Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 18.Problemas - Ex. 81
É possível fazer um sólido cristalino que tenha uma espessura de apenas uma camada de átomos. Esse cristal ‘bidimensional’ pode ser criado depositando-se átomos sobre uma superfície extremamente plana. a) Caso os átomos desce cristal, qual deveria ser o calor especifico molar na vizinhanças da temperatura ambiente ? Forneça sua resposta como um múltiplo de R e em . b) Em temperaturas muito baixas, o calor especifico molar de um cristal bidimensional seria maior do que o resultado obtido na parte (a), menor ou igual a ele? Explique o por quê.
Passo 1
O princípio da equipartição diz que cada átomo tem uma energia cinética média de para cada grau da liberdade. Existe uma energia potencial média igual.
Os átomos em um sólido tridimensional têm três graus de liberdade e os átomos em um bidimensional sólido tem dois graus de liberdade.
Passo 2
- Da mesma maneira que a equação do sólido monoatômico ideal:
- A capacidade de aquecimento se comportaria qualitativamente como na Figura 18.21 do livro e a capacidade de aquecimento diminuiria com a diminuição da temperatura.
foi obtida, a capacidade de calor do sólido bidimensional seria .
Passo 3
Resposta
A temperaturas muito baixas, o teorema da equipartição não se aplica. A maioria dos átomos permanece em seu estado de energia mais baixo porque o próximo nível de energia mais alto não está acessível.