Головна

Властивості твердих тіл

  1. Cілікатний цегла властивості
  2. III. Психічні властивості, що впливають на безпеку.
  3. АКУСТИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКУ - власне вимовні властивості звуку.
  4. Алгоритм і його властивості. Структура алгоритму.
  5. Амфотерні властивості гідроксидів деяких елементів.
  6. Антибіотики, отримані методом біотехнологічного виробництва, мають певні фізико-хімічні властивості, що впливають на вибір методів їх виділення і очищення.
  7. антигенні властивості

Пружна лінійна поздовжня деформація. нормальну силу Fn, Віднесену до площі поверхні тіла S, називають механічним напругою (  ). Якщо напруга розподілено рівномірно по перетину стрижня (див. Рис. 5.2), то

.

 Розмірність напруги в СІ - [  ] = 1 Н/м2 = 1 па. У технічних одиницях використовують розмірність [  ] = 1 кГ/мм2 або кгс/мм2, Де 1 кГ (Або 1 кгс) = 9.8Н.

відносна деформація  поздовжнього розтягування чи стиснення зразка має вигляд

,

де  - Початкова довжина зразка,  довжина зразка після додатка сили, що розтягує,  - Абсолютна деформація зразка.

закон Гука: Чим більше деформація тіла  , Більше механічне напруження .

Для лінійної пружною поздовжньої деформації закон Гука має вигляд:

,

де Е - Модуль пружності (або модуль Юнга).

Зміна довжини стержня при деформації супроводжується відповідною зміною поперечних розмірів тіла  . Відносна деформація поперечного розтягування або стиснення зразка циліндричної форми має вигляд:

,

де  - Абсолютна поперечна деформація.

Коефіцієнт Пуассона  - Це відношення к :

.

Потенційна енергія пружної деформації тіла має вигляд:

,

де V - обсяг тіла.

Щільність енергії дорівнює .

Пружна деформація зсуву.Сила, спрямована по дотичній до площі грані (рис. 5.3), називається тангенциальной . При рівномірному розподілі сили  по всій поверхні грані площею S в будь-якому перетині, паралельному їй, виникає тангенціальна напруга

.

величина  - називається абсолютної сдвиговой деформацією. з трикутника ВВ1А відносна зсувна деформація  при малих кутах зсуву

.

Закон Гука для пружної деформації зсуву встановлює зв'язок між и :

,

де G - модуль зсуву.

Потенційна енергія деформованого тіла через модуль зсуву має вигляд:

.

Теплове розширення твердих тіл.Тіла при нагріванні розширюються за законами:

для об'ємного розширення ,

де  - Обсяг тіла при 0 °С, а V - при температурі t°С;

для лінійного розширення ,

де  - Довжина тіла при 0 °С, а l - при температурі t°С.

и  - Коефіцієнти лінійного і об'ємного теплового розширення

.

З урахуванням закону Гука для поздовжньої лінійної деформації  між механічною напругою  і перепадом температур ?Т є такий зв'язок

,

де Е - модуль пружності, - Коефіцієнт лінійного розширення.

фонони - Кванти коливань атомів кристалічної решітки. фонони - Квазічастинки з квазіімпульсом  і енергією  , де h - Постійна Планка, и  - Довжина хвилі і частота акустичних коливань.

Фонони відповідальні за теплоємність, теплопровідність і швидкість руху звуку через тверді тіла.

Швидкість звуку  пов'язана з коефіцієнтом теплопровідності К і теплоємністю  кристала

,

де  - Середня довжина вільного пробігу фононів.

Швидкість звуку в твердих тілах пов'язана з пружними властивостями.

Швидкість поширення поздовжніх хвиль дорівнює

,

а поперечних хвиль

,

де E, G - Модулі пружності і зсуву, r - густина.

Теплоємність твердих тіл. У загальному випадку загальна теплоємність твердих тіл  , В основному, складається з гратчастої  і електронної  складових:

.

Для неметалів основний внесок в загальну теплоємність вносить ґратчаста складова, а для металів - гратчаста та електронна складові.

Закону Дюлонга-Пті: Молярна теплоємність твердих тіл є величина постійна, однакова для всіх речовин і незалежна від температури

,

де R - Універсальна газова постійна.

Для хімічно складних речовин, що складаються з різних атомів закон Дюлонга-Пті записується у вигляді

- закон Неймана-Коппа,

де  - Загальне число атомів в хімічній формулі сполуки.

Закон Дюлонга-Пті добре узгоджується з експериментом лише при високих температурах, а зі зменшенням температури нижче  різко знижується до нуля за законом

,

де  - Постійна Больцмана.

Молярна внутрішня енергія кристала по Деба

,

де  - Молярна нульова енергія кристала по Деба,  - Характеристична температура Дебая.

Теплопровідність твердих тіл. З макроскопічної точки зору явище теплопровідності полягає в перенесенні теплоти dQ від більш гарячого ділянки тіла з температурою Т1 до холодного ділянці з температурою Т2 через площу поперечного перерізу S впродовж часу dt.

.

де - коефіцієнт теплопровідності ,  - Перепад (градієнт) Температури, S - площа поперечного перерізу, t - Час.

У загальному випадку коефіцієнт теплопровідності l складається з решеточной  і електронної  складових .

для неметалів  , А для металів - .

Поляризація діелектриків. поляризованность Р (При однорідної поляризації) діелектрика дорівнює

,

де  - Електричний момент окремої (i-й) молекули (або атома); N - Число молекул, що містяться в обсязі ?V.

Зв'язок поляризованности з напруженістю E середнього макроскопічного поля в діелектрику

,

де  - Діелектрична сприйнятливість;  - Електрична постійна.

Зв'язок діелектричної проникності з діелектричної сприйнятливістю

.

Напівпровідники. питома провідність  власних напівпровідників

,

де е - Заряд електрона, n - Концентрація носіїв заряду (електронів і дірок), и  - Рухливість електронів і дірок.

ефект Холла: Виникнення різниці потенціалів UH в напівпровідниках і металах в магнітному полі при пропущенні електричного струму.

напруга UH на гранях зразка при ефекті Холла

,

де RH - Постійна Холла; В - Індукція магнітного поля, l - Ширина пластини; j - Щільність струму.

Постійна Холла для напівпровідників типу алмазу, кремнію, германію та ін., що володіють носіями заряду одного виду (п або р),

,

де n - Концентрація носіїв заряду.

Питома електрична провідність провідника

,

де е и т - заряд і маса електрона; п - Концентрація електронів;  - Середня довжина їх вільного пробігу; и - Середня швидкість хаотичного руху електронів.

Закон Видемана-Франца

,

де  - Теплопровідність,  - Питома електропровідність, Т -температура, L - Число Лоренца.

Елементи квантової статистики. Розподіл вільних електронів в металі по енергіях при 0 К

,

де  - Концентрація електронів, енергія яких укладена в межах від  до ; m - Маса електрона. Цей вислів справедливо при  (де  - Енергія або рівень Фермі).

Енергія Фермі в металі при Т = 0 К:

,

де п - Концентрація електронів в металі.

Контактні і термоелектричні явища. Внутрішня контактна різниця потенціалів

,

де и  - Енергія Фермі відповідно для першого і другого металів; е - Заряд електрона.

 



елементи кристалографії | Рішення

Рішення | Рішення | Рішення | Рішення | Рішення | Рішення | Рішення | Рішення | Рішення | Контрольна робота 4 |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати