Cuando un objeto se calienta, la energía es absorbida por la vibración, la traslación y la rotación de las moléculas. ¿Cómo se aplica este calentamiento a los electrones?
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GiorgioP
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La calefacción se aplica a todo el sistema de núcleos y electrones). Sin embargo, debido a la gran diferencia de masa entre los núcleos y los electrones (más de 1800), y teniendo en cuenta que la descripción correcta de la dinámica a nivel atómico es proporcionada por la mecánica cuántica (QM), la forma en que un aumento de la energía total se distribuye entre los diferentes grados internos de libertad es bastante complejo.
Si translaciones, rotaciones y vibraciones de las moléculas que podrían ser aproximada por el límite clásico de QM, equipartition teorema asegura que en el equilibrio el promedio de la energía asociada con estos movimientos sería el mismo para cada grado de libertad. Ya para más compleja de movimientos (difusión, el movimiento de defectos) las cosas son más complicadas, incluso a nivel de la mecánica clásica.
En el caso de los electrones, pero, en algunas régimen también por las vibraciones y rotaciones, QM proporciona la única descripción correcta del sistema. La mecánica cuántica permite que se comparta el incremento de la energía también entre cuántico grados de libertad. Sin embargo, en una más restringida de manera que la mecánica clásica. Los detalles son dependiente del sistema. Sólo para dar un ejemplo, en el caso de una simple metal, como los álcalis, parte de los electrones seguir de cerca el movimiento iónico, por lo que su presencia puede ser absorbido en un aumento de la iónica efectiva de la masa. El resto (electrones de valencia) se comportan muy de cerca, como un ideal de Fermi de gas: la mayoría de ellos son inertes a un aumento de la energía, pero aquellos cuya energía está cerca de la energía de Fermi por un par de $k_BT$.
Eldon Peralto
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Los electrones juegan un papel clave en cómo el calor de la energía fluye a través de un material, especialmente el libre y móvil de los electrones en los metales donde se contribuye a la alta conductividad de calor. Cuando un cuerpo sin electrones libres se calienta, el calor se transfiere la energía de los átomos de los átomos, principalmente, por la simple vibración de las partículas dentro de su esfera de libertad, y la intensidad de la vibración depende de la cantidad de energía es absorbida. La calefacción también hace que los electrones en órbita alrededor de los núcleos, que ha obtenido el calor de la energía de elevarse a un nivel de energía más alto, y como los átomos fresco, estos electrones vuelven a su estado fundamental, la liberación de fotones en el proceso en forma de radiación infrarroja de la materia.
En los materiales con los electrones libres de zoom alrededor, la historia se toma un par de pasos más allá. La transferencia de energía es mayor y acelerado por estos electrones libres ganar energía y transferencia más allá de la simple vibración atómica sería porque no tienen un ilimitado campo de la libertad que se puede explorar en la red, por lo que en realidad el transporte de la energía. Los electrones tienden a alejarse de una región de mayor energía a una región de baja energía (como prácticamente todas las cosas que hacer), y esto ayuda a orientarse en la dirección del movimiento hacia el más frío de la región del material, aumentando la velocidad de transferencia de calor.
KR136
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En un sólido no existen vibraciones colectivas llamado fonones. Hay fonones acústicos en el que los átomos se mueven como un todo, por lo que la densidad varía. Luego están los fonones ópticos en el que los electrones de valencia se mueven en dirección opuesta a la de sus iones. Uno puede distinguir longitudinal y transversal de la óptica de los fonones. Para temperaturas razonables, que está por debajo de la fusión, es el fonones que están involucrados en el calentamiento del sólido. Solo atómica excitaciones son relevantes a una temperatura mucho más alta gama.
Digiproc
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