Chuong IV- Tinh Chat Nhiet Cua Chat Ran

41
Chương IV TÍNH CHAÁT NHIEÄT CUÛA CHAÁT RAÉN

description

Tính Chất Nhiệt Của Chất Rắn

Transcript of Chuong IV- Tinh Chat Nhiet Cua Chat Ran

  • Chng IV TNH CHAT NHIET CUA CHAT RAN

  • I. NHIET DUNG CUA CHAT RAN1. Nhiet dungTheo nh luat I cua nhiet ong lc hoc:dQ = dU dWTrong o:dQ : nhiet nangdU : noi nangdW : cong, dW = pdV

  • Nhiet dung cua vat ran: CVR = Cmang + CelectronNoi nang cua vat ran U: U = Umang + UelectronUmang = Nang lng toan phan cua goc nguyen t dao ong quanh nut mang Uelectron = Nang lng toan phan cua cac electron

    Nhiet dung ang tch:

  • 2. Ket qua thc nghiem oi vi chat in moi CV ~ T2 oi vi kim loai CV ~ T nhiet o phong (300oK): gia tr nhiet dung cua hau het cac chat co gia tr khong oi 3R = 3NkB = 6 cal/mol.o. nhiet o thap: Khi giam nhiet o nhiet dung giam ro ret va tien en gia tr CV = 0 khi T = 0Khi T tang : CV tang dan en gia tr khong oi 3R = 3NkB = 6 cal/mol.o ien moi C ~ T3Kim loai C ~ T vi 10-4cal/mol.o2

  • 3. NHIET DUNG ANG TCH CUA MANG TINH THEL THUYET CO IENMo hnh1 hat nut 3 dao ong t ieu hoa.Tinh the N hat 3N dao ong t.Nang lng cua mot dao ong t:vi m2 = f = he so cua lc Hooke

  • Theo phan bo Boltzman: Khi can bang nhiet, nang lng trung bnh cua mot dao ong t:

  • Trien khai tnh toan:

  • Trong dao ong ieu hoa: ong nang trung bnh = the nang trung bnh

  • at x = u2 dx = 2udu(n) = (n-1) (n-1)

  • Nang lng cua he gom N hat (3N dao ong t ieu hoa):U = 3NkT Nhiet dung ang tch cua 1 mol: CV = 3NAk = 3R = 6 cal/mol.oVay: L thuyet co ien phu hp vi thc nghiem nhiet o cao, khong phu hp nhiet o thap.

  • L THUYET EINSTEIN Mo hnh : mot chat ran co N hat la tap hp cua 3N dao ong t ieu hoa oc lap co cung tan so Nang lng cua moi dao ong t (1 lng t) En = nh vi n la so nguyen.Nang lng trung bnh cua mot dao ong t la:

  • nhiet o cao: kT >> h x
  • L thuyet Einstein cho phep giai thch CV khong oi nhiet o cao, nhiet o thap CV giam khi nhiet o giam nhng giam nhanh hn ket qua thc nghiem.* nhiet o thap: kT > 1:

  • L THUYET DEBYEMO HNHChat ran gom cac dao ong t; mot dao ong t khong bieu th dao ong cua tng goc nguyen t nh mau cua Einstein ma bieu th cho dao ong chuan cua toan tinh the.Tinh the co N nguyen t th co 3N dao ong chuan: N dao ong doc va 2N dao ong ngang.Nang lng trung bnh cua mot dao ong t vi tan so la:

  • Tinh the la mot moi trng tan sac He thc tan sac: = qv Nang lng cua mang tinh the chat ran la:

  • Tinh the hu han co cac canh Lx, Ly, Lz. ieu kien bien vong cho ham song: exp[iq(r + L)] = expiqrVi nx, ny, nz Z

  • Trng hp n gianTinh the lap phng canh L Moi trng ang hng.Van toc truyen cac song lay trung bnh la vo. He thc tan sac:

  • Xet trong khong gian q Cac gia tr c phep cua q xac nh v tr cac nut cua mang. V = the tch cua tinh the, V = L3.

  • So cac gia tr c phep cua q bang so dao ong t co so song t 0 q:So cac dao ong t co tan so t 0 :

  • Vi q = So dao ong t co gia tr q trong khoang q q + dq:(1) va (2) : goi la ham mat o trang thai (mat o mode dao ong).

  • Dung gia tr trung bnh cua van toc theo cong thc:

  • max : tan so cc ai cua dao ong chuan, c tnh t:

  • * nhiet o cao: kT >> h x
  • U = 3NkT : trung vi ket qua co ien.

  • CV ~ T3 phu hp vi thc nghiem. L thuyet Debye trung vi ket qua thc nghiem ca nhiet o cao vi nhiet o thap.

  • Tnh chat hat ac trng bi nang lng photon = h II. L THUYET PHONON VE NHIET DUNGAnh sang co lng tnh: Tnh chat song ac trng bi bc songhay xung lng

  • Tng t, s lng t hoa cua song an hoi trong tinh the la phonon co nang lng va xung lng.S lng t hoa song anh sang la photon.Photon co the ton tai trong chan khong, nhng phonon ch co trong cac moi trng co the truyen song an hoi.

  • nhiet o xac nh, so phonon coi nh xac nh.

  • So phonon trong the tch V:

  • * nhiet o thap: Ly thuyet phonon ve nhiet dung phu hp vi ket qua thc nghiem.

  • TOM LAITinh the chat ran co the coi nh la mot hop cha kh phonon co so phonon thay oi theo nhiet o cua chat ran.Phonon va photon eu tuan theo phan bo Bose Einstein va c goi la cac hat Boson.

  • III. S DAN NHIET VA N NHIET CUA CHAT RANTrong cac vat ran ien moi qua trnh dan nhiet chu yeu la do cac phonon.Theo thuyet ong hoc chat kh: He so dan nhiet trong chat kh la:

    CV : nhiet dung cua mot n v the tch kh.S DAN NHIET

  • Trong chat ran: Coi nh mot hop cha kh phononDebye a dung cong thc tren cho tinh the, vi:CV : nhiet dung cua mang tinh the.+ Tan xa hnh hoc: Tan xa tren mat tinh the, sai hong, + Tan xa phonon phonon.

  • Quang ng t do trung bnh p cua phonon t le nghch vi nong o phonon np va tiet dien tan xa hieu dung p: Nhiet o cao ( T >> D): K se giam khi nhiet o tang. Phu hp nh tnh vi ket qua thc nghiem.

  • Nhiet o thap (T
  • S N NHIETCoi mang tinh the nh mot he cac dao ong t (DT) dao ong ieu hoa. Khi nhiet o tang bien o dao ong cua cac DT tang Khoang cach gia cac nguyen t tang N nhiet.Nhng phep tnh toan chnh xac cho ta ket qua he so n nhiet CV nhiet o cao: CV = const = const khong phu thuoc vao nhiet o. nhiet o thap: CV T3 T3.