 |
Рисунок 17: Действующая удельная теплота при теплопроводности
|
|
|
|
Рисунок 17: Действующая удельная теплота при теплопроводности
Рисунок 17 – это сравнение такого вида для меди, у которой числовой коэффициент уравнения 11-1 равен 24, 0, а теплопроводность выражена в ваттах см-2 град-1. Сплошные линии схемы представляют кривую удельной теплоты, относящуюся к теплопроводности меди, как определяется в предшествующем обсуждении. В целях сравнения первый сегмент обычной кривой удельной теплоты показан как пунктирная линия. Как в изображениях кривых удельной теплоты в предыдущих главах, высокотемпературное расширение верхнего сегмента кривой опущено, чтобы четче выделить значимые характеристики кривой. Как указывает схема, удельные теплоты, вычисленные из измеренных теплопроводностей, следуют теоретическим линиям в области вероятных погрешностей эксперимента, за исключением нижнего и верхнего концов первого сегмента, где кривые перехода обычного вида отражают отклонение удельной теплоты совокупности от удельной теплоты индивидуального атома.
На рисунке 18 представлены аналогичные данные для свинца и алюминия.
Паттерн, которому следуют три уже рассмотренных элемента, можно рассматривать как обычное поведение, свойственное большему числу элементов. Никакого полномасштабного исследования отклонений от базового паттерна еще не предпринято, но идею о природе отклонений можно получить из исследования действующей удельной теплоты хрома, рисунок 19. Здесь величины удельной теплоты и температуры в низкотемпературной области обладают лишь половиной обычной величины. Отрицательный начальный уровень удельной теплоты –1, 00, а не –2, 00. Температура нулевой удельной теплоты 16º К, а не 32º К. Начальный уровень верхнего сегмента кривой 2, 62, а не 5, 23. Но верхний сегмент модифицированной кривой пересекает верхний сегмент обычной кривой в точке Нила, 311º К. Выше этой температуры действующая удельная теплота хрома при теплопроводности следует обычному паттерну удельной теплоты, определенному в главе 5.
|
|
|
Рисунок 18: Действующая удельная теплота
при теплопроводности
Рисунок 19: Действующая удельная теплота
при теплопроводности
Другой вид отклонения от обычного паттерна, наблюдаемый в кривой для сурьмы, тоже показан на рисунке 19. Здесь начальный уровень первого сегмента – нуль, а не обычная отрицательная величина. Начальный уровень второго сегмента составляет половину величины 2, 62. Следовательно, сурьма сочетает два вида вышеупомянутого отклонения.
Как указывалось раньше, еще не определено, входят ли в константу k уравнения 11-1 любые коэффициенты, кроме коэффициента сопротивления. Решение данной проблемы осложняется широкой областью неопределенности в измерениях теплопроводности. Авторы подборок, из которых взяты данные для этой работы, оценили, что величины корректны лишь в пределах 5-10% для большей части температурной области, а некоторые неопределенности доходят до 15%. Однако согласование между нанесенными точками на рисунках 17, 18 и 19 и соответствующими теоретическими кривыми показывает, что большинство данных, представленных на схемах, точнее, чем указывали предыдущие оценки, за исключением величин алюминия в области от 200 до 300º К.
В любом случае мы находим, что у большинства элементов, включенных в предварительное исследование, эмпирическая величина коэффициента k в уравнении 11-1 и температурный коэффициент сопротивления находятся между 0, 14 и 0, 18. Также включены самые известные и наиболее изученные элементы, медь, железо, алюминий, серебро и так далее, и область величин k расширяется от 25, 8 для серебра до 1, 1 для сурьмы. Это позволяет предположить, что при удалении всех нарушающих влияний, таких как влияние загрязнения, эмпирический коэффициент k в уравнении 11-1 можно заменить чисто теоретической величиной k/r, где теоретически выведенная константа перевода k, где-то рядом с 0, 15 ватт см2 град-1, делится на теоретически выведенный коэффициент сопротивления.
|
|
|
Влияния загрязнения, ответственные за большую часть неопределенности в ходе измерений теплопроводности, еще более важны при очень низких температурах. По крайней мере, на первый взгляд представляется, что теоретическое развитие указывает на следующее: Теплопроводность должна следовать тому же виду кривой вероятности в области выше нулевой температуры, что и свойства, обсужденные в предыдущих главах. Однако во многих случаях измерения показывают минимум теплопроводности на какой-то очень низкой температуре, с подъемом ниже этого уровня. С другой стороны, некоторые элементы, доступные в крайне чистом состоянии, показывают небольшое влияние этого вида и следуют кривым, похожим на те, с которыми мы сталкивались в той же температурной области во время изучения других свойств. Похоже, это подтверждение общего правила, если больше образцов доступно в достаточно чистом состоянии. Следует отметить, что обычной высокой степени чистоты недостаточно. Как указывают данные авторов подборок, теплопроводности в области очень низкой температуры “высоко чувствительны даже к малым физическим и химическим изменениям образцов”.
|
|
|
