Дебая температура. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Дебая температура - характеристич. температура

твёрдого тела, вводимая соотношением:

где

- макс. частота колебаний кристаллич. решётки, определяемая из условий равенства числа колебаний, приходящихся на частотный интервал от 0 до

, полному числу колебат. степеней свободы решётки (см. Дебая теория).

При низких темп-pax

в кристалле возбуждаются только низкочастотные колебания, частота к-рых

. Эти колебания характеризуются линейной зависимостью частоты

от волнового вектора

, где с-скорость звука (см. Колебания кристаллической решётки). Исходным пунктом теории Дебая является распространение акустич. закона дисперсии на все частоты вплоть до предельной

. Поскольку длина звуковой волны должна быть велика по сравнению с постоянной решётки а, то предельная частота

по порядку величины равна:

. Следовательно, для Д. т. справедлива порядковая оценка:

где N - число элементарных ячеек, V - объём тела,

- число частиц в элементарной ячейке. Д. т. характеризует мн. свойства твёрдых тел: теплоёмкость ,тепло- и электропроводность, упругие свойства, уширение линии рентг. спектров и т. п. Д. т. является характерным масштабом, разделяющим область высоких температур

, в к-рой колебания кристаллич. решётки можно описывать классич. теорией и где, в частности, справедлив Дюлонга и Пти закон ,и область низких температур , где становятся существенными квантовомеханич. эффекты.

Д. т. обычно находят путём подгонки наблюдаемых значений уд. теплоёмкости к ф-ле, даваемой теорией Дебая, в точке, где величина теплоёмкости составляет половину от значения, соответствующего закону Дюлонга и Пти. Полученные таким путём значения Д. т. для нек-рых элементов приведены в табл. 1.

Для сложных кристаллич. решёток вводят т. н. ха-рактеристич. Д. т., к-рая подбирается так, чтобы соответствующие ф-лы правильно описывали наблюдаемые температурные зависимости, напр. теплоёмкости. При этом характеристич. Д. т. сама является функцией температуры. Эксперим. или теоретич. данные по теплоёмкости представляются в виде графика

от T. Значение характеристич. Д. т. при T=0 можно вычислить теоретически, зная упругие постоянные решётки. Сравнение Д. т., полученных по измерению

и вычисленных из упругих постоянных (табл. 2), позволяет получить информацию об особенностях межатомных связей и динамич. свойствах решётки кристалла.

Табл. 2. -Значения характеристической температуры Дебая при T=0 К

Литература по температуре Дебая

Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.


Табл. 1. - Температура Дебая для разных веществ
Элемент		Элемент		Элемент		Элемент
Li	400	Sn		In	129	Pd	275
Na	150	(серое)	260	Tl	96	Cd	120
К	100	(белое)	170	С (алмаз)	1860	Hg	100
Be	1000	As	285	Si	625	Cr	460
Mg	318	Bi	120	Ge	360	Mo	380
Ca	230	Ar	85	W	310	Pt	230
В	1250	Cu	315	Fe	420	La	132
Al	394	Ag	215	Со	385	Gd	152
Ga	240	Au	170	Ni	375	Pr	74
		Zn	234


Вещество	, К	(упр.), К	Вещество	, К	(упр.), К
Cu	345,2	344,4	Mg	404,6	385,8
Ag	226,0	226,4	Zn	305,5	328
Au	164,7	161,1	Ge	374,0	-
LiF	740,0	734,1	Si	674,8	-