tieu luen ve nhiet hoc

Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ Đề Tài: TÌM HIỂU VỀ SỰ GIÃN NỞ CỦA VẬT CHẤT VÀ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN. GVHD: TH.S LƯƠNG HẠNH HOA NHÓM SVTH: Khoá: 32. Nguyễn Phước Năm học: 2007_2008. Nguyễn Thuỳ Dung Nguyễn Thò Minh Thơ Nguyễn Thanh Dũng. Lớp lý 2 NT_ĐN. Tp. Hồ chí minh. Ngày11 tháng 11 năm 2007 Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn. Trang:1 Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Điểm…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn. Trang:2 Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa LÝ DO VÀ MỤC ĐÍCH CHỌN ĐỀ TÀI . I. Lý do chọn đề tài. Vật lý chất rắn có sự ảnh hưởng hết sức to lớn và có tầm quan trọng cao trong tất cả các lónh vực khác nhau như :trong kó thuật, công nghiệp chế tạo, trong sản suất …vàtrong đời sống hằng ngày xung quanh chúng ta luôn có sự hiện diện của tất cả các loại vật chất như :chất rắn, chất lỏng, chất khí, ngoài ra còn có các dạng khác nữa…. Đặc biệt hiện tượng: “Sự giãn nở vì củavật chất” ảnh hưởng mạnh mẽ trong đời sống, ảnh hưởng trực tiếp đến sự tồn tại của con người trong vũ trụ. Sự giãn nở đó giúp rất nhiều cho việc chế tạo ra nhiều loại ứng dụng trong thực tiễn làm cho các sản phảm càng đa dạng hơn, đáp ứng nhu cầu cao của đời sống con người ngày nay. Bên cạnh mặc lợi thì sự giãn nở cũng đe doạ đến tính mạng con người. Thông qua đó giúp chúng ta hiểu rõ và tìm cách hạn chế những thiệt hại mà nó có thể gây ra. Ví dụ: đường ray xe lửa nở ra khi có nhiệt độ cao hay thấp. Tháp epphen cao hơn khi vào mùa hạ. Sự giãn nở của chất khí làm chất lưu “ thông minh”. ng dụng chất lỏng từ đàn hồi cho chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân, động cơ hơi nước, động cơ đốt trong, động cơ tuốc bin khí, động cơ stirling… II. Mục đích. Có 4 mục đích sau đây:  Trước tiên, chúng em đều là sinh viên Khoa lí cho nên mục đích đầu tiên chúng em cần đạt được khi nguyên cứu lónh vực này là làm sao nắm vững kiến thức và vận dụng kiến thức này vào việc học tập, sao cho đạt hiệu quả tốt nhất, đảm bảo chất lượng học tập tốt nhất.  Thứ hai, chúng em muốn tìm hiểu sâu hơn lónh vực , đề tài này để có thể biết được nguyên nhân và việc giải thích các hiện tượng xãy ra liên quan đến đề tài này như thế nào? Chúng luôn diễn ra xung quanh chúng ta và mọi lúc, mọi nơi.  Thứ ba, chúng em muốn thực hiện đề tài này với hi vọng sẽ góp phần nào đó để cũng cố, bổ sung kiến thức cho các bạn khác cùng nhau học tốt chuyên mục này.  Cuối cùng, Biết được nguyên nhân ảnh hưởng trực tiếp tương lai của vũ trụ nói chung và con người nói riêng. Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn. Trang:3 Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa LỊCH SỬ NHIỆT HỌC Trái với nhiều chun ngành vật lý khác, bộ mơn nhiệt động học mới chỉ xuất hiện cách đây chưa lâu. Những nghiên cứu đầu tiên mà chúng ta có thể xếp vào ngành nhiệt động học chính là những cơng việc đánh dấu và đo nhiệt độ, lần đầu tiên được thực hiện bởi nhà khoa học người Đức Gabriel Fahrenheit (1686-1736) - người đã đề xuất ra thang đo nhiệt độ đầu tiên mang tên ơng. Trong thang nhiệt này, 32 độ F và 212 độ F là nhiệt độ tương ứng với thời điểm nóng chảy của nước đá và sơi của nước. Nhà bác học Thụy Sĩ Anders Celsius (1701-1744) cũng xây dựng nên một thang đo nhiệt độ đánh số từ 0 đến 100 mang tên ơng dựa vào sự giãn nở của thủy ngân. Những nghiên cứu tiếp theo liên quan đến q trình truyền nhiệt giữa các vật thể. Nếu như nhà bác học Daniel Bernoulli (1700-1782) đã nghiên cứu động học của các chất khí và đưa ra liên hệ giữa khái niệm nhiệt độ với chuyển động vi mơ của các hạt. Ngược lại, nhà bác học Antoine Lavoisier (1743-1794) lại có những nghiên cứu và kết luận rằng q trình truyền nhiệt được liên hệ mật thiết với khái niệm dòng nhiệt như một dạng chất lưu. Tuy nhiên, sự ra đời thật sự của bộ mơn nhiệt động học là phải chờ đến mãi thế kỉ thứ 19 với tên của nhà vật lý người Pháp Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832) cùng với cuốn sách của ơng mang tên "Ý nghĩa của nhiệt động năng và các động cơ ứng dụng loại năng lượng này". Ơng đã nghiên cứu những cỗ máy được gọi là động cơ nhiệt: một hệ nhận nhiệt từ một nguồn nóng để thực hiện cơng dưới dạng cơ học đồng thời truyền một phần nhiệt cho một nguồn lạnh. Chính từ đây đã dẫn ra định luật bảo tồn năng lượng (tiền đề cho ngun lý thứ nhất của nhiệt động học), và đặc biệt, khái niệm về q trình thuật nghịch mà sau này sẽ liên hệ chặt chẽ với ngun lý thứ hai. Ơng cũng bảo vệ cho ý kiến của Lavoisier rằng nhiệt được truyền đi dựa vào sự tồn tại của một dòng nhiệt như một dòng chất lưu. Những khái niệm về cơng và nhiệt được nghiên cứu kĩ lưỡng bởi nhà vật lý người Anh James Prescott Joule (1818-1889) trên phương diện thực nghiệm và bởi nhà vật lý người Đức Robert von Mayer (1814-1878) trên phương diện lý thuyết xây dựng từ cơ sở chất khí. Cả hai đều đi tới một kết quả tương đương về cơng và nhiệt trong những năm 1840 và đi đến định nghĩa về q trình chuyển hố năng lượng. Chúng ta đã biết rằng sự ra đời của ngun lý thứ nhất của nhiệt động học là do một cơng lao to lớn của Mayer. Nhà vật lý người Pháp Émile Clapeyron (1799-1864) đã đưa ra phương trình trạng thái của chất khí lý tưởng vào năm 1843. Tuy nhiên, chỉ đến năm 1848 thì khái niệm nhiệt độ của nhiệt động học mới được định nghĩa một cách thực nghiệm bằng kelvin bởi nhà vật lý người Anh, một nhà q tộc có tên là Sir William Thomson hay còn gọi là Lord Kelvin (1824-1907). Chúng ta khơng nên nhầm lẫn ơng với nhà vật lý cùng họ Joseph John Thompson (1856-1940), người đã khám phá ra electron và đã phát triển lý thuyết về hạt nhân. Ngun lý thứ hai của nhiệt động học đã được giới thiệu một cách gián tiếp trong những kết quả của Sadi Carnot và được cơng thức hố một cách chính xác bởi nhà vật lý người Đức Rudolf Clausius (1822-1888) - người đã đưa ra khái niệm entropy vào những năm 1860. Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn. Trang:4 Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa Những nghiên cứu trên đây đã cho phép nhà phát minh người Tơ Cách Lan James Watt (1736- 1819) hồn thiện máy hơi nước và tạo ra cuộc cách mạng cơng nghiệp ở thế kỉ thứ 19. Cũng cần phải nhắc đến nhà vật lý người Áo Ludwig Bolzmann (1844-1906), người đã góp phần khơng nhỏ trong việc đón nhận entropy theo quan niệm thống kê và phát triển lý thuyết về chất khí vào năm 1877. Tuy nhiên, đau khổ vì những người cùng thời khơng hiểu và cơng nhận, ơng đã tự tử khi tài năng còn đang nở rộ. Chỉ đến mãi về sau thì tên tuổi ơng mới được cơng nận và người ta đã khắc lên mộ ơng, ở thành phố Vienne, cơng thức nổi tiếng W = k.logO mà ơng đã tìm ra. Riêng về lĩnh vực hố nhiệt động, chúng ta phải kể đến tên tuổi của nhà vật lý Đức Hermann von Helmholz (1821-1894) và nhà vật lý Mỹ Willard Gibbs (1839-1903). Chính Gibbs là người đã có những đóng góp vơ cùng to lớn trong sự phát triển của vật lý thống kê. Cuối cùng, để kết thúc lược sử của ngành nhiệt động học, xin được nhắc đến nhà vật lý người Bỉ gốc Nga Ilya Prigonine (sinh năm 1917) - người đã được nhận giải Nobel năm 1977 về những phát triển cho ngành nhiệt động học khơng cân bằng. Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn. Trang:5 Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa A. SỰ GIẢN NỢ VÌ NHIỆT CỦA CHẤT RẮN. PHẦN ĐẦU: PHÉP ĐO NHIỆT ĐỘ : Chúng ta ngày nay đều thấy việc đo nhiệt độ thật đơn giản : dùng nhiệt kế cho tiếp súc nhiệt với vật muốn đo, sau 1 thời gian nào đó, ta đọc giá trò trên nhiệt kế. Như vậy muốn đo nhiệt độ cần phải có nhiệt kế. Trong lòch sử, người ta phải trải qua quátrình nguyên cứu dài mới có nhiệt kế như ngày nay. Năm 1592, Galibeo Galilei chế tạo một dụng cụ để đo nhiệt độ lần đầu tiên trên thế giới. Nó gồm 1 bình cầu hình thuỷ tinh có gắn 1 vòi nhỏ hở để có thể nhúng vòi này vào nước. Muốn đo nhiệt độ vật nào thì cho tiếp xúc vật đó với bình cầu, không khí trong bình cầu sẽ nóng lên và giãn nỡ thoát 1 phần ra ngoài. Sau đó cắm vòi nhỏ vào nước, không cho bình cầu tiếp súc với vật muốn đo nữa, khi đó nó sẽ lạnh đi thể tích khí co lại nước dâng lên nhiều hay ít ta biết nhiệt độ của vật muốn đo cao hơn nhiệt độ môi trường nhiều hay ít. Vậy với dụng cụ đơn giãn như vậy ta không thể biết được nhiệt độ là bao nhiêu. Vì vậy dụng cụ đo nhiệt độ như trên thực chất làmột nhiệt nghiệm thôi, tức là dụng cụ để so sánh sự nóng lạnh giữa hai vật, nhưng chưa biết nhiệt độ một cách đònh hướng. Muốn biến nhiệt nghiệm thành nhiệt kế ta cần có thang đo nhiệt độ gọi là nhiệt giai, tức cần quy ước những nhiệt độ cố đònh làm chuẩn (một điểm ứng với nhiệt độ cao và một điểm ứng với nhiệt độ thấp) giữa hai điểm này lại quy ước chia làm bao nhiêu phần. Tuỳ theo cách chọn điểm chuẩn, và chia khoảng cách giữa các điểm chuẩn, ta có thang chia nhiệt độ khác tức nhiệt giai khác nhau. Kenvin: Thang nhiệt độ rất cao ( 32 0 F -> 212 0 F) thang nhiệt độ F do Fahrenheit một người thợ thuỷ tinh Đức chế tạo. Ôâng đã chế tạo ra nhiều nhiệt kế sử dụng rượu ( 1709) và thuỷ ngân ( 1714) trong đó 32 0 F là nhiệt độ của nước đá, 212 0 F là nhiệt độ sôi của nước. Thang nhiệt độ này được dùng nhiều ở Anh, Mỹ, Đức và một số nước khác nói tiếng Anh. Reaumur: Thang nhiệt độ R ( 0 0 R -> 80 0 R) do nhà Động vật học và Vật lý học người pháp Reaumur chế tạo ở pháp 1730 được dùng nhiều ở pháp, ý. ng lấy nhiệt của nước đá làm điểm 0 0 c và lấy giá trò của 1 0 trên thang chia là nhiệt độ ứng với dãn nở của rượu thêm 1/ 1000 thể tích của nó. Với giá trò như vậy, ông xác đònh nhiệt độ sôi của nước là 80 0 c. Celaus: Thang nhiệt độ t 0 C (0 0 C -> 100 0 C) thang nhiệt độ do Celaus nhà thiên văn người Th Điển chế tạo. Ông đã làm một loạt thí nghiệm để kiểm tra các điểm cố đònh của thang đo nhiệt độ Reaumus. Ông đã tiến hành thí nghiệm trong 2 năm liền và công bố kết quả vào năm 1742. các thí nghiệm của ông được tiến hành nhiều điều kiện thời tiết khác nhau và với nhiều áp xuất khí quyển khác nhau. Ông nhận thấy rằng nhiệt độ của nước đá, của nước đang tan đúng là một điểm cố đònh, nhưng nhiệt độ sôi của nước thì phụ thuộc vào áp xuất khí quyển cuối cùng ông đã nghó một thang đo sau. • 100 0 C nhiệt độ nóng chảy của nước đá. • 0 0 C là nhiệt độ của nước ở áp xuất 760 mmHg Nhà thực vật học Linne, người Th Điển khi dùng thang đo này đã đổi lại thành. Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn. Trang:6 Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa • 0 0 C nhiệt độ nóng chảy của nước đá. • 100 0 C là nhiệt độ của nước ở áp xuất 760mmHg. Nhiệt độ của vật chất có thể không hạn chế nhưng nó không thể giảm mãi được. Nhiệt độ thấp nhất là nhiệt độ Kenlvin (0 0 K) không tồn tại nhiệt độ dưới nhiệt độ Kenlvin. Nói cách khác, không có độ Kenlvin âm ( vì thế nhiệt độ theo thang Kelvin còn gọi là nhiệt tuyệt đối. Một vài nhiệt độ theo Kenlvin: Nhiệt độ( K) Vũ trụ khi bắt đầu hình thành( cách đây khoảng 15 tỉ năm) 10 39 Nhiệt độ cao nhất thực hiện được bằng thí nghiệm(1990) 10 9 Tâm của Mặt Trời 10 7 Dây tóc bóng đèn đang sáng 3000 Ngọn lửa đỏ 1273 Hơi nước đang sôi( ở áp suất chuẩn ) 373 Nhiệt độ cao nhất mà các trạm khí tượng ở Trái Đất đo được 330 Nhiệt độ thấp nhất mà các trạm khí tượng ở Trái Đất đo được 184 Cơ thể người bình thường 310 Nước đá đang tan( ở áp suất chuẩn ) 273 Nhiệt độ thấp nhất thực hiện được bằng thí nghiệm(1995) 0.000017 Trên bảng mô tả một số khoảng nhiệt độ được xác đònh từ trước đến nay. Cách đây khoảng10-20 tỷ năm, khi được hình thành, nhiệt độ của vũ trụ cỡ 10 39 K. Sau vụ nổ lớn ( big bang) vũ trụ nở ra và nhiệt độ hạ xuống. Ví dụ: Sau 10 -12 s nhiệt độ còn 10 16 K, sau 3 phút còn 5.10 8 K và đến nay nhiệt độ trung bình cở 3K (-270 0 c). sở dó chúng ta sống được trên trái đất là do được mặt trời sưởi ấm. Nếu không có mặt trời sự sống không tồn tại. Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn. Trang:7 Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa PHẦN HAI: NỘI DUNG VỀ CẤU TẠO CỦA VẬT RẮN. I. CẤU TẠO CỦA VẬT RẮN VÀ MẠNG TINH THỂ. Ii. Cấu tạo của vật rắn. Các vật rắn kết tinh, các nguyên tử hoặc phân tử xắp xếp một cách có trật tự, tuần hoàn trong không gian. Các vật rắn có tính chất khác nhau trong mỗi loại sự phân bố electron và hạt nhân của nguyên tử có đặc điểm riêng. Do đó để khảo sát tinh thể vật rắn, ta phải nguyên cứu một hệ số rất lớn nguyên tử và electron . Tính chất vật phụ thuộc vào nhiều bản chất cấu tạo liên kết. Lực liên kết trong tinh thể hầu như đựơc bảo đảm bởi lực tương tác tónh điện giữa 2 mạng điện âm và các hạt nguyên tử mang điện dương. Lực này được thể hiện dưới các dạng khác nhau Lực tương tác trao đổi Lực Vanđevanxơ Liên kết đồng hoá Liên kết ion Liên kết kim loại. Căn cứ vào các dạng liên kết người ta phân loại vật rắn thành các loại: • Tinh thể ion • Tinh thể cộng hoá trò • Tinh thể phân tử • Tinh thể có liên kết hiđro. 1. Tinh thể ion. Tinh thể ion được tạo thành bởi ion dương và âm nằm sang kẽ với nhau. Bản chất liên kết ion là lực tương tác tónh điện giữa các ion mang điện trái dấu. Ví dụ: Tinh thể muối của kim loại kiềm hoặc kim loại kiềm thổ với Halogen là tinh thể ion. Tinh thể muối ăn NaCl, khí Litiflorua(LiF), Cesiclorua( CsCl) chúng được tạo thành từ các ion dương kim loại ( Na + ,Li + ,Cr + ) và các ion âm ( Cl - , F - ). Những ion này hình thành từ các nguyên tử trung hoà khi 1 electron chuyển nguyên tử kim loại sang nguên tử Halogen. Các ion này có lớp vỏ electron ngoài cùng đặt trưng cho các nguyên tử khí trơ vì chúng đầy electron ( He:1s 2 , Ar:1s 2 2s 2 2p 6 ). Giống như các khí trơ, các điện tích trong ion có tính đối xứng cầu. Trong tinh thể sự đối xứng này bò biến dạng ở chổ các nguyên tử âm cận kề sát nhau. Để cho các nguyên tử nằm cân bằng trong tinh thể, bên cạnh lực liên kết ( có tính hút các nguyên tử). Các ion trong tinh thể có cấu tao electron giống như nguyên tử khí trơ vậy, lực đẩy giữa chúng giống như lực đẩy giữa các nguyên tử khí trơ. Với các nguyên tử này, sự phân bố điện tích electron bên trong nguyên tử giới trong một quả cầu cứng. Do sự giới hạn về không gian, theo nguyên lí bất đònh Heisenberg động năng của electron tăng lên. Sự tăng năng lượng khi quả cầu bò nén. Chính sự giới hạn điện tích e trong quả cầu cứng là một thành phần của lực đẩy giữa các nguyên tử trong tinh thể. Đóng góp quan trọng hơn nữa vào lực đẩy là sự phủ nhau của đám mây electron của hai nguyên tử đặt gần nhau. Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn. Trang:8 Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa Khoảng cách giữa hai nguyên tử càng giảm, các đám mây càng phủ nhau nhiều và năng lượng tónh điện của hệ biến đổi đi. Ở những khoảng cách đủ nhỏ, năng lượng tương tác do sự phủ của các đám mây electron gây ra nên năng lượng đẩy. Đối với các nguyên tử có lớp vỏ electron đầy thì năng lượng tương tác luôn là năng lượng đẩy với mọi khoảng cách mà chủ yếu là do tác dụng của nguyên lý Paoli. Theo nguyên lý này, hai electron không thể có cùng các lượng tử giống nhau. Như vậy hai electron không thể cùng một trạng thái lượng tử. Khi các đám mây electron của hai nguyên tử A và B phủ nhau, thì electron của nguên tử có xu chiếm một tần các trạng thái trong nguyên tử A đã bò các electron của electron nguyên tử này chiếm và ngược lại. Kết quả là sự phủ nhau của các đám mây electron làm tăng thêm năng lượng toàn phần của hệ hay nói cách khác nó làm xuất hiện lực đẩy. Dựa vào kết quả thực nghiệm, người ta thấy có thể mô tả thế năng đẩy của các nguyên tử khí trơ bằng biểu thức. V= B/R 12 . B: hằng số dương R: khoảng cách giữa các hạt nhân nguyên tử. Các tinh thể ion dẫn điện kém ở nhiệt độ thấp và dẫn điện tốt ở nhiệt độ cao. Các hạt tải điện trong trường hợp đó là ion. Tinh thể ion hấp thụ mạnh các bức xạ trong dãi hồng ngoại. 2. Tinh thể cộng hoá trò. Liên kết cộng hoá trò được tạo thành bởi các cặp electron có Spin đối song. Đó là loại liên kết mạnh mặc dù là liên kết giữa các nguyên tử trung hoà. Ví dụ: Tinh thể kim cương ( c) và các tinh thế Ge, Si có cấu trúc giống như kim cương. Trong tinh thể này, mỗi nguyên tử nằm ở tâm một tứ diện tạo thành 4 nguyên tử gần nó nhất. Giữa các lỗ nguyên tử cạnh nhau, có một mối liên kết cộng hoá trò 2 electron từ 2 nguyên tử tạo thành. Hai electron này có Spin đối song. Liên kết cộng hoá trò có phương hướng rõ, khác nhau với kiên kết ion trong đó electron hóa trò chủ yếu đònh xứng quanh các ion. Theo nguyên lý Paoli, các nguyên tử có lớp vỏ electron đầy thì đẩy nhau. Nguyên tử C, Ge, Si còn thiếu 4 electron mới tạo thành lớp vỏ đầy, nên nguyên tử này lại có thể hút nhau do sự phủ nhau của các lớp vỏ electron. Ví dụ: Hiệu ứng Hall Spin lượng tử trong Hgte Các nhàvật lí Đức và Mỹ vừa lần đầu tiên quan sát thấy những dấu hiệu đầu tiên về một hiện tượng chất rắn bất thường gọi là Hiệu ứng Hall spin lượng tử (Quantum spin Hall effect - QSHE), trong đó dòng điện tử phân cực Spin ở tại rìa của chất cách điện có thể trở thành điện tử dẫn điện.Các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy sự dẫn điện ở rìa trong các tấm thủy ngân telua (HgTe) mặc dù trên thực tế họ khơng thể khẳng định chắc chắn rằng các điện tử ở rìa có phải là spin phân cực hay khơng. QSHE là một hiệu ứng rất lý thú bởi nó sẽ cực kỳ hữu ích cho việc tạo ra các linh kiện spintronic, khai thác đồng thời hai thuộc tính của điện tử: điện tích và spin. Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn. Trang:9 Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa Bất kỳ ai học qua các giáo trình cơ sở vật lý đều rất quen thuộc với hiệu ứng Hall cổ điển, mà ở đó các điện tử chuyển động trong các tấm mỏng bị dịch chuyển về 2 rìa của mẫu khi có mặt của từ trường do tác dụng của lực Lorentz. Điều này tạo ra sự mất cân bằng về điện tích, dẫn đến việc sinh ra một hiệu điện thế ngang qua mẫu vật. Năm 1999, các nhà vật lý đã lần đầu tiên chỉ ra các bằng chứng về "Hiệu ứng Hall spin" mà trong đó các điện tử mang spin up và spin down bị lệch về 2 phía đối diện của một tấm bán dẫn và kết quả là tạo ra sự phân tách spin, và tạo ra một dòng spin vng góc với chiều của dòng điện. Hiệu ứng Hall spin lượng tử (QHSE) là một hiện tượng tương ứng (giống như hiệu ứng Hall lượng tử quan hệ tương ứng với hiệu ứng Hall cổ điển) mà được giả thiết xảy ra khơng phải ở các vật dẫn, nhưng trong một số các mẫu điện mơi rất mỏng. Nó bao gồm các điện tử spin up dẫn điện dọc theo một rìa của điện mơi cùng với các điện tử spin down dọc theo một rìa khác. Băng dù trên tồn khối là điện mơi, nhưng tính dẫn điện có thể đạt được ở các rìa do sự tương tác giữa spin với mơmen động lượng quỹ đạo của điện tử (tương tác spin - quỹ đạo) làm giảm độ rộng vùng cấm (khe năng lượng giữa vùng dẫn và vùng hóa trị) cho đến 0 đối với các điện tử phân cực spin. Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn. Trang:10 [...]... mạng không gian Mạng không gian được xây dựng từ 3 vectơ a1,a2, a3 gọi là 3 vectơ tònh tiến cơ sở Chúng có tác dụng là khi khảo sát tinh thể từ một đặc điểm tuỳ ý có bán kính vectơ r, ta thấy nó giống như khi ta khảo sát nó từ đặc điểm có bán kính vectơ r’ R’= r + n1a1+ n2a2+ n3a3 Trong đó: n1, n2, n3 thuộc số nguyên Tập hợp các đặc điểm có bán kính vectơ r’ xác đònh theo với các giá trò khác nhau của... phẳng đi qua một nút mạng thì mạng lại trùng với chính nó ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● Π/2 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● Mạng không gian có đối xứng nghòch đảo Phép nghòch đảo và phép biến đổi, trong đó vectơ vò trí đổi dấu: vectơ r biến thành vectơ -r mạng không gian có tâm đối xứng Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn Trang:13 Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa  Mạng không gian... của mạng không gian Điểm cơ bản của mạng không gian là tính chất đối xứng của nó  Mạng không gian có tính chất đối xứng tònh tiến Ta thực hiện một phép dòch chuyển toàn bộ mạng không gian đi một vectơ R gọi là vectơ tònh tiến R= n1a1+ n2a2+ n3a3 Sau phép dòch chuyển này, toàn bộ mạng khôgn có gì thây đổi  Mạng không gian có tính chất đối xứng với phép quanh một số trục xác đònh Ta xét mạng vuông hai... Tập hợp các đặc điểm có bán kính vectơ r’ xác đònh theo với các giá trò khác nhau của n 1, n2, n3 lập thành mạng không gian Các đặc điểm đó gọi là nút của mạng không gian Hình hộp được tạo thành từ 3 vectơ cơ sở chính là ô sơ cấp Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn Trang:12 Tiểu luận môn: Nhiệt Học ● a2 ● GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa ● ● ● ● ● ● ● ● a1 ● a2 ● a2 ● ● a1 ● a1 ●... Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất Và ng Dụng Trong Thực Tiễn Trang:32 Tiểu luận môn: Nhiệt Học GVHD:TH.S Lương Hạnh Hoa Hình 2 Sự mở rộng vạch phổ cộng hưởng trong các mơi trường khác nhau a) nước, b) toluen, c) polymer ở các nồng độ chất lỏng từ khác nhau (Theo J Appl Phys 101 (2007) 09C102) Kỹ thuật này có thể sử dụng để phân biệt giữa các mơ, các tế bào khỏe mạnh với các tế bào hay mơ bị bệnh, bị phá . Mạng không gian được xây dựng từ 3 vectơ a1,a2, a3 gọi là 3 vectơ tònh tiến cơ sở. Chúng có tác dụng là khi khảo sát tinh thể từ một đặc điểm tuỳ ý có bán kính vectơ r, ta thấy nó giống như khi. không gian có đối xứng nghòch đảo. Phép nghòch đảo và phép biến đổi, trong đó vectơ vò trí đổi dấu: vectơ r biến thành vectơ -r. mạng không gian có tâm đối xứng. Tìm Hiểu Về Sự Giãn Nở Của Vật Chất. chất đối xứng tònh tiến. Ta thực hiện một phép dòch chuyển toàn bộ mạng không gian đi một vectơ R gọi là vectơ tònh tiến. R= n 1 a 1 + n 2 a 2 + n 3 a 3. Sau phép dòch chuyển này, toàn bộ mạng