ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплоемкость твердых тел из "Физическая и коллоидная химия" Еще в начале прошлого столетия Дюлонг и Пти экспериментальным путем нашли, что изобарная атомная теплоемкость Ср при комнатной и более высоких температурах для различных простых веществ в кристаллическом состоянии одинакова и равна приблизительно 6,3 кал г - ат - град (26,3 дж-г-град). Это правило подтверждается кинетической теорией. [c.64] Известно, однако, немало отступлений от этого закона, в особенности у легких элементов и, в частности, у неметаллов. Так, атомная теплоемкость бора равна 13,8 бериллия 15,9 кремния 19,9 алмаза 5,7 дж. На рис. 23 приведены кривые зависимости изобарной теплоемкости некоторых кристаллических веществ от температуры, которые позволяют понять природу указанных выше отступлений. Теплоемкость всех веществ в области низких температур становится равной нулю при 7 =0°К. Для элементов, у которых при комнатных температурах Ср мало отличается от 26,3, сильное уменьшение теплоемкости происходит при температурах, значительно ниже комнатной (например, для свинца). Для других вёществ (например, алмаза) теплоемкость становится равной нулю при температуре, значительно выше 0° К и достигает значения 21,6 дж только к 1200° С. [c.64] Согласно закону Коппа — Неймана (1831), молярные теплоемкости твердых соединений равны сумме атомных теплоемкостей, входящих в них элементов. С учетом закона Дюлонга и Пти изобарная теплоемкость соединения Ср = 6,3, где п — число атомов в молекуле. [c.64] Теоретический вывод зависимости теплоемкости кристаллов от температуры в данное время дается на основе применения квантовой теории. Если классической теорией теплоемкости для газов принимается, что вся теплота, идущая на нагревание, расходуется, главным образом, на увеличение энергии поступательного движения и вращения молекул, то у твердых тел она идет полностью (или почти полностью) на увеличение колебательной энергии составных частей кристаллической решетки около положений равновесия. Квантовая теория исходит из того, что колебательная энергия каждой частицы изменяется целыми квантами. Это приводит к необходимости замены классических методов расчета теплоемкости, основанных на законе равномерного распределения энергии по степеням свободы, квантовой статистикой. На каждую степень свободы приходится не одинаковая, а зависящая от частоты колебаний, доля энергии. В результате такого подхода к решению задачи удалось вывести несколько уравнений, характеризующих зависимость теплоемкости кристаллов от температуры. Эти уравнения в данное время широко применяются для расчетов теплоемкости. [c.64] Вернуться к основной статье