Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Как продвинуть сайт на первые места?
    Вы создали или только планируете создать свой сайт, но не знаете, как продвигать? Продвижение сайта – это не просто процесс, а целый комплекс мероприятий, направленных на увеличение его посещаемости и повышение его позиций в поисковых системах.
    Ускорение продвижения
    Если вам трудно попасть на первые места в поиске самостоятельно, попробуйте технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Если ни один запрос у вас не продвинется в Топ10 за месяц, то в SeoHammer за бустер вернут деньги.
    Начать продвижение сайта
  • Недостатки теории






    Расхождение теорий Эйнштейна и Дебая

    Теория Эйнштейна, однако, недостаточно хорошо согласуется с результатами экспериментов в силу неточности некоторых предположений Эйнштейна, в частности, предположения о равенстве частот колебаний всех осцилляторов. Более точная теория была создана Дебаем в 1912 году.

    Вопрос

    В термодинамике и физике твёрдого тела модель Дебая — метод, развитый Дебаем в 1912 г. для оценки фононного вклада в теплоёмкость твёрдых тел. Модель Дебая рассматривает колебания кристаллической решётки как газ квазичастиц — фононов. Эта модель правильно предсказывает теплоёмкость при низких температурах, которая, согласно закону Дебая, пропорциональна . В пределе высоких температур теплоёмкость стремится к 3R, согласно закону Дюлонга — Пти.

    При тепловом равновесии энергия E набора осцилляторов с различными частотами равна сумме их энергий:

    где — число мод нормальных колебаний на единицу длины интервала частот, — количество осцилляторов в твёрдом теле, колеблющихся с частотой ω.

    Функция плотности в трёхмерном случае имеет вид:

    где V — объём твёрдого тела, — скорость звука в нём.

    Значение квантовых чисел вычисляются по формуле Планка:

    Тогда энергия запишется в виде

    где — температура Дебая, — число атомов в твёрдом теле, — постоянная Больцмана.

    Дифференцируя внутреннюю энергию по температуре получим:

    Молярная теплоёмкость твёрдого тела в теории Дебая

    В модели Дебая учтено, что теплоёмкость твёрдого тела — это параметр равновесного состояния термодинамической системы. Поэтому волны, возбуждаемые в твёрдом теле элементарными осцилляторами, не могут переносить энергию. То есть они являются стоячими волнами. Если твёрдое тело выбрать в виде прямоугольного параллелепипеда с рёбрами a, b, c, то условия существования стоячих волн можно записать в виде:

    n1•λ x/2=a; n2•λ y/2=b; n3•λ z/2=c; (n1, n2, n3 — целые числа)

    Перейдём к пространству, построенному на волновых векторах. Поскольку K=2π /λ, то

    Kx=2π /λ x=π •n1/a; Ky=2π /λ y=π •n2/b; Kz=2π /λ z=π •n3/c

    Таким образом, в твёрдом теле могут существовать осцилляторы, с частотами, изменяющимися дискретно. Одному осциллятору в К-пространстве соответствует ячейка с объёмом

    τ =∆ Kx•∆ Ky•∆ Kz= ,

    где

    ∆ Kx=π /a; ∆ Ky=π /b; ∆ Kz=π /c

    В к-пространстве осцилляторам с частотами в интервале (ω, ω +dω) соответствует один октант сферического слоя с объёмом

    dVk=4π K2dK/8=π K2dK/2

    В этом объёме количество осцилляторов равно

    dNk=dVk/τ =

    Учтём, что каждый осциллятор генерирует 3 волны: 2 поперечные и одну продольную. При этом K||=ω /v||, K⊥ =ω /v⊥

    Найдём внутреннюю энергию одного моля твёрдого тела. Для этого запишем взаимосвязь между волновым числом, скоростью распространения волн и частотой.

    Колебания в твёрдом теле ограничены максимальным значением частоты. Определим граничную частоту из условия:

    Отсюда:

    < є> — средняя энергия квантового осциллятора (см. модель теплоёмкости Эйнштейна).

    Кв — постоянная Больцмана.

    Na — число Авогадро.

    В последнем выражении сделаем следующую замену переменных:

    ; ℏ ω =KВθ; ;

    Θ — температура Дебая

    Теперь для UM получим

    Наконец, для молярной теплоёмкости получаем

    C=dUM/dT=3R

    Легко проверить, что при условии T→ ∞ C→ 3R, а при условии T→ 0 C→ ~T3

    Интеграл может быть взят методами теории функций комплексной переменной или с использованием дзета-функции Римана. Таким образом, теория Дебая соответствует результатам экспериментов.

     

    Вопрос

     

    Дефектами кристалла называют всякое нарушение трансляционной симметрии кристалла — идеальной периодичности кристаллической решётки. Различают несколько разновидностей дефектов по размерности. А именно, бывают нульмерные (точечные), одномерные (линейные), двумерные (плоские) и трёхмерные (объемные) дефекты.






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.