Главная | Обратная связь

Теплоемкость твердого тела

Типы кристаллов

В зависимости от рода частиц, расположенных в узлах кристаллической решетки, и характера сил взаимодействия между ними кристаллы подразделяются на четыре типа: ионные, атомные, металлические, молекулярные.

Ионные кристаллы.В узлах кристаллической решетки располагаются поочередно ионы противоположного знака.

Рисунок 3.6.1. Кристаллическая решетка поваренной соли.

Связь, обусловленная кулоновскими силами притяжения между разноименно заряженными ионами, называется ионной.

Примером ионного кристалла является NaCl, структура которого показана на рис.

Атомные кристаллы.В узлах кристаллической решетки располагаются нейтральные атомы, удерживающиеся в узлах решетки ковалентными связями.

Пример атомных кристаллов - алмаз и графит.

Металлические кристаллы. В узлах кристаллической решетки располагаются положительные ионы металла. При образовании кристаллической решетки валентные электроны, слабо связанные с атомами, отделяются от атомов и во всем кристалле образуется электронный газ.

Примеры – натрий Na, алюминий Al, медь Cu и т.д.

Молекулярные кристаллы.В узлах кристаллической решетки располагаются нейтральные молекулы вещества, связь между которыми осуществляется ван-дер-ваальсовыми силами.

Примеры молекулярных кристаллов - органические соединения (например, парафин), лед, инертные газы (Ne, Ar, Kr, Xe) и атмосферные газы CO₂, O₂, N₂ в твердом состоянии, и т.д.

Теплоемкость твердого тела

Теорему о равномерном распределении энергии по степеням свободы можно применить и к тепловому движению частиц в твердом теле. Атомы, входящие в состав кристаллической решетки, совершают колебания около положений равновесия. Энергия этих колебаний и представляет собой внутреннюю энергию твердого тела. Внутренняя энергия 1 моля твердого вещества равна:

n_пост= 0, n_вр= 0, n_кол= 3

Тогда U = 3N_аkT = 3RT

Следовательно, молярная теплоемкость вещества в твердом состоянии равна:

- закон Дюлонга и Пти- молярная теплоемкость химически простых тел в кристаллическомсостоянии одинаковаи не зависит от температуры.

Для твердых тел практически не существует различия между C_p и C_V из-за ничтожно малой работы при расширении или сжатии.