Bài giảng Cơ sở vật lý chất rắn: Chương 4 - ThS. Vũ Thị Phát Minh

Bài giảng "Cơ sở vật lý chất rắn - Chương 4: Tính chất nhiệt của chất rắn" cung cấp cho người đọc các nội dung: Nhiệt dung của chất rắn, nhiệt dung đẳng tích của mạng tinh thể, lí thuyết Einstein, lí thuyết Debye, lí thuyết Phonon về nhiệt dung, sự dẫn nhiệt và nở nhiệt của chất rắn sự dẫn nhiệt. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ sở vật lý chất rắn: Chương 4 - ThS. Vũ Thị Phát Minh Chương IVTÍNH CHẤT NHIỆT CỦA CHẤT RẮNI. NHIỆT DUNG CỦA CHẤT RẮN1. Nhiệt dung Theo định luật I của nhiệt động lực học: dQ = dU – dW Trong đó: dQ : nhiệt năng dU : nội năng dW : công, dW = pdV Nhiệt dung đẳng tích:  Q   U  CV=       T  V  T  VNội năng của vật rắn U: U = Umạng + UelectronUmạng = Năng lượng toàn phần của gốc nguyên tửdao động quanh nút mạngUelectron = Năng lượng toàn phần của các electron Nhiệt dung của vật rắn: CVR = Cmạng + Celectron 2. Kết quả thực nghiệmỞ nhiệt độ phòng (300oK): giá trị nhiệt dung của hầu hết cácchất có giá trị không đổi 3R = 3NkB = 6 cal/mol.độ.Ở nhiệt độ thấp: Khi giảm nhiệt độ nhiệt dung giảm rõ rệt vàtiến đến giá trị CV = 0 khi T = 0  Đối với chất điện môi CV ~ T2  Đối với kim loại CV ~ T Khi T tăng : CV tăng dần đến giá trị không đổi 3R = 3NkB = 6 cal/mol.độ  Điện môi C ~ T3 Kim loại C ~ T với   10-4cal/mol.độ2 CV Cal/mol.K6 -4 -2 - T, K 0 10 20 30 40 3. NHIỆT DUNG ĐẲNG TÍCH CỦA MẠNG TINH THỂ LÍ THUYẾT CỔ ĐIỂNMô hình1 hạt ở nút  3 dao động tử điều hòa.Tinh thể N hạt  3N dao động tử.Năng lượng của một dao động tử: 1 1 E = mv2 + m2x2 2 2 với m2 = f = hệ số của lực HookeTheo phân bố Boltzman:Khi cân bằng nhiệt, năng lượng trung bình của mộtdao động tử:   E kT   E .e dv.dx E  0 E   kT  0 dvm.dx e v  x  2 2 2 m   2  0 v 2   2 2 x e 2 kT .dvdx E  E   kT  e dvdx 2 0 2 mv 2 2 m2 x 2  mv  2 kT  m x  2 kT  e dv  e dx  0 2  0 2 2 mv m2 x 2     2 kT 2 kT  e dv  e dx 0 0Triển khai tính toán: 2 mv 2 m2 x 2 2 2 mv 2 m2 x 2  mv  2 kT  2 kT  m x  2 kT  2 kT  .e .e dv  .e .e dxE  0 2  0 2 mv 2 m ...