§ 4. Общие выводы квантовой теории теплоемкости
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.
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
При высоких температурах (Т >> ), где
- характеристическая температура Дебая,
теплоемкость описывается законом
Дюлонга и Пти:
.При низких температурах (Т << ) применяем предельный закон Дебая:
т.е. теплоемкость пропорциональна кубу температуры
где
