Vibrating atom - o enciclopedie mare de petrol și gaze, articol, pagina 1

Atomul vibrator

Atomii vibratori interacționează nu numai unul cu celălalt, dar și cu electroni, astfel încât atomul poate transfera toată sau o parte a energiei sale către electron. Dacă această energie este egală sau mai mare decât lărgimea benzii interzise, ​​electronul poate merge la o bandă de energie mai mare. Această tranziție se numește excitație termică. Folosind mecanismul excitației termice, sunt posibile tranziții electronice intraband și interband. [1]







Atomul oscilant are atât energia cinetică, cât și cea potențială, iar într-o perioadă valorile ambelor tipuri de schimbare de energie și numai suma lor rămâne constantă. [2]

Atomul oscilant dintr-un solid are trei grade de libertate și poate oscila pe trei direcții reciproc perpendiculare. [3]

Atomul oscilant are energia cinetică și potențială, la fel ca și energia de oscilație a unui pendul este doar cinetică atunci când pendulul trece prin poziția de echilibru, și numai un potențial în care pendulul atinge devierea maximă din poziția de echilibru, și parțial cinetică parțial potențial în toate pozițiile intermediare. [4]

Într-un atom de cristal vibrator continuu schimbă energia cinetică între ele. Din cauza naturii haotice a mișcării termice, energia este distribuită inegal între atomi. La un moment dat, energia diferiților atomi este diferită, iar pentru un atom variază de la un moment dat la altul. Există întotdeauna atomi și grupuri de atomi a căror energie cinetică este mai mare sau mai mică decât valoarea medie. [5]

Dar energia atomilor care vibrează constă în energii cinetice și potențiale. În momentul deviației maxime de la echilibru, toată energia trece într-o potențială energie și în momentul trecerii prin punctul de echilibru, toată energia intră în energia cinetică; în medie (în timp) ar trebui să fie egale. [6]

Ecuația de mișcare a unui atom oscilant în acest caz are forma similară ecuației Born și Karman, iar valoarea deplasării r din poziția de echilibru este vector și are o soluție periodică. [7]







Dar energia atomilor care vibrează constă în cinetică și potențial; în momentul deviației maxime, toată energia trece într-o energie potențială, în momentul trecerii prin poziția de echilibru, toată energia merge la energia cinetică și în medie (în timp) trebuie să fie egală. [8]

Trecerea de la atomii de vibrație reali la atomi în stare de repaus sau la punctul atomilor care fac sau nu efectuează oscilații termice poate fi efectuată prin modificarea corespunzătoare a coeficienților seriei Fourier. [9]

Conform modelului Einstein, atomul vibrator este echivalent cu trei oscilatoare armonice ale căror direcții de oscilație sunt reciproc perpendiculare. [10]

În plus, atomii care vibrează. care se confruntă cu atracția atomilor învecinați, trebuie să aibă energie potențială; conform legilor mecanicii, această energie potențială medie ar trebui să fie egală cu energia cinetică medie. Aceasta înseamnă că căldura necesară pentru creșterea temperaturii de 1 g atom de solid (elementar) cu 1 C este de 6 cal. Această valoare se obține prin înmulțirea căldurii specifice cu greutatea atomică a elementului și se numește capacitatea atomică de căldură. Experimental, Du Long și Petit (1818) au constatat că capacitatea atomică de căldură pentru diferite substanțe simple în starea cristalină este aceeași și este de aproximativ 6 3 cal. Acest model confirmă teoria de mai sus. [12]

Distanța maximă dintre atomii vibratorii în molecula C2 până la 0058 A este mai mare decât distanța de echilibru, dacă acestea variază în conformitate cu legile mecanicii clasice, cu o energie egală cu energia stării de vibrație inferioară. Calculați b constantă, iar diferența de frecvență dintre energiile care corespund diferitelor niveluri de energie, presupunând că atomii sunt supuse oscilații armonice simple. [13]

În realitate, totuși, atomul vibrator al unui solid suferă efecte aleatorii continue de la vecinii săi. [14]

În cele din urmă, datorită diferenței de mase oscilante ale atomilor izotopice in molecule care apar în adsorbția schimbătoare frecvențele de vibrație ale moleculelor interne trebuie să difere ușor. Ar trebui de asemenea, cauza unele diferențe în adsorbția moleculelor izotopice (efectul energiilor punctului zero) [33, 54] și, în funcție de semnul schimbă moleculele forța constante vibrațiile interne în timpul efectului de adsorbție a energiei zero poate atât creșterea și scăderea adsorbția moleculelor deuterați comparativ cu convenționale. Cu o temperatură în creștere, acest efect ar trebui să scadă mult mai încet decât efectul statistic cuantic. În plus, contribuția acestuia ar trebui să crească odată cu creșterea numărului de atomi substituiți. [15]

Pagini: 1 2 3 4

Distribuiți acest link:






Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: