Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Samenvatting

Summary Einstein and Debye Models of Solids

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
12
Geüpload op
11-04-2022
Geschreven in
2021/2022

This describes the Einstein and Debye models in explaining the behavior of the heat capacity of a solid.

Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

Einstein and Debye Models of Solids


April 11, 2022




1

, Classical Heat Capacity of Solids and the Dulong-Petit Law

Given a crystalline solid at high temperatures (including room temperature), its [total internal]
energy U , according to classical statistical mechanics, is equal to

U = 3N kB T (1)


where N is the number of atoms, kB = 1.38 × 10−23 J/K is the Boltzmann constant, and T is the
absolute temperature of the system. The expression in equation (1) is obtained from the Equipartition
Theorem, which states that each degree of freedom a system possesses contributes a total energy of
1
2 N kB T to the overall system. Assuming that each atom in the solid is connected to its neighboring
atom with a spring, each atom in the solid has three vibrational degrees of freedom, with three degrees of
freedom contributing to the mean kinetic energy and the remaining three degrees of freedom contributing
to the mean potential energy. This leads to a total of six degrees of freedom, giving us equation (1).

From the energy, we can obtain the expression for the constant-volume heat capacity CV of the
solid by using the expression
dU
CV = (2)
dT

Thus, the heat capacity of the solid is then given by

CV = 3N kB (3)


Equation (3) is known as the Dulong-Petit Law. The classical model predicts that the Dulong-Petit
Law is accurate at all temperatures. However, at low temperatures, the heat capacity of solids based on
experimental data are given by

CV = αT 3 + γT (4)


where α and γ are constants depending on the solid; γ = 0 for insulators and γ 6= 0 for conductors.
This is the shortcoming of the classical model. It is the direct violation of the experimental results and
the Third Law of Thermodynamics. Thus, we need to make use of quantum mechanics to explain the
behavior of the heat capacity of the solids at all temperatures.




2

Geschreven voor

Instelling
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
11 april 2022
Aantal pagina's
12
Geschreven in
2021/2022
Type
SAMENVATTING

Onderwerpen

$7.99
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
craigeganallistairtan

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
craigeganallistairtan University of the Philippines Diliman
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
-
Lid sinds
4 jaar
Aantal volgers
0
Documenten
3
Laatst verkocht
-

0.0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen