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材料導(dǎo)熱的基本理論

閱讀:565      發(fā)布時(shí)間:2021-1-29
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  氣體的傳熱是依靠分子的碰撞來(lái)實(shí)現(xiàn)的,在固體中構(gòu)成晶體的質(zhì)點(diǎn)都處在一定位置上,相互間有一恒定的距離,質(zhì)點(diǎn)只能在平衡位置附件作微振動(dòng),而不能像氣體分子那樣雜亂地自由運(yùn)動(dòng),所以也不能像氣體那樣依靠質(zhì)點(diǎn)間的直接碰撞來(lái)傳遞熱能。固體中的導(dǎo)熱主要是由晶格振動(dòng)的格波和自由電子的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在金屬中由于有大量的自由電子,而且電子的質(zhì)量很輕,所以能迅速地實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞,因此金屬一般都具有較大的熱導(dǎo)率(晶格振動(dòng)對(duì)金屬導(dǎo)熱也有貢獻(xiàn),只是相比起來(lái)是次要的),但在無(wú)機(jī)非金屬晶體如一般離子晶體的晶格中,自由電子極少,所以晶格振動(dòng)是它們的主要導(dǎo)熱機(jī)構(gòu)。
 
  現(xiàn)假設(shè)晶格中一質(zhì)點(diǎn)處于較高的溫度狀態(tài)下,熱振動(dòng)較強(qiáng)烈,而它的鄰近質(zhì)點(diǎn)所處的溫度較低,熱震動(dòng)較弱。由于質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力,振動(dòng)較弱的質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)較強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的影響下,振動(dòng)就會(huì)加劇,熱振動(dòng)能量也就增加,所以熱量就能轉(zhuǎn)移和傳遞,使整個(gè)晶體中熱量會(huì)從溫度較高處傳向溫度較低處,產(chǎn)生熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。加入系統(tǒng)是熱絕緣的,當(dāng)然振動(dòng)較強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn),也要受到鄰近振動(dòng)較弱的質(zhì)點(diǎn)的牽制,振動(dòng)會(huì)減弱下來(lái),使整個(gè)晶體終趨于平衡狀態(tài)。在上述的過(guò)程中科院看到熱量是依靠晶格振動(dòng)的格波來(lái)傳遞的。

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