Введение
Глава 1. Нормальные колебания атомов решетки
Глава 2. Теплопроводность кристаллической решетки твердого тела
Глава 3. Фононы. Фононный газ
Глава 4. Электронная теплопроводность.
Возможно вы искали - Курсовая работа: Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка
Заключение
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Тепловое движение частиц твердого тела, как конденсированной среды, отлично от движения частиц газов. В основу теории твердого тела положена модель бесконечного идеального монокристалла. Частицы твердого тела, связанные между собой силами взаимодействия, которые зависят от расстояния, совершают колебания около положений равновесия в узлах кристаллической решетки. На основе этого и разработана теория теплоемкости и теплопроводности твердого тела. Знание величин теплоемкости и коэффициента теплопроводности твердого тела необходимо для инженерных расчетов при создании новых машин, расчете их коэффициента полезного действия, они нужны в строительстве для расчета тепловых свойств строений, их теплоизоляционных свойств. В общем случае перенос тепла осуществляется двумя типами носителей: электронами проводимости и собственно фононами. Рассмотрим основные механизмы переноса тепла в твердом теле.
ГЛАВА 1.
НОРМАЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ АТОМОВ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ.
Каждое нормальное колебание несет в себе энергию и импульс, а следовательно могут характеризоваться этими параметрами (энергией и импульсом). Можно доказать, что энергия отдельного нормального колебания кристаллической решетки равна энергии гармонического осциллятора, который имеет массу равную массе всех атомов кристаллической решетки участвующих в данных колебаниях и колеблющегося с частотой равной частоте нормальных колебаний, а следовательно полная энергия кристалла из N атомов равна 3N гармонических осцилляторов.
Энергия каждого колебания квантована. Минимальная порция или квант энергии колебания называется фононом. Энергия фонона:
Похожий материал - Курсовая работа: Теплоснабжение районов г Казани
Еф = `h w.
В зависимости от частоты (l) фононы бывают акустическими и оптическими.
Для описания процессов, связанных с упругими колебаниями, КР представляют в виде фононного газа. Увеличение энергии колебаний означает увеличение концентрации фононов nф . Рассеяние одной упругой волны на другой - фонон-фононное взаимодействие. Рассеяние упругой волны на дефектах КР - взаимодействие фонона с дефектом.
Максимальная частота колебаний атомов в кристалле называется характеристической или дебаевской wD частотой . Она определяет характеристическую или дебаевскую температуру - ту температуру, при которой в образце возбуждаются все возможные нормальные колебания вплоть до частоты wD :
QD = wD `h / k. (`h = h / 2π ),
Очень интересно - Контрольная работа: Теплофизический расчет шара
где h – постоянная Планка, k – постоянная Больцмана.
Дебаевская температура QD используется как критерий величины температуры тела:
T > QD считаются высокоми , T < QD - низкими.
Т.е. при T > QD не возникает новых нормальных колебаний, а лишь увеличивается амплитуда существующих.
Передача тепловой энергии в неравномерно нагретом веществе (без теплового излучения) характеризуется теплопроводностью. В соответствии с законом Фурье , если в веществе имеется градиент температуры Ñ Т, то в направлении, противоположном ÑТ, возникает пропорциональный поток энергии плотностью:
Вам будет интересно - Реферат: Теплофикация теплоэлектроцентралей (ТЭЦ)
jт = - K ÑT,
где К - коэффициент теплопроводности, [ Вт/ м град ] .
Перенос тепла осуществляется за счет фононной и электронной теплопроводности:
К = Кф + Кэл .
Для фононов
Похожий материал - Реферат: Термины и единицы измерения при описании электрического тока
Кф = 1/3 Сф lф Vф ,
где lф - длина свободного пробега фононов , обратно пропорциональная концентрации фононов nф , Vф - скорость фононов (скорость звука)
Vф = Vзв = Ö` Е/r ,
Е - модуль упругости Юнга, r - плотность вещества.