Тепловые свойства твердых тел

 
 
Лекция 2.1 ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ 
 
2.1.1 Теплоемкость твердых тел 

---

Наиболее важными способами поглощения тепловой энергии твердым телом 
являются: 
•
увеличение интенсивности колебаний атомов; 
•
увеличение энергии поступательного движения электронов; 
•
увеличение вращательной энергии молекул. 
Первый механизм присущ всем твердым тела. Этот механизм наиболее важен из всех 
трех. Другие эффекты могут преобладать только в узких температурных интервалах. 
Общая энергия твердого тела, как было показано в предыдущей главе, складывается из 
двух слагаемых. Одним из них является тепловая энергия, другим − энергия, которой 
обладают твердые тела при абсолютном нуле температуры. Сумма этих величин является 
внутренней энергией 
. Эта величина может быть точно определена из эксперимента. 
Однако исторически сложилось так, что большее внимание уделялось величине 
теплоемкости твердого тела. 
Теплоемкость тела при постоянном объеме 
(V = const) или постоянном давлении 
(p = const) определяется как производная от энергии тела по температуре. При 
изучении твердых тел из эксперимента обычно определяется теплоемкость при 
постоянном давлении 
, однако более фундаментальной величиной в физике твердого 
тела является теплоемкость при постоянном объеме 
, связанная с 
соотношением
(6.1) 
где 

 – линейный коэффициент теплового расширения; B – модуль объемной упругости 
(всестороннего сжатия). Относительная величина разности (6.1) невелика, и при 
температурах ниже комнатной ею обычно можно пренебречь. 
Будем в дальнейшем рассматривать теплоемкость при постоянном объеме 
, 
которую можно определить по формуле 
,
(6.2) 
где S – энтропия кристалла.