ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ - Лекции по физике твердого тела

При подводе теплоты ее поглощение происходит благодаря колебаниям атомов.

Если частота колебаний возрастает, то увеличивается и энергия взаимодействия между атомами.

r0  - расстояние между атомами.

У кристаллов с ковалентной связью (анализ натрия, кремния, нитрида кремния), впадина потенциальной кривой имеет острый пик и ее симметричность высока. Поэтому несимметрия не увеличивает потенциальной энергии, атомы совершают практически симметричные колебания и термическое расширение твердого тела мало. У ионных кристаллов и металлов впадина потенциальной кривой неглубока и малосимметрична, что приводит к изменению расстояния между атомами и соответственно значения теплового расширения.

Тепловое расширение твердых тел определяется коэффициентом термического расширения. При расширении в одном направлении используется коэффициент термического линейного расширения.

Объемное расширение определяется коэффициентом термического объемного расширения:

Для кубических кристаллов:                    .

Для анизотропных кристаллов  .

Коэффициент термического линейного расширения связан с теплоемкостью твердых тел.

где Г – константа Грюнайзена.