Тепловые свойства твердых тел

При температурах в районе комнатной тепловые свойства твердых тел простого состава, в частности, металлов, неплохо описываются той моделью твердого тела, которую мы изучали в 3.4. Учитывая это и пренебрегая изменением объема при нагревании. [c.94]

Из сказанного следует, что каждую моду колебаний с классической частотой D (к, s) можно возбудить с помощью целого числа квантов Й(о (к, s) энергии. При этом величина л (к, s) в формуле (5.70) имеет простой смысл — это число фононов данного сорта с импульсом р и энергией Й(о(к, s). Во многих задачах, связанных с тепловыми свойствами твердых тел, необходимо знать среднее число фононов <п(к, s)> с энергией Йш(к, s), существующих в данной моде колебаний при температуре Т. Для нахождения <л(к, s)> воспользуемся выражением для средней энергии квантового осциллятора, полученного Планком [c.162]

ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ [c.163]

Учебное пособие содержит те разделы физики твердого тела, знание которых необходимо для четкого представления об энергетическом спектре электронов в твердом теле, для понимания классификации веществ на металлы, полупроводники и изоляторы. Подробно рассматриваются тепловые свойства твердых тел — гармонические колебания, теплоемкость и теплопроводность кристаллической решетки. Уделяется внимание вопросам химической связи в твердом теле и возможности интерпретации ее с помощью магнитных исследований. [c.2]

Первая глава — Механические и тепловые свойства твердых тел — является в некоторой степени химической, поскольку довольно легко прослеживается переход от свойств индивидуальных атомов и молекул к свойствам ассоциаций указанных частиц в виде регулярно-упорядоченных систем — кристаллов. [c.3]

МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ [c.5]

Структура твердых тел, описание кристаллических решеток и другие аналогичные вопросы достаточно подробно излагаются в курсе молекулярной физики. Там же описаны механические и тепловые свойства твердых тел. В этой книге рассмотрены главным образом электронные свойства твердых тел. Но прежде необходимо проанализировать типы связи атомов и молекул в кристалле, которые обеспечивают устойчивое существование кристаллической решетки. [c.332]

Посмотрим теперь, как влияют изменения решетки под действием облучений на макроскопические, механические и тепловые свойства твердого тела. [3 2. изменение монокристалла урана- [c.653]

Результаты и методы теории упругости не всегда достаточны для оценки прочности конструкций и для разрешения многих важных практических вопросов. На практике часто требуется уметь учитывать механические и тепловые свойства твердых тел, связанные с нелинейной упругостью, электродинамическими эффектами и с термодинамической необратимостью процессов деформирования, требуется рассматривать пластичность, ползучесть и релаксацию, усталость и т. д. Для учета и описания подобных явлений необходимо вводить другие теоретические модели сплошных сред. [c.410]

Выше были рассмотрены методы исследования тепловых свойств веществ, основанные на основной стадии процесса теплопроводности, в которой отсутствует влияние начального теплового состояния тела и расчетные уравнения вследствие этого имеют относительно простой вид. Наряду с ними существует значительное количество различных методов опытного изучения тепловых свойств твердых тел, в которых используется теория начальной стадии процесса теплопроводности. [c.112]

В настоящее время теоретические модели вещества позволяют проводить расчет уравнений состояния лишь в ограниченных областях фазовой диаграммы. Наиболее разработаны простые модели твердого тела, основанные на квазигармоническом приближении, в рамках которого кристалл представляет собой совокупность независимых гармонических осцилляторов. Основная задача при этом состоит в определении конкретного распределения частот в спектре колебаний данного твердого тела. Реальный вид этого распределения достаточно сложен, поэтому часто используются модельные представления. Наибольшее распространение получила теория Дебая [10], которая достаточно хорошо описывает тепловые свойства твердых тел во всем температурном диапазоне. Из дебаевской модели следует, в частности, калорическое уравнение состояния в форме Ми —Грюнайзена [c.29]

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]

Описанные в предыдущих главах методы тепловой микроскопии основывались главным образом на серийных типах аппаратуры. Вполне понятно, что применение в рассматриваемой системе образец—экспериментатор новых технических средств исследования строения и свойств твердых тел в широком диапазоне температур позволит существенно сократить трудоемкость эксперимента, ускорить получение интересующих исследователя характеристик,, повысить точность и надежность результатов исследования. [c.276]

Определенный интерес вызывает возможность определения объемного веса клеевых прослоек на основе не-наполненных клеев по ее тепловой проводимости. В целом ряде работ [Л. 80, 92, 133, 135] отмечается наличие связи между теплопроводностью и объемным весом различных материалов. Следуя аналогии свойств твердых тел, можно предполагать наличие определенного вида связи между теплопроводностью и объемным весом для клеевых прослоек. [c.240]

Нестационарные методы экспериментального определения коэффициента Я, веществ основаны на теории теплопроводности, при нестационарном тепловом потоке. Эти методы нашли большое применение при исследовании теплофизических свойств твердых тел (см. 5-3), а в последнее время используются при исследовании коэффициента X жидкостей и газов. [c.305]

Если термические свойства твердого тела меняются от точки к точке, то точные решения можно найти только для ограниченного числа частных случаев. Для задачи с линейным тепловым потоком дифференциальное уравнение имеет вид ) [c.405]

Деформация и различные другие проявления механических свойств твердых тел являются результатом воздействия некоторых внешних, по отношению к данному элементу тела, факторов. В простейшем случае такими внешними факторами являются механические воздействия. Механические воздействия могут быть заданы, например, системой сил, напряжениями, перемещениями (прогиб, закручивание и т. д.) или работой, последнее чаще при ударных воздействиях. Механические напряжения могут быть вызваны и немеханическими воздействиями тепловыми, магнитными и др. Для оценки подобны.х воздействий на механические свойства их обычно выражают в напряжениях, например стеснение температурного расширения. Для понимания закономерностей деформации, разрушения и механических свойств и особенно для управления (регулирования) процессами деформации и разрушения необ.ходимо привлечение некоторых основных понятий и методов механики. [c.25]

Затрудненность перемещения макромолекул относительно друг друга придает полимерам свойства твердого тела. Но в это же время отдельные отрезки макромолекулярных цепей, будучи в непрерывном движении, в каждый момент времени находятся в ином положении по отношению к соседним макромолекулам. Это качество полимера придает ему многие свойства, характерные для жидкостей предельно высокой вязкости. Однако низкомолекулярные жидкости мгновенно изменяют взаимное расположение молекул с изменением внешних условий, в то время как все конформационные изменения макромолекул полимера совершаются очень медленно, отставая от изменений внешнего воздействия. Установление равновесного состояния в полимере отстает от скорости изменений внешнего воздействия тем в большей степени, чем выше в нем межмолекулярные силы. Переход полимера из одного равновесного состояния в другое носит название релаксации. Для полимеров с высокой полярностью время релаксации растягивается на многие годы и кажущиеся равновесия часто принимаются за истинные. При частых сменах знака нагрузки (механической, электрической, тепловой) цепи не успевают достигнуть равновесного состояния, соответствующего новым условиям нагрузки поэтому смена знака нагрузки заставит полимер в каждом цикле нагрузки деформироваться иначе, чем в предыдущем (явление гистерезиса). Явление гистерезиса выражено в полимере тем сильнее, чем выше релаксация и больше частота смены внешнего поля напряжения. [c.23]

Общие замечания. Под пластичностью иногда понимают проста способность тела испытывать деформации, не полностью исчезающие с удалением вызвавших их причин. Пластичность в этом смысле — общее свойство твердых тел. Но чаще в этот термин вкладывают более узкий смысл, отождествляя пластичность с атермической ( холодной ) пластичностью, т. е. способностью к остаточным деформациям, не связанным с тепловой подвижностью вещества. Внешне это проявляется в известного рода независимости картины процесса от времени. [c.79]

Внутреннее трение — свойство твердого тела при циклическом нагружении обращать часть упругой энергии механических колебаний в тепловую. Внутреннее трение проявляется в затухании свободных колебаний твердого тела, а также в наличии петли упругого гистерезиса. Имеются материалы с высоким внутренним трением (высокой способностью к рассеиванию колебаний или, иначе, высокой демпфирующей способностью) и низким внутренним трением. [c.25]

С самого начала следует подчеркнуть, что полная периодичность — это идеализация. Реальные твердые тела никогда не бывают абсолютно чистыми ), а по соседству с примесным атомом свойства твердого тела оказываются иными, чем в остальном кристалле. Кроме того, всегда существует небольшая зависящая от температуры вероятность обнаружения отсутствующих или неправильно расположенных атомов (гл. 30), что нарушает идеальную трансляционную симметрию даже абсолютно чистого кристалла. Наконец, ионы в действительности не неподвижны, а все время совершают тепловые колебания вокруг своих положений равновесия. [c.138]

Для подтверждения гипотезы о существенном влиянии адсорбированного слоя на уменьшение расхода жидкости в пористых материалах необходимо иметь информацию о толщине этого слоя и о соотношении его толщины с диаметром поровых каналов. Толщина адсорбированных слоев зависит от свойств жидкости и твердого тела, температуры. При наложении напряжений сдвига (внешнего перепада давлений) возможно уменьшение толщины этих слоев из-за срыва внешних слабосвязанных молекул. Следует ожидать также постепенного ослабления и полного разрушения пограничных слоев при увеличении температуры вследствие возрастания интенсивности теплового движения молекул. [c.25]

Механические свойства твердого тела отражают его реакцию на воздействие некоторых внешних факторов. В простейшем случае такими внешними факторами являются механические воздействия сжатие, растяжение, изгиб, удар, кручение. Кроме механиче-v KHx существуют тепловые, магнитные, электрические и другие воздействия. [c.114]

Книга посвящена рассмотрению широкого круга физических явлений, определяющих принципы построения и работы РЭА и ЭВЛ и технологических процессов их изготовления — физической природе механических, тепловых,, алектрнческих и магнитных свойств твердых тел н пленок, адгезионной связа и механической стабильности и надежности пленочных структур, природе кои-тактных и поверхностных явлений, термоэлектрических, гальваномагнитных, оптических и фотоэлектрических эффектов и механизму переноса зарядов через топкие пленки. [c.2]

Настоящая книга написана в полном соответствии с программой курса, утвержденной Минвузом СССР 05.09.74 г., и представляет собой краткое введение в теорию широкого круга явлений, с которыми приходится непосредственно иметь дело конструктору и технологу радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры. Цель книги — помочь читателю понять физическую природу механических, тепловых, магнитных и электрических свойств твердых тел, контактных и - поверхностных явлений в полупроводниках, наиболее широко используемых в современной радиоэлектронике. В книге освещены также термоэлектрические, гальваномагнитные, оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках и механизмы переноса зарядов в тонких пленках. На этих явлениях основана работа широкого класса электронных приборов датчиков температуры, индукции магнитного поля, фотоэлектрических приборов, лазеров, тонкопленочных элементов и т. п. [c.3]

Книга посвящена рассмотрению физической природы механических, тепловых, электрических и магнитных свойств твердых тел и пленок, природы адгезионной связи и механической стабильности пленочных структур, природы контактных и поверхностных явлений, термоэлектгш-ческнх, тльваномагиитиых, оптических и фотоэлектрических эффектов и механизма переноса тока сквозь тонкие пленки. [c.352]

Например, в случае когда ядра образуют периодическую решетку, зная соответствующие электронные состояния, можно было бы рассчитывать тепловые, оптические и магнитные свойства твердого тела, уравцение состояния, распределение электронной плотности (рис. 1) и энергию сцепления—величины и зависимости, которые можно сравнивать с экспериментальными данными. Если ввести небольшую деформацию решетки, соответствующую наличию фонона, то решение названной задачи позволило бы предсказывать спектр колебаний решетки. Если же учесть и электронные, и фононнъш евойства металла, то можно было бы рассчитать температуру его перехода в сверхпроводящее состояние- Кроме того, хотя мы и оставляем за рамками нашей темы те свойства систем, которые связаны с их возбужденными состояниями (например, теплопередачу), решение той же [c.179]

Уравнение состояния Ми — Грюнайзена, в котором используются приведенные выше соотношения для холодной кривой и коэффициента Грюнайзена, с хорошей точностью аппроксимирует экспериментальные данные в интересующей нас области. Более того, многие полуэмпирические методы определения кривой плавления исходят лишь из свойств твердых тел. Так, например, согласно критерию Линдемана, на кривой плавления сохраняется отношение средней квадратичной амплитуды тепловых колебаний к постоянной решетки. Для дебаевской модели твердого тела это условие приводит к кривой плавления в виде [И] [c.34]

В начале тридцатых годов стали интенсивно развиваться исследования, связанные с изучением механических свойств аморфных и высокомолекулярных твердых тел. Развитие этого направления связано с именами А. П. Александрова, П. П. Кобеко, М. О. Корнфельда, Е. В. Кувшинского и др. Приблизительно к этому же периоду относится зарождение представлений о ведущей роли теплового движения в определении механических свойств твердых тел. Такой подход в значительной мере основывался на идеях Я. И. Френкеля о термофлуктуационном механизме движения частиц, едином для всех жидкостей и твердых тел. Согласно этой концепции изменение конфигурации атомов в твердом теле происходит в момент тепловой флуктуации, повышающей на некоторое время локальную энергию, а внешнее напряжение приводит лишь [c.423]

Тепловые свойства металлических тел обусловлены электрйнами. Электроны в кристаллическом твердом теле образуют вырожденный ферми-газ с состояниями,классифицируемыми (неоднозначно) волновыми вектором К. Энергия Е (К) — многозначная функция К. [c.400]

I. Кондук цмя. Выведем ур-ие Т. в однородном, изотропном (имеющем по всем направлениям одинаковые свойства) твердом теле для случая нестационарного, т. е. меняющегося во времени,. теплового потока. Выделим из тела элементарный паралле.11епипед аЬС(1а Ь о с1 (фиг. 1) с ребрами ах, Лу, йи, хшраллельными осям координат, к-рые выбраны прямоугольными и расположенными так, что плоскости пара.л-лелепипеда dlг dy совпадают с изотермич. плоскостями. В таком елучае поток тепла будет [c.473]

Дальнейшее развитие начатые автором исследования получили в результате тесного и плодотворного сотрудничества с ленинградской школой теплофизиков, созданной профессором Г. М. Кондратьевым. Методы регулярного теплового режима были разработаны проф. Г. М. Кондратьевым для изучения теплофизических свойств твердых тел. Представлялось в то время заманчивым проверить возможность применения этих методов к жидкостям. [c.8]

На использовании закономерностей протекания тепловых процессов основано действие многих теплофизических установок. В РЭА полезные свойства обусловлены закономерностями электрических процессов, однако рассеяние мощности и изменения температуры оказывают заметное влияние на характер функционирования аппаратуры. Поэтому Б моделях РЭА, как и в моделях многих устройств иной природы, приходится учитывать тепловые процессы. Теплоперенос в твердых телах описывается уравнением теплопроводнооти [c.157]

Как известно из общего курса физики, материальные тела обладают сложной молекулярной структурой, причем молекулы среды совершают тепловые движения хаотичные в газах, более или менее упорядоченные в жидкостях и аморфных телах и колебательные в кристаллических решетках твердых тел. Эти внутренние движения определяют физические свойства тел, которые в модели сплошной среды задаются наперед основными феноменологическими закономерностями (например, законы Бойля — Мариотта, Клапейрона — в газах, законы вязкости — в ньютоновских и неиыотоповских жидкостях, закон Гука — в твердых телах). [c.103]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...