Вариант 17

1. Теории теплопроводности Эйнштейна. В 1907г. Альберт Эйнштейн (1879-1955) применил идею квантов к теории теплоемкости. В квантовой теории теплоемкости Эйнштейна каждый атом (ион), находящийся в узле кристаллической решетки, рассматривается как квантованный осциллятор. Все осцилляторы колеблются с одинаковой частотой w. Предположение о том, что атомы колеблются независимо, неверно. Теория Эйнштейна. Из решения уравнения Шредингера для гармонического осциллятора следует, что он может находиться лишь в дискретных энергетических состояниях, разделенных энергией hw . Это значит, что он может поглощать энергию только малыми порциями, равными hw, и любой колеблющийся осциллятор( например маятник) может “выбирать” значения амплитуды своего колебания лишь из определенного набора разрешенных амплитуд. Теория Эйнштейна дает лишь качественно правильный ход теплоемкости при низких температурах. Количественного согласия с опытом удалось достигнуть Дебаю.

2. Плотность и термическое расширение. Плотностью металла d называется масса единицы объема этого металла. Зная массу m и объем V металла, можно вычис­лить d: d = m/V. Удельный объем V металла характеризует объем единицы массы этого металла и является, следовательно, величиной, обратной плотности: V = l/d.

Определение плотности металла сводится к определению массы и объема испытуемого образца. Масса измеряется при помощи аналитических весов. Что касается определения объема, то его можно производить двумя методами: пикнометрически и гидростатически. Пикнометрический метод сводится к определению объема вытесненной жидкости при по­гружении в нее испытуемого металлического образца. Точность нахождения объема этим методом определяется ценой деления используемой мензурки и четкостью края мениска жидкости в ней. В качестве жидкости, в которую погружается образец, следует выбирать бензол, спирт и тому подобные вещества, обладающие хорошей смачивающей способностью.

Модель из двух атомов, иллюстрирующая тепловое расширение:

Вариант 18

1. Теплопроводность металлов и сплавов. Теплопроводностью называется явление передачи энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Наибольшей теплопроводностью обладают металлы — она у них в сотни раз больше, чем у воды.

В массивную латунную шайбу вкручено пять стержней: стальной, латунный, алюминиевый, медный и железный. На каждом из стержней закреплены воском три спички. Греем шайбу на пламени спиртовки или свечи – через несколько секунд падает первая спичка: ближняя к шайбе на медном стержне. Тепло быстро распространилось по медному стержню и расплавило восковую подошву ближней к шайбе спички. Следующей будет спичка на алюминиевом стержне, потом – на латунном, железном… К этому моменту с медного и алюминиевого стержней упадет уже по нескольку спичек. Последней падает крайняя спичка на стальном стержне.

Чем меньше теплопроводность металла, тем больше опасность образования трещин при нагреве. Например, теплопроводность сталей, особенно легированных, в пять раз меньше теплопроводности меди и алюминия. С теплоемкостью связан расход топлива для нагрева заготовки до нужной температуры.

• A u1-неотожжен -99,9%

• Au2- отожжен в вакууме при 700⁰ С в течении 3ч.

• Au3- 99,999% -волочением прутка диаметром 3мм.

• Au4- отожжен в вакууме при 700⁰ С в течении 3ч.

• Au5- отожжен в вакууме при 700⁰ С в течении 3ч.+волочение

Теплопроводность углеродистой стали после закалки1,14 % С, 0,12% Si, и 0,20%Mn b1-780, b2-840, b3-900, b4- 1000⁰

2. Магнитотвердые магнитные материалы. Магнитотвердые материалы, напротив, имеют большую коэрцитивную силу, высокие значения объемной плотности энергии, малую магнитную проницаемость. К магнитотвердым материалам относятся стали с высоким содержанием углерода (ЕХ3, ЕВ6, ЕХ5К5), алнико - сплавы железа с алюминием, никелем, кобальтом, магнитотвердые ферриты, викаллой сплав железа с ванадием, соединения на основе редкоземельных элементов -самария, празеодима и др.