Discutând natura legăturii metalice (§1.2), sa ajuns la concluzia că formarea rețelei cristaline de electroni de valență de metal sunt partajate resturile nucleare pozitive (ioni) sunt în atmosferă electronică „gaz“, care asigură comunicarea în cristal. Odată cu creșterea temperaturii corpului cu creșterea oscilații amplitudine ale ionilor în rețeaua ar trebui să crească energia cinetică a electronilor de conducție, și, prin urmare, acestea ar trebui să contribuie la capacitatea termică totală a metalului.
Dacă electronii s-au comportat ca particulele clasice libere ale unui gaz ideal și fiecare a contribuit la capacitatea de căldură independent de celelalte, atunci această contribuție ar fi. Cu toate acestea, experimentele au arătat că, în realitate, căldura specifică a metalelor la temperaturi ridicate diferă puțin de capacitatea de căldură a dielectricilor. În consecință, o estimare a contribuției electronilor de conducere la căldura specifică nu poate fi efectuată pe baza teoriei clasice.
Conform teoriei cuantice, capacitatea de căldură a unui gaz de electroni la temperaturi scăzute este proporțională cu prima putere a temperaturii, adică depinde liniar de temperatura:
Valoarea numerică a coeficientului # 947; este de obicei de circa 4 × 10-4 J / (mol × K 2) și, prin urmare, la temperatura camerei, contribuția electronilor la capacitatea totală de căldură este de aproximativ 12,6 × 10 -2 J / (mol × K). Această valoare este foarte mică în comparație cu valoarea capacității termice a rețelei dată de legea lui Dulong și Petit.
La temperaturi suficient de scăzute (de obicei sub 4 K), fracția căldurii specifice a gazului de electroni din metale depășește fracția capacității termice a rețelei și devine decisivă. Această concluzie se bazează pe faptul că capacitatea de căldură electronică scade liniar cu temperatura și constantă a laturii - conform legii.
Astfel, la temperaturi scăzute (T<<θ) теплоемкость, обусловленная электронами, больше теплоемкости решетки, а при высоких − значительно меньше.
Cu toate acestea, la temperaturi suficient de ridicate, capacitatea de căldură electronică poate deveni din nou foarte semnificativă, deoarece capacitatea de căldură a rețelei este atinsă. cu o creștere suplimentară a temperaturii (deasupra temperaturii Debye) nu mai crește.
Cele mai multe metale se topește căldura specifică electronic atinge o valoare apreciabilă, dar este responsabil pentru căldură creșterea electronică specifică liniară lentă totală căldura specifică (fig. 6.1), la temperaturi ridicate, în timp ce căldura specifică cu zăbrele în acest interval de temperatură este aproape nu sa schimbat.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: