Условие
Республиканская олимпиада 1999 11 класс № 3- Рассмотрите свойства идеального кристалла с кубической решеткой, образованного одинаковыми атомами массой
. Потенциальная энергия взаимодействия двух атомов зависит от расстояния между их центрами по закону
где- некоторые положительные константы. Выразите через параметры следующие характеристики кристалла:
а) плотность; б) удельную теплоту сублимации (перехода из кристаллического в газообразное состояние) ; в) модуль Юнга кристалла ; г) предел прочности на разрыв (максимальное механическое напряжение, который может выдержать кристалл без разрушения) - ; д) максимальное относительное удлинение кристалла до его разрушения ; е) линейный коэффициент термического расширения кристалла .
(Сила взаимодействия двух тел связана с потенциальной энергией соотношением, где - производная энергии по . При расчете всех характеристик можно учитывать взаимодействие атома только с его ближайшими соседями. Рекомендуем использовать приближенную формулу, справедливую при малых величинах :
в которой вы можете использовать столько членов, сколько требуется в конкретной ситуации. Увеличение размеров тела при нагревании описывается формулой, где - линейный коэффициент термического расширения).