tài liệu vật lí chất rắn- bài tập chương 2

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...

Bài tập Chương II Bài II.1 Tính nhiệt dung riêng c tinh thể nhôm đồng theo lý thuyết nhiệt dung cổ điển Nhiệt dung tính theo lí thuyết cổ điển: C = 3Nk C: nhiệt dung 3N: số dao động tử /kg k: số Boltzman (1,38.10-23J/K) nhiệt dung riêng c tinh thể nhôm theo lý thuyết nhiệt dung cổ điển Tinh thể Al: mAl: 26,98.10-3 kg Số dao động tử: NA 6,02.10 23 Số nguyên tử Al/kg:  m Al 26,98.10 3  Số dao động tử = 3N  6,02.10 23 26,98.10 3  nhiệt dung riêng c tinh thể nhôm theo lý thuyết nhiệt dung cổ điển: C = 3Nk  6,02.10 23 26,98.10 1,38.10 23  924 J/kg.K 3 nhiệt dung riêng c tinh thể Cu theo lý thuyết nhiệt dung cổ điển Tinh thể Cu: mCu: 26,98.10-3 kg Số dao động tử: NA 6,02.10 23 Số nguyên tử Cu/kg:  m Cu 63,55.10 3  Số dao động tử = 3N  6,02.10 23 63,55.10 3  nhiệt dung riêng c tinh thể Cu theo lý thuyết nhiệt dung cổ điển: C = 3Nk  6,02.10 23 63,55.10 1,38.10 23  392 J/kg.K 3 Bài II.2 Xác định nhiệt dung đơn vị thể tích tinh thể AlBr3 theo lý thuyết nhiệt dung cổ điển Khối lượng riêng tinh thể Brômua nhôm  = 3,01.103 kg/m3 nhiệt dung riêng c tinh thể AlBr3 theo lý thuyết nhiệt dung cổ ñieån Tinh thể AlBr3: mAlBr3: (26,98 + 3.79,9).10-3kg = 266,68.10-3kg 6,02.10 23 NA Số phân tử AlBr3/kg:  m AlBr3 266 ,68.10 3 Số dao động tử phân tử AlBr3: 1phân tử gồm nguyên  Số dao động tử = 3N  3.4 tử 6,02.10 23 266 ,68.10 3  nhiệt dung riêng c tinh thể AlBr3 theo lý thuyết nhiệt dung cổ điển: C = 3Nk  3.4 6,02.10 23 266 ,68.10 1,38.10 23 374 J/kg.K 3  nhiệt dung riêng c đơn vị thể ti`ch tinh thể AlBr3 theo lý thuyết nhiệt dung cổ điển: CV =.C  3,01.103.374  125 740 J/m3.K  1,12M J/m3.K Bài II.3 Xác định nhiệt dung riêng độ thay đổi nội tinh thể Ni làm nóng từ T1 = 0oC đến T2 = 2000C Khối lượng tinh thể m = 20 g nhiệt dung riêng c tinh thể Ni theo lý thuyết nhiệt dung cổ điển Tinh thể Ni: mNi: 58,71.10-3 kg Số dao động tử: NA 6,02.10 23 Số nguyên tử Ni/kg:  m Ni 58,71.10 3  Số dao động tử = 3N  C = 3Nk  6,02.10 23 58,71.10 3 6,02.10 23 58,71.10 1,38.10 23  424 J/kg.K 3 độ thay đổi nội tinh thể Ni làm nóng từ T1 = 0oC đến T2 = 200oC U = mcT = 0,02.424.(200-0)  1700 J/kg.K v   h 2 h  p  k  2   hmax D  k h h 0,1hmax 0,1hD k 0,1D k p      v v vh v 0,1.100.1,38.10 = 1380  1025 N / sec 23 Bài II.9 Xác định vận tốc âm tinh thể có nhiệt độ Debye D = 300K a = 2,5 angstrom (bỏ qua tán sắc sóng tinh thể) hmax kD D   max  k h   2a Bỏ qua tán sắc sóng tinh thể:  v = const  max min Mà v =  v   max   kD h 1,38.1023.300  2.2,5.1010 6,62.1034  3127m / s Bài II.10 Nhiệt độ Debye Vonfram D = 310K Xác định bước sóng phonon tương ứng với tần số  = 0,1max Tính vận tốc âm trung bình Vonfram (bỏ qua tán sắc sóng tinh thể) Cho biết W kết tinh theo mạng LP I W kết tinh theo mạng lập phương I   Số nút mạng ô đơn vị là: nút   Khối lượng riêng W: 19,3 g/cm3 Khối lượng mol W: 183,85 g/mol  1cm3 W nặng: 19,3g 6,021023 hạt nặng: 183,85 g 23 6,02.10 19,3  chứa: hạt 183,85 183,85  hạt chiếm thể tích: cm3 23 6,02.10 19,3 1cm3 183,85  hạt chiếm thể tích: cm3 6,02.1023.19,3 Mà đơn vị W chứa hạt 2.183,85 hạt chiếm thể tích: cm3 6,02.1023.19,3 2.183,85  a = 6,02.1023.19,3  a = 3,16.108 cm o  a = 3,16 A o   2a  2.3,16  6,32 A v  max  6,32     0,1 0,1  0,1max o  63,2 A v   max  v   max    4084m / s hmax kD D   max  k h kD 1,38.1023.310  2.3,16.1010 h 6,62.1034 Bài tập Chương III Bài III.1 Moät mẫu tinh thể sắt có kích thước 10x2x3 mm3 Điện trở đo dọc theo chiều dài 1,62.10-4  Xác định độ linh động electron mẫu sắt Xem nguyên tử sắt đóng góp electron tự     n.e.u n2 Fe mol Fe NA  l u  ne R.S.2 Fe N e A mol Fe l R S l  RS Fe = 7870 kg/m3 mol Fe = 55,85.10-3 kg/mol 10.103  7860 4 3 3 1,62.10 2.10 3.10 6,02.1023.1,6.1019 55,85.103 m2 =3,79.10 -4 V.s Bài III.2 Mỗi nguyên tử nhôm đóng góp trung bình 3,5 electron dẫn Xác định vận tốc dây nhôm đường kính 2,1 mm có dòng 20 A chạy qua I j S j = nevd n  3,5 Al mol Al I  vd  Sne S  R Al = 2690 kg/m3 NA mol Al = 26,98.10-3 kg/mol I I  vd   Sne R 3,5 Al N e A mol Al =   1,05.103  20 2690 3,5 6,02.1023.1,6.1019 26,98.103 =1,72.10-4 m / s Bài III.3 Hỏi vận tốc dây bạc có dòng với mật độ 150 mA/mm2 chạy qua Biết nguyên tử bạc đóng góp 1,3 electron tự ... 107,9.10 20 10 20 4  104 NA k m 23 4 Q = 3 43 107,9.10 D NA 20 4  104  D = m .23 4.k 107,9.103 4.Q làm nóng 10g Bạc từ 10K lên 20 K cần nhiệt lượng Q = 0,71 J 6, 02. 1 023 20 4  104 0,1 .23 4.1,38.10... chiếm thể tích: cm3 6, 02. 1 023 .19,3 2. 183,85  a = 6, 02. 1 023 .19,3  a = 3,16.108 cm o  a = 3,16 A o   2a  2. 3,16  6, 32 A v  max  6, 32     0,1 0,1  0,1max o  63 ,2 A v   max  v... 6, 02? ??1 023 hạt nặng: 183,85 g 23 6, 02. 10 19,3  chứa: hạt 183,85 183,85  hạt chiếm thể tích: cm3 23 6, 02. 10 19,3 1cm3 183,85  hạt chiếm thể tích: cm3 6, 02. 1 023 .19,3 Mà ô đơn vị W chứa hạt 2. 183,85