固體熱容的發展歷程,固體比熱的介紹

2025-06-17 16:05:11 字數 3707 閱讀 5662

1樓:帳號已登出

比熱是化學家和物理學家共同關心的問題。1819年,原是化學家的杜隆(,1785—1838)和物理學家珀替(,1790—1820)在長期合作研究物質的物理性質與原子特性的關係之後,進行了一系列比熱實驗。他們選擇的物件是各種固體,想通過比熱研究其物理性質。

在大量資料的基礎上他們發現,對於許多物質原子量和比熱的乘積往往是同一常數。由此總結出一條定律:「所有簡單物體的原子都精確地具有相同的熱容量。

這個經驗定律在分子運動論中得到解釋。根據麥克斯韋-玻爾茲曼能量均分原理,如果每個原子都看成是諧振子,則定容原子執應為。

與杜隆-珀替的實驗資料基本相符。

1864年,化學家柯普(將這一定律推廣到化合物,解釋了1832年紐曼(的分子熱定律。這個定律是說:化學式為aa、bb、cc的化合判灶脊物,其分子熱容量等於。

c=aca+bcb+ccc+…

其中ca 、cb、cc……分別為不同元素a、b、c…的原子熱。

這兩個定律在實際上有重要的應用價值,因為根據杜隆-珀替定律可以從比熱推算未知物質的原子量,而根據紐曼-柯普定律可(注)原子熱即摩爾熱容。以推算化合物的分子熱。

然而,實驗並不都與杜隆-珀替定律相符。人們早就知道較輕的某些固體:例如鈹、硼、碳、矽,其原子熱(摩爾熱容)小於3r,特別是金鋼石,在常溫下只有卡/克原子·度。

1872年,韋伯(heinrich friedrich weber,1843-1912)經過仔細實驗,發現在高溫(約1300℃)時,金剛石的cv值竟達到6卡/克原子·度。這正是杜隆掘滲-珀替定律的標準結果,說明那些例外情況與物質的熔點高有關。以此類推,室溫下原子熱接近正常值的物辯源質應在低溫下偏離杜隆-珀替定律,這就引起了人們研究物質比熱隨溫度變化的興趣。

隨即,韋伯的發現為許多實驗家在低溫下測量不同物質的比熱實驗所證實。1898年貝恩(behn),1905年杜瓦(① proc. roy.

soc. london,(a)76(1905)p.

均有文章論述。溫度越低,比熱越小,已成為眾所周知的事實。

韋伯是蘇黎世聯邦工業大學的物理教授,他的工作成果自然會受到他的學生重視,而愛因斯坦早年就學於蘇黎世時,正好聽過他的講課,並在他的實驗室中工作過。

2樓:網友

a) 杜隆 - 珀替( dulong-peoit )定 律— 元素的熱容定律: 恆壓下元素的原子的熱容為 25 (即 3r ) j·k-1·mol-1 。 b) 柯普( kopp )定律 — 化合物的熱容定律:

化合物的摩爾熱容等於構成此化合物各元素原子熱容之和 晶態固體熱容的量子理論 愛因斯坦模型 假設是:每個原子都是獨立的振子,原子之間彼此無關,每個振子振動的角頻率相同。 量子理論所匯出的熱容值如果按愛因斯坦簡化模型計算,在高溫時與經典公式一致。

當溫度很低時 , 這時熱容按指數侍指規律隨溫度變化,而並不是如實驗所得的按 t 3 規律變化。發生偏差的主要原因是愛因斯坦模型忽略了各原子振動之間頻率模鋒的差別以及原子振動間的耦合作用,這種作用在低溫時特別顯著。 德拜模型近似 德拜模型考慮了晶體中原子的相互作用,認為晶體對熱容的貢獻主要是彈性波的振動,即波長較長的聲頻支在低溫下的振動。

由於聲頻支的波長遠大於晶格常數,故可將晶體當成是連續介質,聲頻支也是連續的,頻率具有 0 ~ max ,高老碼配於 ωmax 的頻率在光頻支範圍,對熱容貢獻很小,可忽略。 高溫時,熱容為3r。 低溫時,熱容與溫度的三次方成正比,也即是當 t→0 時, cv 以與 t3 規律變化而趨於零( cv ∝ t3→0 )

3樓:煙臺岩石戶外

固體熱容理論經歷了從扮虧經典熱容理論,到愛因斯坦熱容論,再到德拜熱容理論。熱容理論的使用範圍也隨之擴大,能夠解釋更多的問題。目前由於德拜熱容理與實驗規律符合較好而被論被廣泛使用。

所以掌握德拜熱容理論是很必要的。而瞭解熱容理做缺搜論的發展過程可以更好地理解體會德拜熱容純歷理論。

固體比熱的介紹

4樓:夜摹降臨炶

在量子論初期史中,固體比熱的研究是繼黑體輻射和光電效應之後的又一重大課題。1907年愛因斯坦進一步把能量子假說用於固體比熱,克服了經典理論的又一困難,並及時得到了能斯特(walther nernst,1864—1941)的實驗驗證和大力宣傳,使量子論開始被人們認識,從而開啟了進一步發展的局面。

比熱容的歷史

5樓:手機使用者

最初是在18世紀,蘇格蘭的物理學家兼化學家j.布萊克發現質量相同的不同物質,上公升到相同溫度所需的熱量不同,而提出了比熱容的概念。幾乎任何物質皆可測量比熱容,如化學元素、化合物、合金、溶液,以及複合材料。

歷史上,曾以水的比熱來定義熱量,將1克水公升高1度所需的熱量定義為1卡路里。 加權平均計算:

c=σc/σm=(m1c1+m2c2+m3c3+…)/(m1+m2+m3+…)定義:

cp 定壓比熱容:壓強不變,溫度隨體積改變時的熱容,cp=dh/dt,h為焓。

cv 定容比熱容:體積不變,溫度隨壓強改變時的熱容,cv=du/dt,u為內能。

則當氣體溫度為t,壓強為p時,提供熱量dq時氣體的比熱容:

cp*m*dt=cv*m*dt+pdv;

其中dt為溫度改變數,dv為體積改變數。

理想氣體的比熱容:

對於有f 個自由度的氣體的定容比熱容和摩爾比熱容是:

cv,m=r*f/2

cv=rs*f/2

r=邁耶公式:cp=cv+r

比熱容比:γ=cp/cv

多方比熱容:cn=cv-r/(n-1)=cv*(γn)/(1-n)

對於固體和液體,均可以用比定壓熱容cp來測量其比熱容,即:c=cp (用定義的方法測量 c=dq/mdt)。

dulong-petit 規律:

金屬比熱容有乙個簡單的規律,即在一定溫度範圍內,所有金屬都有一固定的摩爾熱容:

cp≈25j/(mol·k)

所以cp=25*1000/m,其中m為摩爾質量,比熱容單位j/(kg·k)。

注:當溫度遠低於200k時 關係不再成立,因為對於t趨於0,c也將趨於0。

什麼叫固體熱熔,電子熱容,晶格熱容

6樓:網友

固體熱容。由兩部分組成 固體熱容由兩部分組成::一部分來自晶格振動的貢獻,稱為稱為晶格熱容;另一部分來自電子運動的貢獻,稱為電子熱容。

除非在極低溫度下,電子熱容是很小的(常溫下只有晶格熱容的1%)

固體比熱的愛因斯坦的研究

7樓:狐狸和栗子啊

1906年,愛因斯坦應用蒲朗克的量子假說於固體比熱(② 中譯文見:許良英等編譯,愛因斯坦文集,第二卷,商務印書館,1979, )他假設固體中所有原子都是以同一頻率ν振動,每個原子有三個自由度,n個原子的平均能量為:

其中n為阿佛伽德羅常數,t為絕對溫度,由此得定容原子熱為如或愛因斯坦那樣,取β≡h/k,得。

愛因斯坦寫道:「可以期望,……在足夠低的溫度下,一切固體的比熱將隨溫度的下降而顯著下降。」

愛因斯坦第一次用量子理論解釋了固體比熱的溫度特性並且得到定量結果。然而,這一次跟光電效應一樣,也未引起物理學界的注意。不過,比熱問題很快就得到了能斯特的低溫實驗所證實,比光電效應要有利得多。

有趣的是,能斯特從事低溫下固體比熱的測量,原來並不是為了檢驗愛因斯坦的比熱理論,而是從自己的目的出發,為了檢驗他自己的熱學新理論。實驗的結果不僅證實了能斯特的理論,也給愛因斯坦提供了直接的證據。

固體物理

8樓:網友

什麼意思?你問什麼?

比熱容的定義水的比熱容是它表示水的比熱容水的比熱容的物理意義

比熱容 單位質量的某種物質溫度公升高1 所吸收的熱量,叫做這種物質的比熱容,簡稱比熱。單位質量的某種物質,溫度降低1 所放出的熱量,與它溫度公升高1 所吸收的熱量相等。水的比熱容是 4.186kj kg 1kg的水溫度每公升高 或降低 1 所吸收 或放出 的熱量是4.2 103j。比熱容的實質 1 ...

比熱和比熱容的關係,有什麼區別,熱值和比熱容的區別

比熱一般bai指比熱容,比熱與 du比熱容沒有區zhi 別。比熱容 specific heat capacity,符號daoc 簡稱比熱,亦專稱比熱容量,是熱屬力學中常用的乙個物理量,表示物體吸熱或散熱能力。比熱容越大,物體的吸熱或散熱能力越強。它指單位質量的某種物質公升高或下降單位溫度所吸收或放出...

固體硫的昇華溫度固體硫的昇華溫度

硫的昇華溫度大約是95攝氏度。固體的純硫呈淺黃色,質地柔軟輕,粉末有微弱的類似火柴的氣味。硫不溶於水但溶於二硫化碳。硫在所有的物態中 固態 液態和氣態 硫都有不同的同素異形體,最常見的晶體硫是乙個八原子環,記做s8。工業硫磺為易燃固體。此外,空氣中含有一定濃度硫磺粉塵時不僅遇火會發生 而且硫磺粉塵也...