Теплоемкость аномальная

При нагреве или охлаждении образца в печи скорость изменения температуры образца зависит от теплообмена между печью и образцом, причем тепло может передаваться конвекцией, лучеиспусканием и теплопроводностью. Степень отставания температуры образца от температуры печи зависит также от его удельной теплоемкости аномальное изменение удельной теплоемкости может вызвать слабый изгиб на кривых нагрева или охлаждения даже при отсутствии фазовых превращений, связанных с определенной скрытой теплотой. Мы опишем вначале явления, сопровождающие собственно фазовые превращения, а затем явления, происходящие в результате изменения удельной теплоемкости. [c.122]

В начале текуш его столетия были заложены основы квантовой физики. Вскоре после этого Эйнштейн [75], Борн и Карман [76] и Дебай [77] применили принципы квантовой теории для объяснения результатов, полученных при измерении теплоемкости твердых тел. Б несколько более поздней работе Эйнштейн [78] признал, что его первоначальное предположение о наличии одной частоты колебаний у всех атомов твердого тела не может рассматриваться как точная физическая модель. Тем не менее его первую работу характеризует глубокое понимание основных особенностей теплоемкости, что полностью оправдывает использование в качестве первого приближения сравнительно грубой первоначальной модели. Теоретическим результатом первостепенной важности было введение представления о свойственной каждому веществу характеристической температуре 0, выше которой тепловое движение полностью нивелирует индивидуальные особенности любой решетки и поэтому действительна универсальная классическая формула Е = 31 кТ. При температурах ниже в теплоемкость, а также многие другие экспериментально определяемые свойства твердых тел весьма критическим образом зависят от особенностей данной решетки. Так, например, аномальная теплоемкость алмаза, значительно меньшая классического значения, в свете этой теории получает прямое объяснение как результат высокой характеристической частоты колебаний решетки v (это подтверждается также исключительной твердостью алмаза). Характеристическая температура алмаза в (A 0=/zv) много выше комнатной температуры, а потому и его теплоемкость при комнатной температуре много ниже значения, которое следует из закона Дюлонга и Пти. Иными словами, алмаз при комнатной температуре находится в низкотемпературной области . [c.186]

Теплоемкости других трех редкоземельных элементов обнаруживают аномальный ход. Теплоемкость неодима и церия имеет максимумы, а теплоемкость празеодима, хотя и растет монотонно, выше 11° К становится значительно больше теплоемкостей остальных трех элементов. Интерпретация этих результатов сильно затрудняется тем, что теплоемкость может меняться в зависимости от типа кристаллической решетки (кубическая или гексагональная с плотной упаковкой). Кроме того, у церия, например, величина максимума зависит от скорости охлаждения образца. У церия же были замечены аномалии при температурах от 90 до 170° К. У двух образцов в этой области температур наблюдался разброс результатов в сочетании с явлениями гистерезисного типа у одного образца был обнаружен значительный максимум теплоемкости, величина которого также зависела от скорости охлаждения и термической обработки. [c.342]

Если для парамагнитных и диамагнитных металлов общие закономерности Грюнайзена (W = Ь С , где W — относительный температурный коэффициент объемного расшире 1ия, — коэффициент пропорциональности, j,— теплоемкость) об увеличении объемного расширения с повышением температуры оправдываются, то для ферромагнитных металлов они нарушаются. Аномальное расширение некоторых ферромагнитных сплавов. имеет ферромагнитную природу и исчезает выше точки Кюри. Эти сплавы в результате ферромагнитного взаимодействия при низких температурах имеют увеличенный удельный объем, и при нагреве до температуры Кюри нормальное термическое расширение компенсируется уменьшением дополнительной части объема, так как спонтанная намагниченность уменьшается с повышением температуры. [c.272]

При исследовании тепловой предыстории аморфных полимеров обнаружено (Л. 44, 45], что увеличение времени отжига приводит к смещению максимальных значений теплоемкости в область более высоких температур, причем наблюдается возрастание абсолютного значения теплоемкости. Природа явлений смещения аномальной области объясняется протеканием глубоких релаксационных процессов в структуре полимера. [c.34]

Из таблицы видно, что теплопроводность жидкой углекислоты в измеренном интервале температур сильно зависит от температуры, уменьшаясь по абсолютной величине с ростом температуры. Теплопроводность пара также сильно меняется в зависимости от температуры, увеличиваясь по абсолютному значению при приближении к критической области, т. е. приближаясь к значению теплопроводности в жидком состоянии. Особенно круто меняется теплопроводность вблизи критической области. Отсутствие аномальных явлений показывает, что в отличие от статических параметров, каким является теплоемкость, сильные флуктуации плотности, возникающие в критической области, не влияют на теплопроводность. [c.108]

Изотропность стекла и обусловливает тождественность его физических свойств во всех направлениях. Кроме того, стеклу не свойственны все те явления, которые характерны для перехода из твердого состояния в жидкое и обратно, — определенная температура плавления и резкие скачки величин вязкости и теплоемкости. Сильные колебания в значениях некоторых свойств стекла, как, например, коэффициента термического расширения, теплоемкости, теплопроводности и диэлектрической проницаемости, проявляются лишь в так называемом аномальном участке (интервале размягчения). Однако эти колебания не связаны с какой-либо точкой на температурной кривой. [c.5]

Теория фазовых переходов позволяет объяснить многие особенности поведения кристаллических тел при фазовых переходах, в том числе аномальные изменения их физических свойств [473]. В частности, в об-ласти фазовых переходов сильно изменяются теплоемкость, коэффициент линейного расширения, внутреннее трение, упругие и другие свойства. [c.290]

Наблюдаемое аномальное изменение плотности, электропроводности, удельной теплоемкости, теплового расширения и других свойств во многих металлах и полупроводниках при температурах, близких к температуре плавления, объясняют сильным возрастанием в веществах молярной доли вакансий. Изменение свойств кристалла показывает, что вблизи температуры плавления усиливается беспорядок в твердой фазе и идет подготовка к ее переходу в жидкую фазу. Еще большие изменения свойств происходят при плавлении [13]. Увеличение электропроводности в жидком кремнии примерно в 20 раз и в жидком германии в 11 раз-по сравнению с твердым состоянием свидетельствует о сильном увеличении межатомного взаимодействия в результате плавления. Интересно, что увеличение плотности кремния примерно на 9% и германия на 4,7% после расплавления коррелирует с изменением электропроводности. Магнитная восприимчивость Si и Ge в жидком состоянии значительно ниже, чем в твердом. Авторы связывают уменьшение суммарной магнитной восприимчивости с ростом спинового парамагнетизма свободных электронов в расплаве. Увеличение электропроводности и плотности при плавлении Ge и сплавов Ga—Sb и In—Sb свидетельствует о повышении координационного числа и возрастании металлического характера связей. Понижение электропроводности и плотности в сплаве Hg—Se связывают с уменьшением координационного числа. [c.34]

Допуская возможность существования кластеров в кристалле, мы должны рассматривать их колебания как новый тип тепловых дефектов решетки [512]. В этой связи представляют интерес выявленные расчетом [581—583], а затем экспериментально обнаруженные [584, 585] у ряда чистых отожженных металлов тепловые дефекты неизвестной природы с энергией образования 0,2 эВ, которые могут быть обусловлены тепловым возбуждением атомных групп [585]. Все более возрастаюш ее превышение макроскопического теплового расширения кристаллов А1 [541, 542] и Na [586] над расширением решетки по мере приближения к точке плавления, аномальный рост удельной теплоемкости [587—590], электросопротивления [590, 591] и скорости самодиффузии атомов [592, 593] вблизи точки плавления щелочных металлов, обычно приписываемые развитию вакансий в решетке, с равным успехом могут быть объяснены все более отчетливым дроблением вещества на кластеры, разделенные аморфными прослойками атомов и совершающие колебательные движения. [c.206]

Образование жидкой воды при плавлении льда сопровождается переходом части молекул воды в пустоты тетраэдрического каркаса льда, вследствие чего плотность жидкой воды при температуре плавления (998,7 кг/м ) значительно больше плотности льда (916,8 кг/м ). При увеличении температуры до 3,98 °С плотность воды возрастает до 1000,0 кг/м и только при дальнейшем нагревании начинает снижаться. Наличием в жидкой воде структуры с водородными связями можно объяснить повышенную по сравнению с гидридами других элементов шестой группы i(S, Se, Те) температуру плавления и кипения воды, аномально высокие теплоты плавления и кипения, а также теплоемкость. [c.12]

Указанная аномальная температурная зависимость микротвердости нихрома и твердого.раствора титана в нихроме вызвана, по-видимому, началом образования в исследованных сплавах так называемого К состояния [4, 5], сопровождающегося изменением теплоемкости, повышением твердости, прочности и электросопротивления. Как известно, начало образования К-состояния в нихроме наблюдается при температурах 350—400° С, а с 600° С происходит его распад [1]. Это совпадает с интервалом температур замедленного снижения микротвердости нихрома. Наблюдаемый сдвиг интервала аномального поведения температурной зависимости микротвердости к более высоким температурам при легировании нихрома титаном объясняется тем, что атомы титана затрудняют диффузию атомов хрома, влияя тем самым на кинетику К-состояния. [c.31]

Фиг. 2. а — кривая аномальной теплоемкости [c.35]

При превращениях I рода ход кривой теплоемкости вблизи точки превращения очень близок к показанному на рис. 93. Иную форму имеет кривая Ср—Т при превращении И рода. Пример определения теплового эффекта, сопровождающего переход П рода, приведен на рис. 94. На этом рисунке по данным нескольких авторов показана кривая теплоемкости твердого никеля от О до 900° К. Из рисунка видно, что в интервале 450—650° К наблюдается аномалия теплоемкости с максимумом при 630° К- Эта аномалия связана с магнитным превращением И рода. Заштрихованная площадь под кривой Ср — Т соответствует количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 г-атом никеля от 300 до 900°К. Теплота превращения выражена площадью между аномальной частью кривой теплоемкости и штриховой линией, которая соединяет две части нормальной кривой теплоемкости, не искаженные влиянием перехода. [c.358]

Теория Л. Д. Ландау (1941,1944, 1947) объяснила не только эксперименты Капицы, но также ряд других явлений, происходящих в гелии II, которые были известны науке еще до открытия сверхтекучести. Среди этих явлений следует отметить аномально большую, теплоемкость гелия II, меняющуюся скачком в точке фазового перехода так называемый термомеханический эффект, заключающийся в том, что разность температур создает заметную разность уровней в двух сосудах, соединенных тонким капилляром движение тонкой пленки гелия II, обволакивающей стенки сосуда выше уровня жидкости в нем. Кроме того, теория Ландау предсказала ряд совершенно новых явлений, которые были действительно обнару- [c.650]

Углерод для нагревательных элементов печей 55 Углеродожелезные сплавы 37 Удельная теплоемкость, аномальная 44, 143, 162 [c.397]

Модели структуры Не П. Открытие Х-точки и в особенности значительная аномалия теплоемкости П1)ивели к необходимости выяснения структуры жидкого гелия ниже этой температуры. Быстрое уменьшение энтропии пиже Х-точки, которое означает значительное увеличение упорядочения в Не II, стали связывать с фактом отсутствия у гелия тройной точкя. Существова1П1е Х-точки и ее связь со структурой гелия впервые обсуждал в 1932 г. Кеезом. Ои сравнил аномальный ход теплоемкости гелия с аномалиями теплоемкости, обнаруженными в аммониевых солях и твердом метане [32]. Рассмотрев возможные причины аномалии в гелии, а именно [c.798]

Для низких температур результаты Капицы хорошо согласуются с данными по теплоемкости, хотя в общем они очень завышены, чтобы быть убедительными. Позднейшие данные, полученные в Оксфорде, систематически отклоняются от величин Крамерса, Васшера и Гортера, однако само отклонение невелико и не дает оснований сомневаться в согласии величин, полученных из измерений теплопереноса и теплоемкости. При температуре 1,2° К расхождение между значениями, учитывающими и не учитывающими фононную энтропию, равно 30%, тогда как величины Бруэра, Эдвардса и Мендельсона нигде не обнаруживают отклонений, больших+ 3%, в интервале температур от 1,2 до 1,7° К. Рассмотрение этих результатов вместе с данными по скорости второго звука не оставляет сомнений в том, что сверх текучая компонента не несет не только энтропии аномальных возбуждений, но и энтропии фононов. Хотя одно это и нельзя еще рассматривать как доказательство правильности теории Ландау, однако ясно, что это противоречит модели, предложенной Тисса. [c.826]

Вода обладает многими специфическими свойствами, имеющими ярко выраженный аномальный характер. Все они - следствие особенностей структуры воды и развитости в ней водородных связей. Плавление твердой воды - льда - сопровождается не расширением, а сжатием, а при замерзании воды объем льда значительно увеличивается. Как известно, подавляющее большинство веществ при плавлении расширяется, а при затвердевании, наоборот, уменьшает свой объем. Аномально также влияние температуры на изменение плотности воды при росте температуры от 273 до 277 К плотность увеличивается, при 277 К она достигает максимальной величины, и только при дальнейшем повышении температуры плотность воды начинает уменьшаться. Зависимость теплоемкости воды от температуры имеет экстремальный характер. Минимальная теплоемкость достигается при температуре 308,5 К и вдвое превышает теплоемкость льда, а при плавлении других твердых тел тегаюемкость изменяется незначительно. Удельная теплоемкость воды аномально велика, она равна 4,2 Дж/(г К). Вязкость воды в отличие от вязкости других веществ растет с повьцнением давления в интервале температур от 273 до 303 К. Вода имеет температуру плавления и кипения, значитель- [c.186]

Несмотря на большое теоретическое значение этой проблемы, мы не будем ее здесь рассматривать. Следует отметить, что разрушение упорядоченного расположения атомов связано с затратой энергии и отсюда—с аномальным повышением удельной теплоемкости в обл1асти критической точки. Эти эффекты подробно исследовал Сайкс [26], аппаратура которого описана ниже. Образование сверхструктуры сопровождается также увеличением электрической проводимости. Это объясняется тем, что вследствие волновой природы электронов их движение сквозь кристалл должно облегчаться при правильном распределении атомов. Наоборот, по мере повышения температуры упорядоченного сплава, электрическое сопротивление увеличивается аномально в области критической точки. Как будет показано ниже, экспериментальные исследования электрического сопротивления проливают свет на ход процессов упорядочения и разупорядочения (см. главу 27). [c.44]

Структурные превращения в металлах и сплавах сопровождаются выделением или поглощением скрытой теплоты превращения (например, при распл1авлении металлов поглощается скрытая теплота плавления) или же связаны с аномальной удельной теплоемкостью, которая наблюдается, например при образовании сверхструктуры в Р-латуни. Отсюда следует, что при нагревании или охлаждении металла или сплава в одинаковых условиях структурные изменения должны вызвать изменение хода кривой температура — время. По перегибу кривой можно найти температуру структурного превращения. В условиях истинного равновесия температура (или температурный интервал), при которой происходит данное структурное превращение, является постоянной дл я данного металла ил1и сплава, но практически часто наблюдается температурный гистерезис структурного превращения. Например, при медленном охлаждении в условиях истинного равновесия жидкое олово затвердевает при постоянной температуре 231,9 но в обычных опытах часто оказывается возможным, прежде чем начнется кристаллизация, охладить жидкое олово на 20 или 30° ниже его истинной температуры затвердевания. Это явление обычно называется переохлаждением. Переохлаждение является результатом кристаллизации, происходящей путем зарождения центров и их роста. [c.120]

Таким образом, плавная кривая охлаждения, получающаяся при отсутствии превращения, является результатом баланса нескольких факторов в результате изменения любого из этих фа1КТ0 ров на кривой охлаждения появляется изгиб. Если, наприме р, в пределах ограниченной температурной области удельная теплоемкость образца меняется аномально, то это влияет на форму кривой охлаждения (или нагревания) даже при отсутствии теплового эффекта. [c.144]

Возобновившийся интерес к изучению колебательных свойств аморфных тел частично связан с их аномальным поведением при очень низких температурах. Теплоемкость таких веществ меняется не по обычному закону Г , и теплопроводность не следует линейному закону, который по предположению соответствует изменению теплоемкости по закону Обзор последних теоретических и экспериментальных работ в этой области дал Бётгер [37]. [c.155]

Важную информацию о механизме фазового перехода дают различные аномалии вблизи точки плавления. Выше уже обращалось внимание на предшествующий плавлению аномальный рост теплоемкости, электросопротивления, скорости самодиффузии атомов и коэффициента объемного расширения у некоторых металлов. К этому следует добавить обнаруженные при изучении скачков термоэлектродвижущей силы в процессе фазового превращения явления пред-плавления и предзатвердевания у Sn, Bi, In, Ga в области температур на несколько десятков градусов ниже и выше точки плавления соответственно [636]. Уббелоде [636] объяснил эти явления развитием различного рода дефектов в кристалле, в том числе и образованием атомных группировок. [c.215]

Клеппа [160] установил связь между парциальными избыточными энтропиями цинка и валентностью растворенного вещества в системах на основе цинка величина при данной мольной доле (включая ноль) более положительна для больших различий в валентности между растворенным веществом и растворителем. Эта связь приписывается отклонениям электронной теплоемкости от линейного правила смешения. Возможно, электронный вклад в общую теплоемкость слишком мал (около 3 /о), чтобы могло сказаться его влияние, хотя есть доказательство, что уровень Ферми в расплавленном цинке аномально повышается при растворении веществ-более высокой валентности, чем цинк. Изменение механизма связи между атомами растворенного вещества, а также между атомами растворенного вещества и атомами растворителя при изменении валентности растворенного компонента может повлиять на спектр колебаний при сплавлении и увеличить вклад в S . Этому, возможно, положительному вкладу сопутствует более сильный отрицательный вклад, связанный с ближним упорядочением при более высокой валентности растворенного вещества. Таким образом, для того, чтобы наблюдать связь между энтропией и разностью валентностей, в чистом виде следует выбирать компоненты с возможно большими различиями. Олдрэд и Пратт [159] отметили такие недостатки метода при попытке связать с некоторым успехом избыточные энтропии с разницей в валентности в жидких сплавах на основе свинца. [c.65]

Предплавлеиие, предсказанное Борелиусом, найдено в нескольких органических материалах и нескольких тио-цианатах происходит предварительный распад структуры перед плавлением [559]. Уже говорилось об увеличении концентрации вакансий в щелочных металлах ниже точки плавления. Карпентер [562, 563J сообщает об аномальном поведении удельной теплоемкости у лития, калия и натрия в интервале температур на 50— 100 град ниже точки плавления, возможно, вызываемом образованием вакансий. Сообщается о подобной же странности в физических свойствах висмута, цинка, кадмия [565], олова, кадмия [566], магния [566, 567], индия, калия [568] и алюминия, золота и серебра [569]. Несомненно, некоторые из этих аномалий связаны с местным плавлением, вызываемым примесями [573, 574] (образование частиц жидкости в твердой фазе не представляет проблемы, так как при этом увеличивается энтропия), которые стремятся скопиться в уже отчасти разупорядо-ченных местах решетки (дислокации и скопление дефектов). [c.159]

Кристаллов и явления, происходящие в них, на структурко-чув-ствительные и структурно-нечувствительные. К числу последних относятся, например, плотность, теплоемкость и др. Строго говоря, и эта группа свойств в некоторой степени также структурно-чувствительна. Так, плотности моно- и поликристалла несколько разнятся друг от друга. Однако чувствительность этих свойств к структурным дефектам на много порядков меньше, чем у первой группы свойств. В идеальных кристаллах возникают интересные интерференционно-резонансные явления, имеющие большое принципиальное и практическое значение (ядерный гамма-резонанс при рассеянии, эффект аномального-пропускания рентгеновских лучей и Др.). [c.67]

Тепловая энергия, подводимая при нагревании к упорядоченному сплаву, не только увеличивает амплитуду тепловых колебаний атомов, но также вызывает разупорядочение структуры. Поэтому удельная теплоемкость сплава больше теплоемкости, рассчитанной аддитивно из свойств компонентов. По мере разупо-рядочения структуры удельная теплоемкость возрастает до тех пор, пока около критической точки, где этот процесс идет быстро, она не становится аномально большой. После полного исчезнове- [c.122]

Физические свойства воды характеризуются несколькими аномальными особенностями при плавлении льда происходит увеличение плотности от 0,92 до 1,00 г/сл при повышении температуры плотность воды меняется по кривой с максимумом при 4° С из всех жидких и твердых веществ вода имеет наибольшую удельную теплоемкость. В зависимости от "ремпературы ее теплоемкость меняется по кривой с минимумом при 27° С (при 15 и 70° С ее значения равны единице) из всех известных жидкостей вода имеет наибольшую скрытую теплоту плавления (1,42 ккал/моль) и испарения (9,7 ккал/моль при 100° С). [c.107]

В момент р- а-превращения кварца в незначительном температурном интервале ( 0,1°) между частями кристалла, еще имеющего р-форму и уже превратившегося в а-фсрму, существует участок, интенаивно рассеивающий свет и продвигающийся по мере повышения температуры 113]. Данные о величине теплового эффекта при р-превращении кварца противоречивы [57]. Аномальный рост теплоемкости кварца наблюдается в интервале 553—577° теплота превращения в этом интервале 9,2 кал г [114]. Превращение кварца подготавливается образованием при нагревании нарушений в его решетке, число которых становится значительным при температурах выше 548° 115]. [c.18]

Существование аномальной удельной теплоемкости бромистого серебра было впервые предсказано Моттом и Герни [1]. [c.34]

Измерения теплоемкостей дают очень ценный материал для изучения фазовых переходов, а также критических и закритиче-ских явлений. Выше (гл. 12, 4) отмечено, что в области фазовых переходов наблюдается аномальное возрастание теплоемкости. Поскольку измерения теплоемкостей могут быть проведены с весьма высокой точностью, они могут быть использованы как один из наиболее чувствительных методов обнаружения фазовых переходов. Далее, при исследовании фазовых переходов часто бывает важно измерить величину скачка теплоемкости в точке перехода или вблизи критической точки, так как это дает возможность сопоставить экспериментальные результаты с теоретическими выводами. Кроме того, изучение формы кривой теплоемкость — температура в области переходов в твердой фазе может быть использовано для классификации переходов и выяснения их природы, поскольку [c.248]

При измерении теплот, сопровождающих превращения II рода, точность измерения бывает значительно ниже. В этом случае теплоты превращения часто бывают малы, а аномальная область весьма размыта, что требует определения теплоемкости на значительном температурном интервале. Папример, при определении, теплоты превращения в никеле аномалия теплоемкости, связанная с превращением II рода, наблюдается в температурном интервале, составляющем около 200°, а для нахождения вероятного хода 7еплоемкости на этом участке в отсутствие превращения требуется привлечь опытные данные по теплоемкости в еще более широкой области (см. рис. 94). При этом количество теплоты, затрачиваемое на нагревание вещества в области перехода (т. е. величины интегралов Срс1Т), велико, оно уже не является поправочной величиной, а значительно превосходит измеряемую теплоту превращения. Так как для вычисления этих интегралов необходимо к тому же экстраполировать опытные данные на значительном участке, погрешность в их величинах довольно велика. Эта погрешность в конце концов падает на сравнительно небольшую теплоту превращения. В случае, приведенном на рис. 94, тепловой эффект превращения составлял всего 140 кал1г-атом и был определен с точностью 20 кал г-атом. Тем не менее этот результат нельзя считать плохим, учитывая очень неблагоприятные условия измерений. [c.359]

Теплоемкость. Теплоемкость теллурида сурьмы в твердом и жидком состоянии в интервале 460—650° С измерена Хьюлеттом и др. [223] В калориметре с постоянным температурным градиентом. Образцы проходили предварительную зонную очистку от примесей. Результаты представлены только в графической форме. В области 460—580° С наблюдается почти линейное возрастание теплоемкости не доходя 30 град до точки плавления происходит резкое возрастание теплоемкости с максимумом в точке плавления и затем плавное снижение в области жидкого состояния. Практическое использование указанных данных даже из области 460—580° С затруднительно, так как линейная экстраполяция их к комнатной температуре приводит к аномально низкому значению мольной теплоемкости SbaTeg Ср 8 кал/(град моль). [c.240]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...