257

Zadanie 8.2.8

10 kg soli paramagnetycznej o temperaturze 0,23 K zamknięto w naczyniu próżniowym umieszczonym w stałym polu magnetycznym o natężeniu 10⁵ A/m. W wyniku niedoskonałości izolacji do układu dopłynęło 443 J ciepła. Obliczyć końcową temperaturę paramagnetyku zakładając, że spełnia on prawo Curie, zaś współczynniki mają wartości: C_c — 2,627* 10~⁴ m³-K/kg i A_c = 7,8 J-K/kg.

Odpowiedź: 2,8 K.

8.3. POLE ELEKTRYCZNE, DIELEKTRYKI

W dielektrykach (izolatorach elektrycznych) zewnętrzne pole elektryczne wywołuje polaryzację dielektryku, tj. niewielkie przesunięcie ładunków elektrycznych względem siebie. Przesunięcie ładunków powoduje, że na obu powierzchniach, nierównoległych względem pola zewnętrznego, indukują się ładunki elektryczne o przeciwnych znakach, tworząc ładunki powierzchniowe. Ładunki te nie wywołują na zewnątrz dielektryku żadnego pola elektrycznego. Natomiast we wnętrzu dielektryku wywołują pole elektryczne, które jest zawsze przeciwnie skierowane niż pole zewnętrzne.

Całkowity moment dipoli elektrycznych znajdujących się w jednostce objętości dielektryku jest polaryzacją dielektryku P. Wiąże się on z polem zewnętrznym E zależnością

P = e₀{e-l)E    (8.3.1)

gdzie e — względna przenikalność dielektryczna materiału dielektryku.

Równanie powyższe jest równaniem stanu dla dielektryku, ponieważ względna przenikalność elektryczna jest zależna od temperatury. Jeżeli zależność ta ma postać

(8.3.2)

e - 1

const

T to o takim dielektryku mówi się, że jest doskonały (energia wewnętrzna jest funkcją tylko temperatury).

Praca polaryzacji dielektryku wynosi

dL = -VEdP    (⁸-³-³)

gdzie V — objętość dielektryku.

Tożsamości termodynamiczne potrzebne podczas przemian w dielektrykach są następujące:

— ciepła właściwe

ty,

^dT)p

(8.3.4)

257