Название: Курс физики - Трофимова Т.И.

Жанр: Физика

Рейтинг:

Просмотров: 15782


Линейные дефекты нарушают дальний порядок. Как следует из опытов, механические свойства кристаллов в значительной степени определяются дефектами особого вида — дислокациями. Дислокации — линейные дефекты, нарушающие правильное чередование атомных плоскостей.

Дислокации бывают краевые и винтовые. Если одна из атомных плоскостей обрывается внутри кристалла, то край этой плоскости образует краевую дислокацию (рис. 112, а). В случае винтовой дислокации (рис. 112, б) ни одна из атомных плоскостей внутри кристалла не обрывается, а сами плоскости лишь приблизительно параллельны и смыкаются друг с другом так, что фактически кристалл состоит из одной атомной плоскости, изогнутой по винтовой поверхности.

 

Рис. 112

 

Плотность дислокаций (число дислокаций, приходящихся на единицу площади поверхности кристалла) для совершенных монокристаллов составляет 102—103 см'2, для деформированных кристаллов— 1010 — 1012 см-2. Дислокации никогда не обрываются, они либо выходят на поверхность, либо разветвляются, поэтому в реальном кристалле образуются плоские или пространственные сетки дислокаций. Дислокации и их движение можно наблюдать с помощью электронного микроскопа, а также методомизбирательного травления — в местах выхода дислокации на поверхность возникают ямки травления (интенсивное разрушение кристалла под действием реагента), «проявляющие» дислокации.

Наличие дефектов в кристаллической структуре влияет на свойства кристаллов, анализ которых проведем ниже.

 

§ 73. Теплоемкость твердых тел

 

В качестве модели твердого тела рассмотрим правильно построенную кристаллическую решетку, в узлах которой частицы (атомы, ионы, молекулы), принимаемые за материальные точки, колеблются около своих положений равновесия — узлов решетки — в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Таким образом, каждой составляющей кристаллическую решетку частице приписывается три колебательных степени свободы, каждая из которых, согласно закону равнораспределения энергии по степеням свободы (см. § 50), обладает энергией kT. Внутренняя энергия моля твердого тела

 

 

 где NA — постоянная Авогадро; NAk = R (R — молярная газовая постоянная). Молярная теплоемкость твердого тела

 Дж/(моль-К),                     (73.1)

т. е. молярная (атомная) теплоемкость химически простых тел в кристаллическом  состоянии одинакова (равна 3.R) и не зависит от температуры. Этот закон был эмпирически получен французскими учеными П. Дюлонгом (1785—1838) и Л. Пти (1791—1820) и носит название закона Дюлонга - Пти.

Если твердое тело является химическим соединением (например, NaCl), то число частиц в моле не равно постоянной Авогадро, а равно nNФ, где п — число атомов в молекуле (для NaCl число частиц в моле равно 2NA, так, в одном моле NaCl содержится NА атомов Na и NA атомов С1). Таким образом, молярная теплоемкость твердых химических соединений

Сv = 3nR ≈ 25n Дж/(моль×К),

 

т. е. равна сумме атомных теплоемкостей элементов, составляющих это соединение.

 Таблица 4

 

 

 

Вещество

С, Дж/(моль-К)

Теоретическое значение

Экспериментальное значение

Алюминий А1

Алмаз С

Бериллий Be

Бор В

Железо Fe

Серебро Ag

NaCl

AgCl

СаCl2

25

25

25

25

25

25

50

50

75

25,5

5,9

15,6

13,5

26,8

25,6

50,6

50,9

76,2


Оцените книгу: 1 2 3 4 5