tài liệu vật lí chất rắn- bài tập chương 2 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất c...
Trang 2Bài tập
Chương II
Trang 3Bài II.1
Tính nhiệt dung riêng c của tinh thể nhôm
và đồng theo lý thuyết nhiệt dung cổ điển
Trang 4Nhiệt dung tính theo lí thuyết cổ điển:
C = 3Nk
C: nhiệt dung 3N: số dao động tử /kg k: hằng số Boltzman (1,38.10 -23 J/K)
Trang 5nhieät dung rieâng c cuûa tinh theå nhoâm theo lyù thuyeát nhieät dung coå ñieån
10 02 ,
10 02 ,
1 10
98 , 26
10 02 ,
6
Trang 6nhieät dung rieâng c cuûa tinh theå Cu theo lyù thuyeát nhieät dung coå ñieån
10 02 ,
10 02 ,
1 10
55 , 63
10 02 ,
6
Trang 7Bài II.2
Xác định nhiệt dung của một đơn vị thể
tích của tinh thể AlBr3 theo lý thuyết nhiệt dung cổ điển Khối lượng riêng của tinh thể Brômua nhôm = 3,01.103 kg/m3
Trang 8nhieät dung rieâng c cuûa tinh theå AlBr3 theo lyù thuyeát nhieät
dung coå ñieån
Tinh thể AlBr 3 : m AlBr3 :
Số ph ân tử AlBr 3 /kg:
3 AlBr
10 02 ,
1 10
68 , 266
10 02 ,
6 4
10 02 ,
6 4
Trang 9Bài II.3
Xác định nhiệt dung riêng và độ thay đổi
nội năng của tinh thể Ni khi làm nóng nó từ
T1 = 0oC đến T2 = 2000C Khối lượng của tinh thể m = 20 g
Trang 10nhieät dung rieâng c cuûa tinh theå Ni theo lyù thuyeát nhieät dung
10 02 ,
10 02 ,
1 10
71 , 58
10 02 ,
Trang 11Bài II.4
Tìm tần số dao động của các nguyên tử Bạc
theo lý thuyết nhiệt dung của Einstein nếu nhiệt độ đặc trưng của Bạc E = h/k
= 165 K
Trang 12Theo Lý thuyết Einstein:
10 38 , 1
165
Trang 13Bài II.6
Dùng lý thuyết nhiệt dung của Einstein,
tính độ biến thiên U của nội năng của
một mol tinh thể khi làm nóng nó lên 2o từ nhiệt độ T = E /2
Trang 14Theo Lý thuyết Einstein:
h N
3 U
k N
3
kT k
k N
k N
3 d
T 2
E E
1 e
e T k
N 3
T
2 E
1 e
e T
Nk 3
1 e
e
2 Nk
e
2 Nk 3
U
2 2
Trang 16Bài II.5
Xác định tỷ số của năng lượng của dao
động tử lượng tử tính theo lý thuyết
Einstein trên năng lượng trung bình của chuyển động nhiệt của các phân tử khí lý tưởng ở nhiệt độ T = E = h/k
Trang 17Năng lượng trung bình của một dao
động tử theo lí thuyết Einstein là:
Năng lượng trung bình của chuyển
động nhiệt của phân tử khí lý tưởng: ET kT
h E
Trang 18Bài II.7
Để làm nóng 10g Bạc từ 10K lên 20K
cần nhiệt lượng Q = 0,71 J Xác định nhiệt độ đặc trưng Debye D của Bạc Xem T << D
Trang 20 1kg Ag : hạt
A
3
N 107,9.10
Q = m 234
20 4
Trang 213
N 107,9.10
Q = m 234
20 4
m 234
3 D
20 10 4
3
6,02.10 20 10 0,1.234.1,38.10
Trang 22Bài II.8
Xác định xung lượng của phonon tương ứng
với tần số = 0,1max Vận tốc âm trung
bình trong tinh thể v = 1380 m/sec , nhiệt độ Debye D = 100K Bỏ qua sự tán sắc
của các sóng âm trong tinh thể
Trang 23
h p
h v
Trang 24Bài II.9
Xác định vận tốc âm của tinh thể có nhiệt
độ Debye D = 300K và a = 2,5 angstrom (bỏ qua sự tán sắc của sóng trong tinh thể)
Trang 25max D
h k
max
k h
min max
v
min
k h
23 10
34
1,38.10 300 2.2,5.10
Trang 26Bài II.10
Nhiệt độ Debye của Vonfram D = 310K Xác
định bước sóng của phonon tương ứng với tần số
= 0,1 max Tính vận tốc âm trung bình trong
Vonfram (bỏ qua sự tán sắc của sóng trong tinh thể) Cho biết W kết tinh theo mạng LP I
Trang 27W kết tinh theo mạng lập phương I
Số nút mạng của một ô đơn vị là:
Khối lượng riêng của W: 19,3 g/cm 3
Khối lượng mol của W: 183,85 g/mol
2 nút
Trang 28 1 hạt chiếm thể tích: cm3
23
183,85 6,02.10 19,3
o
a = 3,16A
Trang 29max D
h k
max
k h
o min 2a 2.3,16 6,32A
k h
34
1,38.10 310 2.3,16.10
Trang 31Bài tập Chương III
Trang 32Bài III.1
Một mẫu tinh thể sắt có kích thước 10x2x3 mm 3 Điện trở đo được dọc theo chiều dài của nó bằng 1,62.10 -4 Xác định độ linh động của electron trong mẫu sắt đó Xem mỗi nguyên tử sắt đóng góp 2 electron tự do
Trang 33Fe
A mol Fe
Fe
A mol Fe
Trang 34Bài III.2
Mỗi nguyên tử nhôm đóng góp trung bình
3,5 electron dẫn Xác định vận tốc cuốn
trong dây nhôm đường kính 2,1 mm khi có dòng 20 A chạy qua
Trang 35
A mol Al
Trang 36Bài III.3
Hỏi vận tốc cuốn trong dây bạc khi có dòng
với mật độ 150 mA/mm2 chạy qua Biết
mỗi nguyên tử bạc đóng góp 1,3 electron tự
do