Вътрешна енергия - твърдо тяло - Голямата енциклопедия на нефта и газа, статия, страница 1
Вътрешна енергия - твърда
Вътрешната енергия на твърдото тяло е сумата от енергията на вибрациите на частиците (от които се състои) и потенциалната енергия на взаимодействие между тях. Наличието на значителни сили на междуатомно (или йонно) взаимодействие в кристал води до факта, че вибрациите на частиците, образуващи кристала, обикновено са свързани. Въпреки това, при достатъчно високо T, когато вибрационната енергия стане доста значителна, частиците, образуващи кристала, могат да се считат за независими. [1]
Вътрешната енергия на твърдото тяло е сумата от енергията на вибрациите на неговите частици. [2]
Вътрешната енергия на твърдо тяло U е сумата от енергията на осцилаторното движение на частиците, разположени във възлите на решетката, и взаимната потенциална енергия на тези частици. [3]
Запасът от вътрешна енергия на твърдото тяло е запасът от вибрационна енергия на частиците, от които е изградено, както и тяхната взаимна потенциална енергия. [4]
Запасът от вътрешна енергия на твърдото тяло е запасът от вибрационна енергия на частиците, от които е изградено. По този начин топлинният капацитет е мярка за промяната в енергията на вибрациите на частиците с температурата. За всяка степен на свобода на една частица има средно енергия kT, където k е константата на Болцман. [5]
Пластичната деформация не предизвиква промяна във вътрешната енергия на твърдото тяло и следователно не изчезва дори след отстраняване на напрежението. [7]
Разглежда следните въпроси: вътрешната енергия на твърдите тела като функция на температурата и честотата, формулата на Нернст и Линдеман; определяне на честотата на трептене. [8]
Моделът дава добри стойности за равновесен обем, вътрешна енергия на твърдо тяло при стайна температура и донякъденай-лошите стойности на свиваемост и коефициенти на топлинно разширение. Трябва да се има предвид, че когато температурата се повиши и системата премине в разтопено състояние, резултатите от симулацията стават по-малко надеждни. Топлинните ефекти се дължат на вибрации на решетката, така че моделът на твърди йони не може да предостави точно количествено описание на термодинамичните свойства. Предварителните изчисления за течност [202] показват, че отчитането на електронната поляризация намалява несъответствието между теорията и експеримента. [9]
Процесът на нуклеация в такива системи се причинява от съществуването на хетерофазни флуктуации и тяхната концентрация е пропорционална на запаса от вътрешна енергия на твърдото тяло. Следователно се приема, че зависимостта на концентрацията на ядрата на нова фаза от температурата е подобна на зависимостта на топлинния капацитет на дадено твърдо вещество от температурата. Известно е, че енергията на активиране на процеса на растеж винаги е по-малка от енергията на активиране на процеса на нуклеация; следователно, след образуването на ядра, те незабавно растат. Процесът на растеж води до големи промени в структурата на материята. Нуклеацията и растежът са независими процеси, генерирани от колебания. [10]
Очевидно енергията на група dY осцилатори, характеризираща се с честоти от v до v dv, е равна на e - dY, а цялата вътрешна енергия на твърдо тяло е равна на сумата от подобни стойности за всички групи осцилатори и можем да заменим тази сума с интеграл. [единадесет]
Пластичната деформация се проявява забележимо при температура над температурата Tc и става преобладаващият тип деформация над температурата на провлачване Tg , Пластичните деформации не са придружени от промяна на вътрешната енергия на твърдото тяло и следователно не изчезват дори след отстраняване на напрежението. Плъзгането възниква при пластична деформациямакромолекулите една спрямо друга и редът на тяхното взаимно подреждане се променя значително. [12]
Изпаряването от твърдата фаза решава следните проблеми: сублимация; уравнение на Клапейрон; уравнение за налягането на парите, базирано на формулата на Нернст и Линдеман за вътрешната енергия на твърдо тяло; тройна точка на материята; общ критерий за принадлежност на веществата към твърда, течна и газообразна фази; Формула за парна еластичност на Dupre - Rankine; формула за парно налягане на Нернст; химическа константа. [13]
Някои от съображенията, които развих по отношение на вискозитета на течността, са по същество квантови, въпреки че се основават на старата квантова теория, приложена към радиацията от Планк и приложена към изчисляването на вътрешната енергия на твърдите тела от Дебай. [14]
Обикновено обемът на твърдото тяло се променя незначително и основната част от топлината отива за увеличаване на запаса от вътрешна енергия. Вътрешната енергия на твърдо тяло е сумата от кинетичната енергия на хаотичните топлинни вибрации на частиците, образуващи кристална решетка, и потенциалната енергия на взаимодействие на тези частици. Нагряването на тялото води до увеличаване на средните междинни разстояния в решетката (линейно и обемно разширение) и увеличаване на енергията на кристала. В този случай амплитудата на анхармоничните топлинни вибрации на частиците в кристалната решетка се увеличава и връзките между тях отслабват. Силното нагряване на твърдо вещество може да доведе до разрушаване на неговата кристална решетка и до преминаване на веществото от твърда фаза в течна или парна фаза. [15]