде кинетической и одна в виде потенциальной энергии). Значит, энергия колебательного движения 1 атома в кристаллической решетке равна áeñ = 3kT. Внутренняя энергия одного моля твердого тела равна U = NA áeñ = 3kNAT = 3RT. Поскольку объём твёрдых тел при нагревании изменяется мало, их теплоёмкость при постоянном давлении незначительно отличается от теплоёмкости при постоянном объёме, и говорят просто о молярной теплоёмкости твёрдого тела, которая равна CV » Cp = C = dU/dT = 3R » 25 Дж/(моль×К). Мы пришли к закону Дюлонга и Пти: атомная (молярная) теплоёмкость всех (химически простых кристаллических) твёрдых тел при достаточно высокой температуре одинакова, равна 3R и не зависит от температуры. Данный закон выполняется довольно хорошо для многих химических элементов при комнатной температуре. Однако для бериллия, бора, кремния и алмаза теплоёмкость значительно меньше. Это означает, что: 1) на самом деле теплоёмкость зависит от температуры; 2) комнатные температуры для этих элементов не являются достаточно высокими (например, у алмаза молярная теплоемкость С » 3R при температуре t » 1800 °C).
ТРИЗ-задание 44. Измерение теплоёмкости В одном из методов определения теплоёмкости исследуемое твёрдое тело в калориметрической установке нагревается электрическим током, пропускаемым через платиновую проволоку. Температура тела измеряется этой же проволокой, которая является термометром сопротивления в данной измерительной системе. Какой здесь применён изобретательский приём и какому закону развития техники соответствует это техническое решение? ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|