이항 정리 방정식들에 따른 금속의 정용 열 용량 식들과 그들의 역학 (Heat Capacity Equations of Metals at Constant Volume Based on Binomial Theorem Equations and Their Mechanics)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 60권 / 7호 / 729 ~ 740페이지
· 저자명 : 김대겸, 이영백, 김태원

초록

한 금속 무더기(cluster) 원자들에서 들 뜨지 않은 세 입자(epn:electron, proton, neutron 들의 첫머리 글자) 들의 최대 수(g1 =Z/n)에 대한 열 들뜸 등온선(isotherm) 식들을 에너지 준위들에 따른순차적인 이항방정식들을 곱함에 의하여 온도의 함수로 유도하였다.
그들로부터 보다 낮은 열에너지 준위들의 기하평균 정적 열 용량 식들을차례로 나타냈다. 이 후자들로부터 5 에너지 준위들에 따른 기하평균정적 열 용량(Cν : JK-1mol-1) 식, Cν 5=5√Cl1 Cl2 Cl3 Cl4 Cl5이 금속들의 정압 열용량(Cp : JK-1mol-1)의 실험 데이터에 가장 잘 맞았다. Ag을비롯한 여러 금속들(Cu, B, Ni, Pd)의 에너지 준위들의 수들은 4보다는크고 5보다는 작다. 유도들에서 epn이 동시적인 열 들뜸이 광자의기본적인 단위가 된다는 가정을 하였으며, 계산적으로 확인하였다.
볼츠만 상수, kB(JK-1energy level-1)는 금속 원자에 있는한 에너지 준위의 평균 비열, □이 된다. 그때kK (JK-1photon-1)는 수학적으로 금속 원자에 있는 모든epn들에 대한 한 광자의 평균 비열임을 발견하였다. 각 열 에너지 준위는 금속 덩어리가 만들어질 때, 똑같은개수의 들뜨지 않을 궤도 epn들□을 갖는다. 그때 자유중성자들로 만들어진 속(core) epn들은 1 보다 작은 부가적인 에너지레벨들로 작용하였다. 에너지 준위들은 스핀들의 형태에 따라 똑 같은 4그룹들을이루며, 그 스핀들의 형태는 ←←,→←,←→→→,로 가정된다. 여기서 ←←epn은 전자와 양성자(+중성자)의 스핀 방향들이 구(sphere)인 원자의밖으로 향하며, →← epn에서는 전자의 스핀은안으로 양성자(+중성자) 스핀은 밖으로 향하며,←→epn에서는 전자의 스핀은 밖으로 양성자(+중성자) 스핀은 안으로 향하며,→→ epn에서는 전자와 양성자(+중성자)의 스핀방향들이 안으로 향한다. 그때 소수적인 에너지 준위의 수(n)가 데이터맞추어 보기에서 허용되었다. 본 연구에서 구한 금속들의 포화 온도,Tss (K)들은 θDs (Debye 특성 온도: K)들보다 훨씬 낮기때문에, 그들 자신들이 연속체 식들인 이항정리 식들의 곱에 의한 유도는연속체 이론에 더욱 합당하였다.

영어초록

The thermal excitation isotherm equations for a maximum three particles (an electron(e), its proton(p) and its neutron(n); epn) number (g1 = Z/n) of each energy level in metal atoms are derived as a function of temperature by multiplying sequential binomial theorem equations according to the energy levels. From those equations, the geometric mean heat capacity equations at constant volume of the lower thermal energy levels are expressed in sequence. Among these, the geometric mean heat capacity equation at constant volume for five energy levels, Cν 5=5√Cl1 Cl2 Cl3 Cl4 Cl5, had the best fitting to the experimental heat capacity data at constant pressureCp. The numbers of the energy levels of many metals (Cu, B, Ni, Pd), headed by Ag, are larger than four and smaller than five. In the derivations,we assumed and confirmed by computation that three particles (epn) in a metal atom is the basic unit for synchronized thermal excitation. The Boltzmann constant, kB, is found to be an average specific heat capacity, □, an energy level in the metal atom. Then, k_k is mathematically found to be an average specific heat capacity of one photon for all epns in the metal atoms. Each thermal energy level has the same number of average unexcited orbital epns □ when the clusters are composed of metals.
The core sets made of free neutrons react as if they are equal to or less than one additional energy level. The energy levels are grouped according to the forms of the spins, and the four kinds of the energy level spins are←←,→←,←→,→→. Here, for the ←← epn, the direction of the spins of the electron and its proton (+neutron) is outward from the sphere of the atom. In the →← epn, the direction of the spin of the electron is inward, and the spin of its proton (+neutron) is outward. In the ←→ epn, the direction of the spin of the electron is outward, and the spin of its proton (+neutron)is inward. In the →→ epn, the direction of the spins of the electron and its proton (+neutron) is inward. Then,a fractional energy level number is permitted in the data fitting.
Because the saturation temperatures, Tss, of the metals obtained in the present study are much lower than the Debye temperatures, θDs, the derivations through a multiplication of binomials that are themselves continuum equations satisfy the continuum theory.

참고자료

· 없음