演示文稿第六章材料的熱學(xué)性能

（優(yōu)選）第六章材料的熱學(xué)性能目前一頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)定義：由于材料及其制品都是在一定的溫度環(huán)境下使用的，在使用過程中，將對(duì)不同的溫度做出反映，表現(xiàn)出不同的熱物理性能，這些熱物理性能稱為材料的熱學(xué)性能。第六章材料的熱學(xué)性能目前二頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)熱容（thermalcontent）熱膨脹（thermalexpansion）熱傳導(dǎo)（heatconductivity）等本章目的就是探討熱性能與材料宏觀、微觀本質(zhì)關(guān)系，為研究新材料、探索新工藝打下理論基礎(chǔ)熱學(xué)性能目前三頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)熱膨脹的利用自控調(diào)溫劑

溫度控制閥

熱敏蠟

目前四頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)熱膨脹的避免石英陶瓷快速模具陶瓷閥目前五頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)熱傳導(dǎo)材料熱傳導(dǎo)膠帶

鋁合金散熱器

導(dǎo)熱油目前六頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)復(fù)合玻璃纖維板（保溫材料）暖通空調(diào)領(lǐng)域的早期應(yīng)用，主要發(fā)揮了它作為保溫材料的熱學(xué)性能。

保溫材料保溫氈保溫材料硅酸鋁制品

目前七頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)1、熱容當(dāng)加熱一個(gè)物體時(shí)，它的溫度會(huì)升高。不同物體升高相同溫度所需要的熱量是不一樣的。有的物體加熱到某一溫度比較容易，而另一些物體卻需要較大的功率和較長的時(shí)間。而不同物體之間即使相同質(zhì)量，升溫的難易也是不一樣的，取決于物體的本質(zhì)。熱容：是物體溫度升高1K所需要增加的能量。

（J/K）沒有相變或化學(xué)反應(yīng)目前八頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)顯然，質(zhì)量大的物體比質(zhì)量小的物體難以升溫，所需要的熱量與質(zhì)量有關(guān)。定義單位質(zhì)量的熱容為比熱容，用小寫字母c表示，單位

J/(kg.K)

或J/(g.K)

定義1mol材料的熱容稱為摩爾熱容，用Cm表示，單位J/(mol.K)

1.1熱容的定義目前九頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)平均比熱容：單位質(zhì)量的材料從溫度T1到T2所吸收的熱量的平均值

比定壓熱容：1mol材料加熱過程在恒壓條件下進(jìn)行時(shí)，所測(cè)定的比熱容比定容熱容：1mol材料加熱過程在恒容條件下進(jìn)行時(shí)，所測(cè)定的比熱容溫度差越大精確度越??！

式中：Q＝熱量，U＝內(nèi)能，H＝U+pV熱焓。目前十頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)可以看到Cp比Cv多了體積膨脹一項(xiàng)，所以Cp>Cv。根據(jù)熱力學(xué)第二定律可以導(dǎo)出：式中：V0＝摩爾容積，＝體膨脹系數(shù)（expansioncoefficient），＝壓縮系數(shù)（compressioncoefficient）。目前十一頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)Cp測(cè)定比較簡單，但是Cv更有理論意義，可以直接由體系能量增量計(jì)算。試驗(yàn)中一般很難保證體積不變，所以實(shí)際測(cè)量得到的都是Cp恒壓熱容。不過對(duì)于固體材料CP與CV差異很小，但是到高溫處差異就比較明顯熱容隨溫度變化？目前十二頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)熱容隨溫度變化規(guī)律高溫區(qū)

Cv變化平緩低溫區(qū)

Cv∝T3溫度接近0KCv∝TCv隨著溫度變化的實(shí)質(zhì)？——熱容理論目前十三頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)1.2熱容理論熱容來源于受熱后點(diǎn)陣離子的振動(dòng)加劇和體積膨脹對(duì)外作功。19世紀(jì)已發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)有關(guān)晶體熱容的經(jīng)驗(yàn)定律。元素的熱容定律——杜隆·伯替定律恒壓下元素的原子熱容為大部分元素的原子熱容都接近于該值，特別在高溫時(shí)符合的更好，但是部分輕元素需改用下值：部分輕元素的原子熱容:元素HBCOFSiPSClCP9.611.37.516.720.915.922.522.520.4目前十四頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)各種單質(zhì)的比熱容和原子量雖然有很大的差別，但其原子熱容卻幾乎相等，都在6卡/（摩爾·℃）左右。到19世紀(jì)中葉人們才逐漸認(rèn)識(shí)到這是由于1摩爾的單質(zhì)原子中所含原子數(shù)目相等,物體溫度升高所需熱量決定于原子的多少而與原子的種類無關(guān)。目前十五頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)化合物的熱容定律——柯普定律化合物分子熱容等于構(gòu)成該化合物各元素原子熱容之和。

理論解釋：C=Σnici。其中，ni＝化合物中元素i的原子數(shù)；ci＝元素i的摩爾熱容。所以雙原子化合物的摩爾熱容為2×25J/mol·K，三原子化合物的摩爾熱容為3×25J/mol·K目前十六頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)根據(jù)經(jīng)典理論，能量按自由度均分，每一振動(dòng)自由度的平均動(dòng)能和平均位能都為(1/2)kT,一個(gè)原子三個(gè)振動(dòng)自由度，平均位能和動(dòng)能之和為3kT。1mol固體中有個(gè)原子，總能量為

=6.023×1023/mol＝阿佛加德羅常數(shù)

=R/N=1.381×10-23J/K＝玻爾茨曼常數(shù)

=8.314J/(k·mol)T＝熱力學(xué)溫度（K）目前十七頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)

由上式可知，熱容是與溫度T無關(guān)的常數(shù)，這就是杜隆一珀替定律。按熱容定義：

杜隆—珀替定律在高溫時(shí)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果很吻合。但在低溫時(shí)，CV的實(shí)驗(yàn)值并不是一個(gè)恒量，下面將對(duì)此簡要介紹熱容的量子理論。

目前十八頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)（1）愛因斯坦模型（Einsteinmodel）假設(shè)：

晶體中每一個(gè)原子都是一個(gè)獨(dú)立的振子，原子之間彼此無關(guān)；所有原子都以相同的頻率振動(dòng)；振動(dòng)能量是量子化的，都是以hv為最小單位計(jì)算得到晶體摩爾熱容為：式中：NA：阿弗加德羅常數(shù)；k：波爾茨曼常數(shù)

h:普朗克常數(shù)；ν：諧振子的振動(dòng)頻率1.3熱容的量子理論（了解）目前十九頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)令：則：1）當(dāng)T﹥﹥?chǔ)菶時(shí)，有：高溫時(shí)，愛因斯坦理論與杜-珀定律一致2）當(dāng)T﹤﹤θE時(shí)：低溫時(shí)目前二十頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)3)當(dāng)T→0K時(shí)

CV，m=0

高溫區(qū)與實(shí)際相同在II區(qū)，理論值較實(shí)驗(yàn)值下降過快愛因斯坦特征溫度

θE

愛因斯坦比熱函數(shù)

熱容的Einstenm模型理論值與實(shí)驗(yàn)值的比較目前二十一頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)（2）德拜模型（Debyemodel）假設(shè)：在愛因斯坦理論基礎(chǔ)上，晶體中原子有相互作用，把晶體近似為連續(xù)介質(zhì)因此，導(dǎo)出的德拜熱容表達(dá)式為：式中：＝德拜特征溫度

1）當(dāng)溫度較高時(shí)，即T﹥﹥?chǔ)菵時(shí)，ex=1+x目前二十二頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)2）當(dāng)溫度很低時(shí)，即T﹤﹤θD時(shí)，通過里曼函數(shù)運(yùn)算可得

Cv∝T3，與實(shí)驗(yàn)熱容曲線符合較好。德拜三次方定律

Debye模型理論值與實(shí)驗(yàn)值的比較德拜模型比起愛因斯坦模型有很大進(jìn)步，但由于德拜把晶體看成是連續(xù)介質(zhì)，對(duì)于原子振動(dòng)頻率較高部分不適用。一般場(chǎng)合下，德拜模型已足夠精確。但解釋不了超導(dǎo)現(xiàn)象目前二十三頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)1.4實(shí)際材料的熱容1、金屬的熱容要考慮自由電子對(duì)熱容的貢獻(xiàn)，因此1）金屬的熱容來源于受熱后點(diǎn)陣離子的振動(dòng)加劇和體積膨脹對(duì)外作功2）由于金屬內(nèi)部有大量自由電子，金屬的熱容還和自由電子對(duì)熱容的貢獻(xiàn)有關(guān)因此金屬的熱容

目前二十四頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)2：合金的熱容合金中每個(gè)原子的熱振動(dòng)能與純金屬中同一溫度的熱振動(dòng)能相同，因此合金的摩爾熱容可由其組元的摩爾熱容按比例相加而得奈曼-考普定律（Neuman-kopp）

m；n分別為組元的原子分?jǐn)?shù)

Cm1；Cm2各組元的摩爾熱容

目前二十五頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)3：實(shí)際材料熱容的經(jīng)驗(yàn)公式固體材料CP與溫度T的關(guān)系應(yīng)由實(shí)驗(yàn)精確測(cè)定，大多數(shù)材料經(jīng)驗(yàn)公式如下式中：CP，m的單位為4.18J/(k·mol)，

a；b；c系數(shù)可以通過相關(guān)資料給出

目前二十六頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)1.5相變時(shí)的熱容變化金屬及合金組織發(fā)生變化時(shí)還會(huì)產(chǎn)生附加的熱效應(yīng)，由此使熱焓和熱容出現(xiàn)異常的變化。根據(jù)相變前后熱力學(xué)函數(shù)的變化，可以分為一級(jí)相變二級(jí)相變目前二十七頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)一級(jí)相變一級(jí)相變：相變時(shí)不僅有體積突變，還伴隨相變潛熱發(fā)生。相變時(shí)溫度不變化，熱焓曲線出現(xiàn)躍變，熱容曲線發(fā)生不連續(xù)變化。固態(tài)的多型性轉(zhuǎn)變，如珠光體轉(zhuǎn)變、鐵的α→γ轉(zhuǎn)變；同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、共晶、包晶轉(zhuǎn)變等目前二十八頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)二級(jí)相變二級(jí)相變：在一個(gè)溫度范圍內(nèi)逐步完成的，無相變潛熱。焓隨溫度升高逐漸增大，在靠近轉(zhuǎn)變點(diǎn)時(shí)由于轉(zhuǎn)變的數(shù)量急劇增加，熱焓的變化加劇，與此對(duì)應(yīng)的熱容值達(dá)到最大值。轉(zhuǎn)變的熱效應(yīng)相當(dāng)于圖中陰影部位。磁性轉(zhuǎn)變、有序無序轉(zhuǎn)變、超導(dǎo)轉(zhuǎn)變等目前二十九頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)1.6熱容的測(cè)量自學(xué)目前三十頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)2、熱膨脹熱膨脹：物體的體積或長度隨溫度的升高而增大的現(xiàn)象。

——熱脹冷縮不同物體的熱膨脹特性是不同的，有的物體隨溫度變化有較大的體積變化，有些則很小。

熱膨脹系數(shù)——表征材料的熱膨脹性能2.1熱膨脹的表征及工程意義目前三十一頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)物體原有長度為l0，溫度升高Δt后長度增加Δl，實(shí)驗(yàn)得出

αl稱為線膨脹系數(shù)，也就是溫度升高1K時(shí)，物體的相對(duì)伸長。物體在溫度t時(shí)的長度lt為

實(shí)際上，固體材料的并不是一個(gè)常數(shù)，通常隨溫度升高而加大。目前三十二頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)所以工業(yè)上，一般采用平均線膨脹系數(shù)表示材料的熱膨脹性能。假定材料在溫度t0時(shí)長度為l0，升高到t，長度變?yōu)閘，則材料在溫度t0~t范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)為目前三十三頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)同理，單位體積的固體溫度升高1℃時(shí)的體積變化量即為在溫度t時(shí)的體積膨脹系數(shù)在溫度t時(shí)的體積為平均體積膨脹系數(shù)為目前三十四頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)注意：熱膨脹系數(shù)是材料的重要性能參數(shù)之一，如果僅是在加熱或冷卻的過程中出現(xiàn)了相變，則相變可能也會(huì)引起體積變化。因此在測(cè)量熱膨脹系數(shù)過程中應(yīng)當(dāng)沒有相變發(fā)生。熱膨脹系數(shù)對(duì)儀表工業(yè)有重要意義。例如，作為零件尺寸穩(wěn)定的微波設(shè)備、諧振腔、精密計(jì)時(shí)器和宇宙航行雷達(dá)天線等，都要求在服役環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)具有較高的尺寸穩(wěn)定性，所以選用較低的熱膨脹系數(shù)的材料。目前三十五頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)在多相、多晶、復(fù)合材料中，由于各相及各向異性的αl不同會(huì)引起熱應(yīng)力，也是需要注意的問題。材料的熱穩(wěn)定性能直接與熱膨脹系數(shù)有關(guān)，一般αl越小，熱穩(wěn)定性越好。目前三十六頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)2.2熱膨脹的物理本質(zhì)晶體材料在不受外力作用時(shí)，原子處于點(diǎn)陣的平衡位置，與它周圍的原子有相互作用力，這時(shí)結(jié)合能量最低，作用力為零，很容易受到干擾，在外力作用下，繞平衡位置振動(dòng)。如果每個(gè)原子的平均位置不隨溫度變化，物體就不會(huì)隨著溫度升高而發(fā)生膨脹了。目前三十七頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)實(shí)際上，隨著溫度升高，會(huì)導(dǎo)致原子間距增大，如圖假設(shè)b原子固定不動(dòng)，a原子以a點(diǎn)為中心振動(dòng)。當(dāng)溫度由T1升高到T2時(shí)，振幅增大。同時(shí)振動(dòng)中心a向右側(cè)偏移，原子間距增大，產(chǎn)生膨脹。目前三十八頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)這可以用雙原子模型解釋。一對(duì)相鄰原子，之間存在著作用力：異性電荷的庫侖引力同性電荷的庫侖斥力與泡利不相容原理所引起的斥力。吸力和斥力都和原子之間的距離有關(guān)。斥力隨著原子間距的變化比引力大，所以合力的曲線在平衡位置兩側(cè)不對(duì)稱。r0處，吸力=斥力r>r0時(shí)，斥力降低的更厲害，所以合力為引力，兩原子互相吸引。r<r0時(shí)，斥力升高較快，合力為斥力。目前三十九頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)2.3熱膨脹與其他性能的關(guān)系1）膨脹系數(shù)與熱容的關(guān)系

——格留乃森定律

熱膨脹是固體材料受熱以后晶格振動(dòng)加劇而引起的容積膨脹，而晶格振動(dòng)的激化就是熱運(yùn)動(dòng)能量的增大。升高單位溫度時(shí)能量的增量也就是熱容的定義。所以熱膨脹系數(shù)顯然與熱容密切相關(guān)并有著相似的規(guī)律。目前四十頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)格留乃森推導(dǎo)出金屬體積膨脹系數(shù)與熱容之間的關(guān)系：EV－體積彈性模量；V－體積

CV－熱容；γ－格留涅申常數(shù)格留乃森指出：體膨脹與定容熱容成正比，有相似的溫度依賴關(guān)系，在低溫下隨著溫度升高急劇增大，到高溫后趨于平緩。目前四十一頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)2）膨脹系數(shù)與位能的關(guān)系質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力愈強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)愈小線膨脹系數(shù)α與結(jié)合能（Em）的關(guān)系目前四十二頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)3）膨脹系數(shù)與熔點(diǎn)的關(guān)系隨著溫度升高，晶格的振動(dòng)激烈，物體的體積膨脹。到熔點(diǎn)時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)將突破原子之間的結(jié)合力，晶體結(jié)構(gòu)瓦解，物體從固體變成液態(tài)。格留乃森給出了固體熱膨脹的極限方程，即一般純金屬，從0K加熱到熔點(diǎn)Tm，相對(duì)膨脹量約為6%。

分別為金屬在絕對(duì)零度和熔點(diǎn)時(shí)的體積。熔點(diǎn)越高，熱膨脹系數(shù)愈??！目前四十三頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)2.4影響材料熱膨脹系數(shù)的因素1）鍵合強(qiáng)度高的材料，熱膨脹系數(shù)低，如石墨的垂直于C軸方向。2）結(jié)構(gòu)緊密的晶體，熱膨脹系數(shù)大，如多晶玻璃>無定形玻璃3）結(jié)構(gòu)較松散的材料（如非晶態(tài)材料等），熱膨脹系數(shù)小4）對(duì)非等軸晶系，各晶軸方向的膨脹系數(shù)不等5）材料發(fā)生相變時(shí)，其熱膨脹系數(shù)也要變化（純金屬同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、有序-無序轉(zhuǎn)變、金屬和合金在接近居里點(diǎn)溫度發(fā)生的磁性轉(zhuǎn)變）6）合金的溶質(zhì)元素對(duì)合金熱膨脹有明顯影響；單相均勻固溶體合金的膨脹系數(shù)一般介于兩組元膨脹系數(shù)之間7）多相合金的膨脹系數(shù)僅取決于組成相性質(zhì)和數(shù)量，介于各組成相膨脹系數(shù)之間目前四十四頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)

2.5熱膨脹系數(shù)α的測(cè)定關(guān)鍵是如何將微小的△L放大？機(jī)械放大：利用千分表將將試樣伸長量△L放大。如：頂桿式膨脹儀注意事項(xiàng)：減輕振動(dòng)，到溫后等表穩(wěn)定再讀數(shù)。光學(xué)放大：利用光杠桿，通過光線偏轉(zhuǎn)角度將試樣伸長量△L放大。如光學(xué)膨脹儀。

電磁放大：將△L轉(zhuǎn)換為△V以后放大。如差動(dòng)變壓器法目前四十五頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中的熱膨脹儀將待測(cè)試樣置于封閉石英管地步，使其保持良好的接觸，試樣的另一端通過一個(gè)石英頂桿將膨脹引起的位置變動(dòng)傳遞到千分表上，由此讀出不同溫度的膨脹量。目前四十六頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)

光杠桿結(jié)構(gòu)示意圖光學(xué)放大：目前四十七頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)

差動(dòng)變壓器膨脹儀結(jié)構(gòu)示意圖左圖：差動(dòng)變壓器原理圖；右圖：儀器結(jié)構(gòu)圖電磁放大：目前四十八頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)第三節(jié)材料的熱傳導(dǎo)一、材料熱傳導(dǎo)的宏觀規(guī)律當(dāng)固體材料一端的溫度比另一端高時(shí)，熱量會(huì)從熱端自動(dòng)地傳向冷端，這個(gè)現(xiàn)象稱為熱傳導(dǎo)

傅里葉定律：它只適用于穩(wěn)定傳熱的條件，即ΔQ/Δt

是常數(shù)式中，λ＝導(dǎo)熱系數(shù)，它的物理意義是指單位溫度梯度下，單位時(shí)間內(nèi)通過單位垂直面積的熱量，單位為J/(m·S·k)

dT/dx是x方向上的溫度梯度目前四十九頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)當(dāng)dT/dx＜0時(shí):ΔQ＞0，熱量沿x軸正方向傳遞

dT/dx＞0時(shí):ΔQ＜0，熱量沿x軸負(fù)方向傳遞由此定義熱流密度為即：單位時(shí)間內(nèi)通過單位截面上的熱量（熱流密度）正比于溫度梯度對(duì)于非穩(wěn)定傳熱過程式中：ρ＝密度，Cp＝恒壓熱容目前五十頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)二、固體材料熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理氣體導(dǎo)熱——質(zhì)點(diǎn)間直接碰撞金屬導(dǎo)熱——自由電子間碰撞固體導(dǎo)熱——晶格振動(dòng)（格波）；并且格波分為聲頻支（低溫；聲子導(dǎo)熱）和光頻支（高溫；光子導(dǎo)熱）兩類

目前五十一頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)1：聲子和聲子導(dǎo)熱根據(jù)量子理論

一個(gè)諧振子的能量變化不能取任意值，只能取量子能量的整數(shù)倍，一個(gè)量子所具有的能量為hν晶格振動(dòng)中的能量同樣是量子化的，聲頻支格波可以看成是一種彈性波，類似在固體中傳播的聲波，聲頻波的量子稱為聲子，它所具有的能量應(yīng)該為hν當(dāng)把格波的傳播看成聲子的運(yùn)動(dòng)后，可把格波與物質(zhì)的相互作用理解為聲子和物質(zhì)的碰撞目前五十二頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)因此，可用氣體中熱傳導(dǎo)的概念處理聲子熱傳導(dǎo)問題，晶體熱傳導(dǎo)是聲子碰撞的結(jié)果氣體熱傳導(dǎo)公式

C：氣體容積熱容；：氣體分子平均速度

l：氣體分子平均自由程目前五十三頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)由于聲子的速度可以看成是僅與晶體的密度和彈性力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而與頻率無關(guān)的參量。但熱容和平均自由程都是聲子振動(dòng)頻率的函數(shù)所以固體熱導(dǎo)率的普遍形式為：目前五十四頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)2：光子導(dǎo)熱因?yàn)楣腆w具有能量，會(huì)輻射出頻率較高的電磁波電磁波的頻譜為：波長：0.4-40μm；為可見光與部分紅外光可見光與紅外光稱為熱射線，傳遞過程稱為熱輻射由于在光頻范圍，可看成光子的導(dǎo)熱過程黑體單位容積的輻射能

σ：常數(shù)；n：折射率；vc：光速目前五十五頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)輻射傳熱中容積熱容相當(dāng)于提高輻射溫度所需的能量輻射線在介質(zhì)中的傳播速度輻射能的傳導(dǎo)率

目前五十六頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)3：電子導(dǎo)熱由于電子導(dǎo)熱可以看成自由電子的碰撞，同理可得電子的導(dǎo)熱率為：總結(jié)：

1）對(duì)純金屬，電子導(dǎo)熱是主要機(jī)制

2）在合金中，聲子導(dǎo)熱的作用加強(qiáng)

3）對(duì)半導(dǎo)體，聲子導(dǎo)熱與電子導(dǎo)熱相仿

4）絕緣體，幾乎只存在聲子導(dǎo)熱機(jī)制

5）光子導(dǎo)熱只能在極高溫度下存在

目前五十七頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)三：影響材料熱傳導(dǎo)性能的因素1：溫度對(duì)金屬熱導(dǎo)率的影響

Widemann-Franz定律（魏德曼－弗朗茲）

金屬材料的電子熱導(dǎo)率（λ）與電子電導(dǎo)率（σ）的比值與溫度成正比式中，k為波耳茲曼常數(shù)；e為電荷目前五十八頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)金屬以電子導(dǎo)熱為主，熱運(yùn)動(dòng)的原子和各種晶格缺陷會(huì)對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)形成阻力，因此阻力可以分解為晶格振動(dòng)的熱阻（ωp）和雜質(zhì)缺陷的熱阻（ω0），同理電阻率也可以分為兩部份（ρp；ρ0）在低溫時(shí)：(缺陷）在高溫時(shí)：（振動(dòng)）在中溫時(shí)：目前五十九頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)一般來說1）純金屬由于溫度升高使平均自由程減小的作用超過溫度的直接作用，因此純金屬的熱導(dǎo)率一般隨溫度升高而降低2）合金的熱導(dǎo)率由于異類原子的存在，平均自由程受溫度的影響相對(duì)減小，溫度本身的影響起主導(dǎo)作用，因此導(dǎo)熱率隨溫度的升高而升高

常見金屬與合金熱導(dǎo)率隨溫度的變化目前六十頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)2：晶體結(jié)構(gòu)的影響晶體結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，晶格振動(dòng)的非諧振性程度越大，格波受到的散射越大，聲子平均自由程越小，熱導(dǎo)率越低對(duì)同一種材料，多晶體的熱導(dǎo)率總是比單晶體小非晶態(tài)材料的熱導(dǎo)率較?。贿@是因?yàn)榉蔷B(tài)為近程有序結(jié)構(gòu)，可以近似看成晶粒很小的晶體來考慮目前六十一頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)3：化學(xué)成分的影響合金中加入合金元素將提高殘余熱阻，使熱導(dǎo)率降低Masumoto給出了計(jì)算普通鋼熱導(dǎo)率的經(jīng)驗(yàn)公式：固溶體的形成降低熱導(dǎo)率

當(dāng)合金固溶體出現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)時(shí)，點(diǎn)陣的周期性增強(qiáng)，電子的平均自由程增大，熱導(dǎo)率增加目前六十二頁\總數(shù)七十頁\編于三點(diǎn)4：復(fù)相材料的熱導(dǎo)率遵循以下公式

λc、λd分別為連續(xù)相和分散相的熱導(dǎo)率

φd為