Общие выводы квантовой теории теплоемкости

1.Классическая теория не позволяет объяснить зависимость теплоемкости твердых тел от температуры:

Атомная (молярная) теплоемкость твердых тел есть величина постоянная, равная , соответствует действительности только при комнатной температуре.

2.В квантовой теории тепловое возбуждение твердого тела описывается в виде упругих волн, распространяющихся в кристалле.

Квантом энергии упругой волны является фотон. Это квазичастица (подобна микрочастице).

Фотоны отличаются от электронов, протонов, фотонов, т. к. они связаны с коллективным движением многих частиц системы.

Фотоны не могут возникать в вакууме, а существуют только в кристалле. Они могут испускаться и поглощаться, но их число не сохраняется постоянным.

Энергия кристаллической решетки рассматривается как энергия фотонного газа.

Энергия фотона

Квазиимпульс фотона

3.При высоких температурах (Т >> ), где - характеристическая температура Дебая, теплоемкость описывается законом Дюлонга и Пти: .

4.При низких температурах (Т << ) применяем предельный закон Дебая:

т.е. теплоемкость пропорциональна кубу температуры

где