Тепловое возбуждение

В процессе образования кристалла происходит перекрывание внешних электронных облаков атомов по аналогии с образованием химической связи в молекулах. В соответствии с методом МО при взаимодействии двух атомных электронных орбиталей образуются две молекулярные орбиТали связывающая и разрыхляющая. При одновременном взаимодействии N микрочастиц образуется N молекулярных орбиталей. Величина N в кристаллах может достигать огромных величин (порядка 10 ). Поэтому и число электронных орбиталей в твердом теле чрезвычайно велико. При этом разность между энергиями соседних орбиталей будет ничтожно мала. Так, в кристалле натрия разность энергетических уровней двух соседних орбиталей имеет порядок 10 Дж. Таким образом, в кристалле металла образуется энергетическая зона с почти непрерывным распределением энергии, называемая зоной проводимости. Каждая орбиталь в этой зоне охватывает кристалл по всем его трем измерениям. Заполнение орбиталей зоны проводимости электронами происходит в соответствии с положениями квантовой механики. Так, из условий минимума энергии электроны будут последовательно заполнять все орбитали, начиная с наинизшей, причем на каждой орбитали в соответствии с запретом Паули может располагаться лишь два электрона с антипараллельными спинами. С повышением температуры за счет теплового возбуждения электроны будут последовательно перемещаться на более высокие энергетические уровни, передавая тепловую энергию с одного конца кристалла на другой и обеспечивая таким образом его теплопроводность. [c.82]

Итак, с точки зрения зонной теории металлические свойства проявляют те твердые тела, в кристаллах которых зона проводимости заполнена электронами лишь частично. При этом в переносе электричества будут участвовать не все электроны, находящиеся в зоне, а лишь те, для которых доступны незанятые орбитали с низкой энергией. Так, при нагревании металла тепловое возбуждение перемещает электроны с низкой энергией на более высокие энергетические уровни и тем самым ограничивает их возможность участвовать в переносе тока. [c.75]

На рис. 24 показаны рассмотренные дефекты. Равновесная термодинамическая концентрация дефектов в реальных кристаллах зависит от температуры и вблизи точки плавления не превышает 10 . При температурах, далеких от точки плавления, концентрация дефектов еш,е меньше. Структурные дефекты могут образовываться в результате теплового возбуждения, воздействия элементарных частиц, рентгеновского и у-излучения, а также при выраш,ивании кристаллов из расплава, из газовой фазы и т. д. Необходимо [c.90]

Атомы щелочных и щелочно-земельных металлов при сильном тепловом возбуждении испускают кванты энергии, соответствующей видимой части спектра. Поэтому при внесении солей этих металлов в пламя горелки оно окрашивается в определенный цвет солями лития — в малиново-красный, натрия — в желтый, калия — в бледно-фиолетовый, рубидия — в рубиновый, цезия — в голубой, кальция — в кирпично-красный, стронция — в карминово-красный, бария — в желто-зеленый. Это свойство солей используется в пиротехнике для осветительных ракет и бенгальских огней при этом применяют нитраты как соли, отщепляющие при нагревании О2 и этим способствующие горению. [c.398]

Следует подчеркнуть, что избыточные компоненты в нестехиометрических соединениях неотличимы от собственных дефектов решетки, захвативших электрон при тепловом возбуждении кристалла. [c.279]

Полупроводники имеют такую же зонную структуру как изоляторы, и при 7 = 0 К ведут себя точно так же, т. е. не проводят электрический ток. Однако ширина запрещенной зоны у них относительно невелика, и при тепловом возбуждении заметное число электронов попадает из заполненной валентной зоны в пустую до этого (при О К) зону проводимости (см. рис. 7.6, в). При повышении температуры число таких электронов и как следствие электропроводность увеличиваются. Типичными полупроводниками являются упоминавшиеся выше кремний, германий, серое олово, имеющие структуру алмаза, но узкую запрещенную зону. [c.137]

Таким образом, падение электрической проводимости с ростом температуры (металлический ход проводимости) обусловлено уменьшением подвижности при практически неизменной концентрации электронов проводимости. Какая же потребуется температура для снятия электронного вырождения Это означает, что энергия теплового возбуждения должна по порядку величины совпадать с о- Например, у металлической меди ( о=7,10 эВ) температура, при которой снимается вырождение, приблизительно составляет 80 000 К- Между тем медь плавится при 1083 и закипает при 2595° С, т. е. в условиях существования твердой и жидкой меди не снимается энергетическое вырождение электронов. Это относится и к другим типичным металлам. [c.131]

Теперь мы вернемся к рассмотрению методов, благодаря которым достигается инверсия заселенности в некоторых типах лазеров, имеющих практическое значение. В этих механизмах важную роль играют процессы внутри- и межмолекулярного переноса энергии. Тепловое возбуждение не может, по определению, привести к инверсии в равновесной системе. Прямое поглощение света не может дать инверсию в простой двухуровневой системе, потому что падающее ( накачивающее ) излучение будет не только возбуждать нижнее состояние в верхнее, но и инициировать вынужденное излучение из верхнего состояния, вызывая уменьшение его заселенности. Однако для получения инверсии заселенности и, следовательно, лазерного действия может быть использована трехуровневая система. На рис. [c.142]

Помимо теплового воздействия на реагирующую систему, можно сообщить ей энергию активации и другими путями воздействие излучения (ультрафиолетовое, рентгеновское, 7-излучение) или электронный удар (электрический разряд). В этом случае энергия усваивается непосредственно отдельными молекулами, а не всей реагирующей массой, как при тепловом возбуждении. При синтезе некоторых полимеров излучение используется для возбуждения мономеров и перевода их в радикалы. [c.124]

Фононом называется квазичастица, соответствующая плоской монохроматической звуковой волне, возникшей при тепловом возбуждении системы. [c.141]

Число квазичастиц пропорционально Т, а их средняя энергия пропорциональная k T, поэтому связанная с тепловыми возбуждениями разность энергий жидкости в возбужденном, т. е. при Т > О и основном (при Т =0) состояниях пропорциональна Т . Следовательно, теплоемкость пропорциональна Т [c.258]

Такое описание относится к возбужденному состоянию кристалла. При температуре абсолютного нуля тепловое возбуждение кристалла отсутствует. Согласно классической механике, система находится в состоянии полного покоя, имеет минимум энергии, равный нулю. В квантовой механике такой ситуации быть не может. [c.14]

Мы утверждали (см. 1), что слабое тепловое возбуждение системы частиц, расположенных в пространстве при Т = О идеально правильно, строго периодически, можно разложить на отдельные независимые элементарные возбуждения. В этом параграфе мы рассмотрим это утверждение более подробно. Заметим, однако, что изучение динамики произвольной кристаллической решетки [14] является весьма трудным занятием и лишено наглядности. Поэтому мы упростим задачу и рассмотрим сначала малые колебания линейной цепочки одинаковых атомов. [c.101]

При рассмотрении фотопроводимости мы полностью пренебрегли влиянием ловушек и учитывали только центры рекомбинации. Ловушки (уровни прилипания [4]) захватывают носители только одного сорта и затем отдают захваченный электрон или дырку вследствие теплового возбуждения. Присутствие таких ловушек приводит к увеличению фототока, так как способствует увеличению эффективного времени жизни. Хотя на первый взгляд наличие ловушек можно считать желательным, на самом деле они [c.427]

Если ширина запрещенной зоны очень велика (больше 4 эВ), то электрическую проводимость в веществе (нагреванием или облучением) возбудить практически невозможно. Это объясняется тем, что энергия теплового возбуждения электронов при нагревании даже до температуры плавления (Е = /2 кТ ) недостаточна для преодоления зоны запрещенных энергий. Следовательно, при нагревании кристалл расплавится прежде, чем возникнет электронная проводимость. Такие вещества называются изоляторами. К их числу относятся, например, алмаз (АЕ = 5,1 эВ), кварц (АЕ = 5,2 эВ), многие типичные соли и т.п. [c.191]

Рассмотренные полупроводники, в которых заброс электронов через запретную зону связан только с тепловым возбуждением собственных атомов тела, называются собственными полупроводниками. [c.283]

Адсорбированные молекулы могут возвращаться в газ вследствие теплового возбуждения. Обозначим через отнесенное к единице площади число молей адсорбированных молекул вещества , которые возвращаются в газ с целиком покрытой молекулами вещества I поверхности за одну секунду тогда отнесенное к единице площади число молей вещества , возвращающихся в газ за секунду, равно [c.514]

Обобщая сказанное, можно отметить, что высокая ионизация в зоне реакции некоторых пламен (10 2 отрицательных частиц в 1 см ) по сравнению с равновесной (порядка 10 отрицательных частиц в 1 см ) объясняется главным образом присутствием в пламени мельчайших частиц сажистого углерода и некоторых радикалов, небольших количеств щелочных и щелочноземельных металлов, а также низкой величиной коэффициента рекомбинации. В дальнейшем с развитием теории горения, по-видимому, будет доказана особая роль ионизация в процессе воспламенения и горения. Под действием теплового возбуждения (подогрев горючей смеси) и, как следствие, усиления всех видов движения молекул облегчается ход процесса ионизации, особенно если в процессе подогрева появляются продукты с более низким потенциалом ионизации. [c.175]

Даже если можно построить полную энергетическую поверхность, это еще далеко не означает, что можно рассчитать абсолютную скорость химической реакции. Как было показано ранее, в реакциях принимают в общем случае участие вещества с широким спектром энергий теплового возбуждения. Поэтому необходимо применить методы статистической механики для расчета соответствующих статистических сумм веществ, принимающих участие в реакции, и активированного комплекса, рассматривая последний как обычную молекулу, за исключением вопроса о колебательной частоте вдоль координаты реакции. Таким образом, в теории переходного состояния вначале рассчитывают полную поверхность потенциальной энергии и на основании этого определяют форму активированного комплекса. Затем используют полученные длины связей, валентные углы и силовые постоянные для расчета соответствующих статистических сумм. Полагают, что реагирующие вещества находятся в равновесии с активированным комплексом, который с фиксированной скоростью распадается на продукты реакции. [c.310]

Из-за теплового возбуждения некоторое количество дефектов должно быть даже в чистых кристаллах при температурах выше абсолютного нуля. В самом деле, мы можем рассматривать как дефекты электроны, находящиеся на всех энергетических уровнях, кроме самого низкого, и соответствующие им дырки. [c.591]

Чтобы лучше пояснить изучаемое явление, напомним, что в газах все молекулы совершают тепловые хаотические движения с некоторой средней скоростью, определяемой температурой. При атом все молекулы имеют разную скорость около этой средней скорости. Разброс значений скоростей тем больше, чем выше температура. Довольно аналогичная картина наблюдается для электронного газа в металлах, только здесь средняя скорость определяется не температурой, а энергией уровня Ферми, но величина разброса по-прежнему связана с температурой. Разброс здесь возможен потому, что имеются незаполненные уровни энергии в полосе, на которые могут попасть электроны при разрыхлении их положений в полосе проводимости за счет теплового возбуждения. [c.215]

Свечение пламени вызывается в основном термическим излучением, происходящим в результате теплового возбуждения зтомов, и в меньшей степени химическим излучением (люминесценция). Интенсивность термического излучения зависит от способности излучающих веществ поглощать свет. [c.124]

Потенциальная кривая эндотермически хемосорбированного атома или молекулы характеризует эти частицы в возбужденно.м состоянии (нормальное состояние соответствует физической адсорбции). Слои солей, а также окиси цезия в отличие от поверхностей металлов адсорбируют цезий в виде атомов, а не в виде ионов. Ионизация адсорбированных атомов может происходить в результате поглощения света [138] или теплового возбуждения [139]. [c.86]

На рис. 21 показаны потенциальные кривые для адсорбции цезия на поверхности фтористого кальция. Из приведенных данных следует, что адсорбция иона цезия представляет собой эндотермический процесс. При поглощении света с определенной длиной волны происходит переход из минимума В в точку Р на верхней кривой и одновременно освобождается электрон, который может отводиться в виде фотоэлектрона. Этим фотоионизацион-ным процессом полностью объясняется избирательный фотоэлектрический эффект [46], Под влиянием теплового возбуждения [c.87]

Пусть движение ионов металла происходит под действием теплового возбуждения и приложенного поля. Отдельные ионы могут в этом случае приобрести энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера и продвинуться к границе оксид—электролит. Если влияние границ металл/оксид и оксид/электролит отсутствует, то движение ионов внутри оксида требует преодоления потенциальных барьеров, схематически показанных на рис. 4.42. Если расстояние между соседними междоузлиями принять равным 2а и предположить, что ионы в междоузлиях совершают гармонические колебания с частотой V, то вероятность перехода иона из од1юго междоузлия в другое в отсутствие внешнего поля пропорциональна величине [c.274]

В периодической системе элементов к металлам относят элементы I, II и III групп, кроме В, элементы IV группы, кроме С и 51, V группы, кроме Ы, Р, Аз, элементы побочных подгрупп VI, VII, VIII группы, а также лантаноиды и актиноиды, т. е. в периодической системе подавляющее большинство элементов (около 80%) —металлы. Металлы в реакциях окисления — восстановления проявляют восстановительные свойства, отдавая свои электроны, переходят в положительно заряженные ионы. Отрицательно заряженных ионов они не образуют. Отрыв наружных электронов у атомов металлов может быть осуществлен не только в ходе химических реакций, но и в процессе термоэлектронной эмиссии — испускания электронов нагретыми телами в результате теплового возбуждения электронов в этих телах — и фотоэлектрического эффекта (или фотоэффекта), когда под действием освещения происходит выход электронов из металлов. Металлы при этом заряжаются положительно. [c.85]

Если ширина запрещенной зоны очень велика (больше 4 эВ), то электрическую проводимость в веществе (нагреванием или облучением) возбудить практически невозможно. Это объясняется тем, что энергия теплового возбуждения электронов при нагревании даже до температуры плавления недостаточна для преодоления зоны запрещенных энергий. Следовательно, при нагревании кристалл расплавится прежде, чем возникнет электронная проводимость. Такие вещества называются изоляторами. К их числу относятся, например, алмаз (Д = 5,1 эВ), кварц (Д = = 5,2 эВ), многие типичные соли и т. п. При воздействии на изолятор электрических полей очень высокой напряженности в них наблюдается так называемое явление лавинного пробоя, который связан фактически с разрушением кристаллической решетки изолятора. Естественно, что возникающая при этом электрическая фоводимость не характеризует данное вещество, поскольку механизм ее соверщенно иной. [c.311]

Пусть в конденсированной фазе (например, кристалле) имеются только заполненные (валентные) и незаполненные (пустые) зоны. Если ширина запрещенных зон и велика (порядка 10эВ), эта фаза — диэлектрик. Но если /S.u мала (порядка 1 эВ), то в результате теплового возбуждения часть электронов валентной зоны будет преодолевать энергетический барьер. Поэтому валентная зона станет незаполненной, а пустая зона получит некоторое число электронов. Обе зоны станут зонами проводимости. При повышении температуры число электронов, переходящих из нижней зоны в верхнюю, будет быстро расти. Концентрация носителей тока будет увеличиваться пропорционально [c.163]

Диффузионный поток и поток импульса в этой теории тесно связаны между собой. Для перескока молекулы в вакансию требуется тепловое возбуждение. Отношение числа возбужденных молекул к невозбужденным определяется множителем Больцмана рд дд — свободная энергия возбуждения. Отсюда появляются экспоненциальные зависимости коэффициентов самодиффузии и вязкости от температуры среды. На рис. 54 сплошной линией представлена зависимость коэффициента самодиффузии воды от температуры, измененная по Т-метке (диффузия НТО в Н2О (Уанг, 1965), и текучесть воды (Стокс н Миллс, 1965) 1/т1, нормированная к значе 1ию О в точке Т = 0°С. Как видно из рис. 54, такой подход обоснован лишь в первом приближении. [c.124]

В обзоре Н. А. Нечитайло и Г. Б. Равича [101] сообщается, что по данным [205,265, 266, 267, 280, 308, 317, 364] вращение цепочечных молекул является не свободным, а затрудненным и описывается следующим образом. Под влиянием теплового возбуждения молекулы осуществляют поворот вокруг своих осей, проходя через ряд эквивалентных равновесных положений. В каждом из них молекула находится нешгорый промежуток времени и, проходя последо- [c.76]

Химический процесс в очень редких случаях идет самопроиз-, вольно при простом смешении реагентов. Пример — взаимодействие растворов электролитов или рекомбинация свободных радикалов. Чтобы инициировать химический процесс, будь то получение продуктов органического или неорганического синтеза, химическая переработка минерального сырья или топлива в двигателях внутреннего сгорания, как правило, необходима активация реакционной смеси. Принято считать, что благодаря активации молекулы газовых смесей атомы или ионы твердых тел переходят в возбужденное состояние — становятся реакционноспособными. Самый простой, но вместе с тем не всегда эффективный способ активации связан с нагревом, т. е. подведением тепловой энергии. Недостатком теплового возбуждения является то, что оно дает по-разному возбужденные молекулы реагентов, что, в свою очередь, делает их неравноценными друг другу в энергетическом отношении и способными взаимодействовать с образованием целого спектра, или набора химических продуктов. Тем самым утрачивается возможность осуществить селективный химический процесс с максимальным выходом целевого продукта. Это, в свою очередь, создает немало трудностей, начиная с необходимости отделения целевого продукта от побочных и кончая проблемой использования последних. [c.89]

Циклопропан, естественно, не имеет конформаций. Циклобутан и цик-лопентан имеют преимущественно плоскую структуру. Вращение в этих молекулах вокруг С-С-связей ограничено. Однако за счет изменения колебательных состояний атомов и атомных группировок создается возможность образования многих неустойчивых пространственных форм молекул. В отличие от теплового возбуждения колебательных сосстояний молекул (ИК-спектроскопия, спектроскопия комбинащюнного рассеяния, электронно-ко-лебательные спектры), которые возникают в возбужденных молекулах, конформации тщклов возникают в основном энергетическом состоянии молекул 34 [c.34]

ГИИ этой зоны 11 11ос гедующей (пустой) зонами невелик. Поэтому уже при комнатных температурах некоторое количестао электронов аа счет теплового возбуждения перебрасывается в квантовые ячейки пустой зоны, где эти электроны ведут себя совершенно точно так же, как электроны проводимости в металлах (где понятие валентной лоны я зоны проводимости совпадают). Поэтому эта первая пустая зона в полупроводниках носит название зоны проводимости. Механизм электропроводности и электронной теплопроводности здесь такой же, как в металлах главное же различие заключается в том, что число таких электронов проводимости мало и эффект от них невелик роме того, эффект должен по определенной закономерности увеличиваться с температурой, связанной с увеличенным перебросом. Поэтому температурная зависимость ЭТИХ свойств у металлов и полупроводников резко различна. [c.204]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология