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Skizzieren Sie den Verlauf der spezifische Wärme als Funktion der Temperatur. Wie ist der Verlauf bei tiefer, wie bei hoher Temperatur? Wie berechnet man.

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Präsentation zum Thema: "Skizzieren Sie den Verlauf der spezifische Wärme als Funktion der Temperatur. Wie ist der Verlauf bei tiefer, wie bei hoher Temperatur? Wie berechnet man."—  Präsentation transkript:

1 Skizzieren Sie den Verlauf der spezifische Wärme als Funktion der Temperatur. Wie ist der Verlauf bei tiefer, wie bei hoher Temperatur? Wie berechnet man die innere Energie, wie die spezifische Wärme? Welche Näherungen werden im Debye-Modell gemacht? Wie gut ist die Debyesche Näherung?

2 Skizzieren Sie den Verlauf der spezifische Wärme als Funktion der Temperatur. Wie ist der Verlauf bei tiefer, wie bei hoher Temperatur? Grenzfälle: Tiefe Temperatur: Hohe Temperatur:

3 Wie berechnet man die innere Energie, wie die spezifische Wärme?

4 Welche Näherungen werden im Debye-Modell gemacht? Isotroper Festkörper 1 akustischer Phononenzweig Lineare Dispersion N Debye-Geschwindigkeit Debye-Frequenz Debye-Temperatur Debyesche Zustandsdichte

5 Wie gut ist die Debyesche Näherung? Frequenz / THz Zustandsdichte D ( ) Silizium 1,0 0,5 0,0

6 Wo spielt die Anharmonizität des Gitterpotentials eine wichtige Rolle? Mit welchem Experiment kann man die Phonon-Phonon-Wechselwirkung demonstrieren? Welcher Prozess bewirkt den Wärmewiderstand? Was ist ein N-Prozess, was ein U-Prozess? Skizzieren Sie die Temperaturabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit. Wie kann man die Teilbereiche verstehen?

7 Wo spielt die Anharmonizität des Gitterpotentials eine wichtige Rolle? Thermische Expansion Wärmewiderstand Unterschied zwischen adiabatischen und isothermen Konstanten ……..

8 Mit welchem Experiment kann man die Phonon-Phonon-Wechselwirkung demonstrieren? Schallwandler (1) Schallwandler (2) Schallwandler (3) (1) 10 MHz (2) 15 MHz (3) 25 MHz

9 Welcher Prozess bewirkt den Wärmewiderstand? Was ist ein N-Prozess, was ein U-Prozess? (100) (010) (110) (100) (010) (110) Phonon-Phonon-Streuung T1T1 T2T2 L Wellenvektor q Frequenz

10 Skizzieren Sie die Temperaturabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit. Wie kann man die Teilbereiche verstehen? Wärmeleitfähigkeit / W cm K Temperatur T / K NaF Tiefe Temperaturen Hohe Temperaturen

11 Bändermodell Skizzieren Sie den prinzipiellen Verlauf der Energiedispersionskurven der Elektronen. Wodurch unterscheiden sich Isolatoren und Metalle im Bändermodell?

12 Skizzieren Sie den prinzipiellen Verlauf der Energiedispersionskurven der Elektronen. Wellenvektor k x Energie E 0 Wellenvektor k x Energie E ~ 0 erweitert reduziert periodisch

13 Wodurch unterscheiden sich Isolatoren und Metalle im Bändermodell? 0 EFEF Energie E Leitungsband Valenzband EFEF 0 Metall 0 EFEF Leitungsband Valenzband Energie E EFEF 0 0 Wellenvektor k Ortskoordinate x Isolator Erdalkalimetalle ?

14 Wellenvektor k k [111] k [100] EFEF Energie E Richtungsabhängigkeit !

15 Supraleiter Welche Eigenschaften charakterisieren die Supraleiter? Wie sieht das Anregungsspektrum von Supraleitern aus? Wie hängt die Energielücke von der Temperatur ab? Wie kann die Energielücke experimentell nachweisen? Welche Konsequenzen hat die Existenz einer makroskopischen Wellenfunktion?

16 Welche Eigenschaften charakterisieren die Supraleiter? Verschwindender Widerstand Idealer Leiter Supraleiter Idealer Diamagnet

17 0 Zustandsdichte D s DnDn Energie E k Energie E k / Normierte Zustandsdichte D s / D n Pb/MgO/Mg Wie sieht das Anregungsspektrum von Supraleitern aus? Wie hängt die Energielücke von der Temperatur ab? Wie kann die Energielücke experimentell nachweisen?

18 Wie sieht das Anregungsspektrum von Supraleitern aus? Wie hängt die Energielücke von der Temperatur ab? Wie kann die Energielücke experimentell nachweisen? 0,0 0,2 0,4 0,6 0,81,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Normierte Temperatur T / T c Normierte Energielücke (T ) / (0) BCS-Theorie Indium Zinn Blei

19 ,01 0,1 1 Normierte rez. Temperatur T c / T Normierte spez. Wärme C / T c Vanadium Zinn BCS Spezifische Wärme Wie kann die Energielücke experimentell nachweisen?

20 Aluminium BCS 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,0 0,5 1,0 Normierte Temperatur T / T c Normierte Absorption s / n Ultraschallabsorption Wie kann die Energielücke experimentell nachweisen?

21 Spezifische Wärme Ultraschallabsorption Wärmeleitung Infrarotabsorption Tunnelkontakt-Spektroskopie …………………………..

22 Welche Konsequenzen hat die Existenz einer makroskopischen Wellenfunktion? Integrationspfad Quantisierung des Magnetflusses

23 Welche Konsequenzen hat die Existenz einer makroskopischen Wellenfunktion?

24 Halbleiter Wie hängt die elektrischen Leitfähigkeit eines dotierten Halbleiters von der Temperatur ab? Worauf beruht die Richtungsabhängigkeit des Stromflusses durch einen p-n-Übergang?

25 Wie hängt die elektrischen Leitfähigkeit eines dotierten Halbleiters von der Temperatur ab?

26 EFEF ELEL EVEV Energie E Elektronendichte log n Reziproke Temperatur EDED e e e Wie hängt die elektrischen Leitfähigkeit eines dotierten Halbleiters von der Temperatur ab?

27 Worauf beruht die Richtungsabhängigkeit des Stromflusses durch einen p-n-Übergang? Energie E p-Halbleiter n-Halbleiter Ortskoordinate x Energie E

28 p-dotiertn-dotiert Ortskoordinate x Energie E p-dotiertn-dotiert Ortskoordinate x Energie E Worauf beruht die Richtungsabhängigkeit des Stromflusses durch einen p-n-Übergang?

29 Dielektrische Eigenschaften Skizzieren Sie den Frequenzgang des Realteils der dielektrischen Funktion. Was versteht man unter Orientierungspolarisation? Was ist Relaxationsabsorption? Wie funktioniert ein Mikrowellenherd?

30 Skizzieren Sie den Frequenzgang des Realteils der dielektrischen Funktion. Mikrowellen infrarot sichtbar ultraviolett Röntgen Dipolanteil Ionischer Anteil Elektronischer Anteil Vakuum Kreisfrequenz / rad s Realteil der dielektrischen Funktion

31 Was versteht man unter Orientierungspolarisation? Temperatur T / K Dielektrizitätskonstante st Nitromethan CH 3 NO 2 Langevin-Debye-Gleichung

32 Was ist Relaxationsabsorption? Wie funktioniert ein Mikrowellenherd? Debye - Gleichungen

33 10 0,01 1 0,1 100 Dielektrische Funktion ', '' Relaxationszeit

34 0,02 0,00 0,01 0, Frequenz / Hz Dielektrischer Verlust tan CsCN Temperatur T / K Dielektrizitätskonstante ' 6,4 7,4 7,2 7,0 6,6 6,8 10 Hz 10 5 Hz

35 Magnetron bei 2,455 GHz Orientierungspolarisation + dissoziierte Moleküle Nur Wasser erwärmt sich, Eis lange Relaxationszeiten!


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