Hằng số điện môi của chất lỏng

β ε
ε ε
ε ε ε
β
ε
= = −
− +
1 1
2 3
d dT
r r
o r V
Trong đó
V
là hệ số giãn nở nhiệt của thể tích. Từ kết quả trên ta có kết luận tơng tự nh trong điện môi khí trung tính : hằng số điện môi giảm khi nhiệt độ tăng vì

có giá trị âm.

12.2.3.3 Hằng số điện môi của chất lỏng

Điện môi Thành phần
hoá học Bán kính phân tử
Hằng số điện môi
Hệ số khúc xạ ánh sáng
Khí trung tÝnh Helie He
1,12 1,000072 1,000035
Hydro H
2
1,35 1,00027 1,00014
Oxy O
2
1,82 1,00055 1,00027
Argon Ar 1,83 1,0056 1,0028 Nit¬ N
2
1,91 1,00058 1,00030
Oxit cabon CO
2
2,30 1,00099 1,00050 Metan CH
4
- 1,00095 1,00044
Elega SF
6
3,07 1,00191 1,000783
Kh«ng khÝ -
- 1,00059
- Khí cực tính
Amoniac NH
3
- 1,0066 1,000375
a Các điện môi lỏng trung tính
Đối với các điện môi lỏng trung tính chỉ có một dạng phân cực điện tử có
r
2
nằm trong khoảng từ 2 đến 2,5. Điện trờng cục bộ trong điện môi đợc tính nh đã trình bày trong phần Đ3.2.1 vì vậy chúng ta đợc phép sử dụng phơng
trình Clausius-Mossotti để xác định hằng số điện môi của chất lỏng trung tính. Để tìm hệ số nhiệt

của hằng số điện môi chúng ta đạo hàm hai vế của phơng trình Clausius-Mossotti tơng tự nh các trờng hợp trên. KÕt qu¶ cuèi cïng :
β ε
ε ε
ε ε ε
β
ε
= = −
− +
1 1
2 3
d dT
r r
o r V
Chóng ta thÊy hằng số điện môi giảm khi nhiệt độ tăng vì
âm.
b Các điện môi lỏng cực tính
Trong các điện môi cực tính, tồn tại hai dạng phân cực là phân cực điện tử và phân cực lỡng cực. Dạng phân cực lỡng cực đóng vai trò quan trọng trong các điện môi trung tính mạnh, nên công thức tính điện trờng cục bộ không còn
giá trị. Để tính hằng số điện môi của những chất lỏng trung tính, một số lý thuyết có thể kể đến là lý thuyết của Onsager, Debye, Frenkel-Kirkwood. VÝ dơ víi lý thut cđa theo Frenkel-Kirkwood ta cã :
ε ε
α
r o
e m
n p C
kT =
+


3
2 3
2
trong đó C là hệ số cấu trúc. Trong trờng hợp các điện môi lỏng trung tính, quan hệ
r
T phụ thuộc vào khả năng định hớng của các phân tử lỡng cực. Hệ số nhiệtcủa hằng số điện môi có thể nhận các giá trị âm và dơng tuỳ thuộc nhiệt độ.
Thật vậy, ban đầu ở nhiệt độ thấp khi nhiệt độ tăng, do độ nhớt của chất lỏng giảm làm cho các phân tử lỡng cực dễ định hớng hơn dới tác dụng của điện trờng ngoài. Vì vậy có thể hình dung là hằng số điện môi tăng. Ngợc lại,
nhiệt độ cao chuyển động nhiệt mạnh mẽ lại cản trở sự định hớng của các phân tử lỡng cực và do đó hằng số điện môi giảm. Nh vậy trên quan hệ
r
T có điểm cực trị. Điều giải thích này phù hợp với kết quả thực nghiệm hình 5-14.
Hình 5- 11 : Sự định hớng của các lỡng cực còn phụ thuộc vào tần số của điện trờng bên ngoài tức là ảnh hởng đến hằng
số điện môi. ở tần số thấp, các lỡng cực định hớng kịp với sự thay đổi của điện trờng, do đó
r
lớn nhất và có giá trị bằng
một chiều
c
. ở tần số cao, các lỡng cực không định hớng kịp với sự thay đổi của điện trờng. ở tần số cực cao có thể hình dung là các lỡng cực hoàn toàn đứng yên, do đó
r
giảm và tiến tới giá trị hằng số điện môi của phân cực điện tử

.

12.2.3.4 Hằng số điện môi của chÊt r¾n