Закон Дюлонга — Пти: различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
→Источники: оформление |
NapalmBot (обсуждение | вклад) м Удаление принудительных пробелов в формулах по ВП:РДБ. |
||
Строка 2: | Строка 2: | ||
'''Закон [[Дюлонг, Пьер Луи|Дюлонга]] — [[Пти, Алексис Терез|Пти]]''' (''Закон Дюлонга и Пти'', ''Закон постоянства теплоёмкости'') — [[Эмпирическая формула|эмпирический закон]], согласно которому [[молярная теплоёмкость]] твёрдых тел при комнатной температуре близка к 3R<ref>[http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1150.html ''Дюлонга и Пти закон.'' Статья в физической энциклопедии.]</ref>: |
'''Закон [[Дюлонг, Пьер Луи|Дюлонга]] — [[Пти, Алексис Терез|Пти]]''' (''Закон Дюлонга и Пти'', ''Закон постоянства теплоёмкости'') — [[Эмпирическая формула|эмпирический закон]], согласно которому [[молярная теплоёмкость]] твёрдых тел при комнатной температуре близка к 3R<ref>[http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1150.html ''Дюлонга и Пти закон.'' Статья в физической энциклопедии.]</ref>: |
||
: <math> |
: <math>C_v = 3R,</math> |
||
где ''R'' — [[универсальная газовая постоянная]]. |
где ''R'' — [[универсальная газовая постоянная]]. |
||
Закон выводится в предположении, что кристаллическая решетка тела состоит из атомов, каждый из которых совершает [[гармонические колебания]] в трёх направлениях, определяемыми структурой решетки, причём колебания по различным направлениям абсолютно независимы друг от друга. При этом получается, что каждый атом представляет '''три''' [[ |
Закон выводится в предположении, что кристаллическая решетка тела состоит из атомов, каждый из которых совершает [[гармонические колебания]] в трёх направлениях, определяемыми структурой решетки, причём колебания по различным направлениям абсолютно независимы друг от друга. При этом получается, что каждый атом представляет '''три''' [[Гармонический осциллятор|осциллятора]] с энергией ''E'', определяемой следующей формулой: |
||
<math> |
<math>E = kT.</math> |
||
Формула вытекает из [[Теорема о равнораспределении|теоремы о равнораспределении]] [[энергия|энергии]] по степеням свободы. Так как каждый осциллятор имеет одну [[Степени свободы (физика)# |
Формула вытекает из [[Теорема о равнораспределении|теоремы о равнораспределении]] [[энергия|энергии]] по степеням свободы. Так как каждый осциллятор имеет одну [[Степени свободы (физика)#Степени свободы молекулы|степень свободы]], то его средняя [[кинетическая энергия]] равна <math>K = { kT \over 2 }</math>, а так как колебания происходят гармонически, то средняя [[потенциальная энергия]] равна средней кинетической, а полная энергия — соответственно их сумме. Число осцилляторов в одном моле вещества составляет <math>3 N_a</math>, их суммарная энергия численно равна теплоёмкости тела — отсюда и вытекает закон Дюлонга-Пти. |
||
Приведем таблицу экспериментальных значений теплоёмкости ряда химических элементов для нормальных температур: |
Приведем таблицу экспериментальных значений теплоёмкости ряда химических элементов для нормальных температур: |
Версия от 01:17, 26 июня 2016
Закон Дюлонга — Пти (Закон Дюлонга и Пти, Закон постоянства теплоёмкости) — эмпирический закон, согласно которому молярная теплоёмкость твёрдых тел при комнатной температуре близка к 3R[1]:
где R — универсальная газовая постоянная.
Закон выводится в предположении, что кристаллическая решетка тела состоит из атомов, каждый из которых совершает гармонические колебания в трёх направлениях, определяемыми структурой решетки, причём колебания по различным направлениям абсолютно независимы друг от друга. При этом получается, что каждый атом представляет три осциллятора с энергией E, определяемой следующей формулой:
Формула вытекает из теоремы о равнораспределении энергии по степеням свободы. Так как каждый осциллятор имеет одну степень свободы, то его средняя кинетическая энергия равна , а так как колебания происходят гармонически, то средняя потенциальная энергия равна средней кинетической, а полная энергия — соответственно их сумме. Число осцилляторов в одном моле вещества составляет , их суммарная энергия численно равна теплоёмкости тела — отсюда и вытекает закон Дюлонга-Пти.
Приведем таблицу экспериментальных значений теплоёмкости ряда химических элементов для нормальных температур:
Элемент | , кал/(К·моль) | Элемент | , кал/(К·моль) |
---|---|---|---|
C | 1,44 | Pt | 6,11 |
B | 2,44 | Au | 5,99 |
Al | 5,51 | Pb | 5,94 |
Ca | 5,60 | U | 6,47 |
Ag | 6,11 | - | - |
Зависимость теплоёмкости от температуры при низких температурах объясняется в моделях Эйнштейна и Дебая.
Примечания
Литература
- Савельев И. В. Курс общей физики. Том 1.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика.