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材料導(dǎo)熱的基本理論

更新時間:2021-01-29      點擊次數(shù):1573

氣體的傳熱是依靠分子的碰撞來實現(xiàn)的,在固體中構(gòu)成晶體的質(zhì)點都處在一定位置上,相互間有一恒定的距離,質(zhì)點只能在平衡位置附件作微振動,而不能像氣體分子那樣雜亂地自由運動,所以也不能像氣體那樣依靠質(zhì)點間的直接碰撞來傳遞熱能。固體中的導(dǎo)熱主要是由晶格振動的格波和自由電子的運動來實現(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(晶格振動對金屬導(dǎo)熱也有貢獻,只是相比起來是次要的),但在無機非金屬晶體如一般離子晶體的晶格中,自由電子極少,所以晶格振動是它們的主要導(dǎo)熱機構(gòu)。

   現(xiàn)假設(shè)晶格中一質(zhì)點處于較高的溫度狀態(tài)下,熱振動較強烈,而它的鄰近質(zhì)點所處的溫度較低,熱震動較弱。由于質(zhì)點間存在相互作用力,振動較弱的質(zhì)點在振動較強的質(zhì)點的影響下,振動就會加劇,熱振動能量也就增加,所以熱量就能轉(zhuǎn)移和傳遞,使整個晶體中熱量會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)然振動較強的質(zhì)點,也要受到鄰近振動較弱的質(zhì)點的牽制,振動會減弱下來,使整個晶體終趨于平衡狀態(tài)。在上述的過程中科院看到熱量是依靠晶格振動的格波來傳遞的。

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