Теплоемкость - электронный газ
Cтраница 4
 |
Зависимость lg P от атомных радиусом металлов. [46] |
Наблюдается также связь этих величин коэффициентов разделения изотопов с электронными свойствами катодных металлов. Важными электронными свойствами металлов являются граничная энергия и теплоемкость электронного газа. В частности, сростом граничной энергии электронов в металле коэффициент разделения изотопов возрастает. С ростом коэффициента пропорциональности в уравнении теплоемкости электронного газа коэффициент разделения водородных изотопов вс врастает. [47]
Действительно, чтобы формулы ( 2) и ( 3) объясняли большую электропроводность и большую теплопроводность металлов, необходимо предположить, что число свободных электронов п в каждой единице объема металла велико, например по одному электрону на каждый атом металла. Но в таком случае весьма значительной должна быть также теплоемкость электронного газа - примерно 3 калории на грамм-атом, как теплоемкость любого одноатомного газа. Но тогда общая грамм-атомная теплоемкость металла была бы равна не 6 калориям, как это установлено опытами Дюлонга и Пти, а 9 калориям, чего на самом деле нет. [48]
 |
Температурная зависимость теплоемкости твердых тел. [49] |
В металлах помимо ионов, образующих решетку и колеблющихся около положений равновесия, имеются и свободные электроны, число которых в единице объема примерно такое же, как и число атомов. Поэтому теплоемкость металла Cv должна складываться из теплоемкости решетки Среш и теплоемкости электронного газа Сэл. Оценим порядок величины Сэл. [50]
Таким образом, при обычных температурах теплоемкость электронного газа составляет лишь несколько процентов от теплоемкости одноатомного газа в классической кинетической теории. При Т В теплоемкость решетки меняется пропорционально Г3 и при достаточно низких температурах делается меньше теплоемкости электронного газа. [51]
Это обстоятельство разъясняет указанную выше аномалию в теплоемкости металлов. Так как энергия электронов в металлах при обычных температурах весьма слабо зависит от температуры, то теплоемкость электронного газа оказывается близкой к нулю, и поэтому наличие электронного газа в металлах практически не сказывается на их теплоемкости. [52]
Термодинамический вывод Дешмэна основан на известной формуле Клапейрона-Клау - зиуса, связывающей скрытую теплоту перехода какого-либо тела из одного состояния в другое с температурой, давлением и ходом зависимости давления насыщенного пара от температуры. Из промежуточных формул Дешмэна можно получить как вторую, так и первую формулу Ричардсона в зависимости от того, учитывать ли теплоемкость электронного газа внутри металла по методам квантовой или классической физики. [53]
Страницы: 1 2 3 4