المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
زكاة الذهب والفضة
2024-11-05
ماشية اللحم في الولايات المتحدة الأمريكية
2024-11-05
أوجه الاستعانة بالخبير
2024-11-05
زكاة البقر
2024-11-05
الحالات التي لا يقبل فيها الإثبات بشهادة الشهود
2024-11-05
إجراءات المعاينة
2024-11-05

انقراض الدولة الكيانية الفارسية وقيام الدولة اليونانية.
2024-10-24
معنى كلمة عتو
17-12-2015
Guild
11-7-2018
كشف كلوريد الحديديك Ferric chloride test
2024-07-07
مصائب الإِسراف والتبذير
10-10-2014
الشبهة البدوية والشبهة المقرونة بالعلم الإجمالي
15-6-2019

Einstein Specific Heat  
  
1177   05:08 مساءاً   date: 26-8-2016
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 46


Read More
Date: 6-9-2016 1188
Date: 4-9-2016 1199
Date: 14-8-2016 1193

Einstein Specific Heat

a) Derive an expression for the average energy at a temperature τ of a quantum harmonic oscillator having natural frequency ω.

b) Assuming unrealistically (as Einstein did) that the normal-mode vibrations of a solid all have the same natural frequency (call it ωE), find an expression for the heat capacity of an insulating solid.

c) Find the high-temperature limit for the heat capacity as calculated in (b) and use it to obtain a numerical estimate for the heat capacity of a V = 5 cm3 piece of an insulating solid having a number density of n = 6 × 1028 atoms/m3. Would you expect this to be a poor or a good estimate for the high-temperature heat capacity of the material? Please give reasons.

d) Find the low-temperature limit of the heat capacity and explain why it is reasonable in terms of the model.

SOLUTION

a) For a harmonic oscillator with frequency ω the energy

(1)

where

So,

(2)

b) If we assume that the N atoms of the solid each have three degrees of freedom and the same frequency ωE, then the total energy

(3)

The specific heat

(4)

c) In the high-temperature limit of (4) (hωE << τ), we have

(5)

In regular units

which corresponds to the law of Dulong and Petit, does not depend on the composition of the material but only on the total number of atoms and should be a good approximation at high temperatures, especially for one-component elements. Prom the numbers in the problem,

(6)

Therefore,

(7)

Note that, at high enough temperatures. Anharmonic corrections are usually negative and linearly proportional to temperature.

d) At low temperatures (4) becomes

(8)

The heat capacity goes to zero as exp (-hωE/τ) at τ → 0, whereas the experimental results give . The faster falloff of the heat capacity is due to the “freezing out” of the oscillations at τ → 0 given the single natural frequency ωE.




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.