المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 12065 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية


Thermal Expansion and Heat Capacity  
  
1453   02:09 مساءاً   date: 6-9-2016
Author : Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 2 , p 45


Read More
Date: 28-7-2016 2257
Date: 11-8-2016 1255
Date: 29-8-2016 999

Thermal Expansion and Heat Capacity

a) Find the temperature dependence of the thermal expansion coefficient if the interaction between atoms is described by a potential

where λ is a small parameter.

b) Derive the anharmonic corrections to the Dulong–Petit law for a potential

where η is a small parameter.

SOLUTION

a) First solution: We can calculate the average displacement of an oscillator:

(1)

Since the anharmonic term is small, mλx3/3 << τ, we can expand the exponent in the integral:

(2)

where we set α ≡ K0/2τ. So,

(3)

Note that, in this approximation, the next term in the potential would not have introduced any additional shift (only antisymmetric terms do).

Second solution: We can solve the equation of motion for the nonlinear harmonic oscillator corresponding to the potential V0(x):

(4)

where is the principal frequency. The solution gives

(5)

where A' is defined from the initial conditions and A is the amplitude of oscillations of the linear equation. The average ⟨x⟩ over a period T = 2π/ω0 is

(6)

We need to calculate the thermodynamic average of ⟨x⟩:

(7)

Substituting A2(ε) =2ε/K0, we obtain

(8)

the same as before.

b) The partition function of a single oscillator associated with this potential energy is

(9)

So, the free energy F per oscillator is given by

(10)

where we approximated ln (1 – x) ≈ - x. The energy per oscillator may be found from

(11)

The heat capacity is then

(12)

The anharmonic correction to the heat capacity is negative.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.