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文档简介

1、第三节 材料的热性能材料热性能包括：热容、热膨胀、热传导等材料热性质是工程设计、选材的重要参数、是热分析的基础一、材料的热容基本概念：热容、比热、定容（定压）摩尔热容固体吸收的热能主要用于增加原子振动能量和自由电子动能自由电子热容（即使金属）远小于原子振动热容：固体热容热容本质及热容随温度变化的认识历程：经典热容理论爱因斯坦量子热容理论德拜量子热容理论1、经典热容理论气体分子热容理论在固体中的推广能量按自由度均分原理在平衡态下，物质分子的每一个自由度都具有相同的平均动能物质：气体、液体或固体19世纪，Dulong petit 认为：晶体中每个原子具有个三振动自由度；每个振动自由度又包括振动动能

2、和振动势能原子每个振动自由度平均拥有的能量：每个原子平均拥有的振动能量：N 个原子组成的晶体的总振动能量：晶体定容摩尔热容：与温度无关的常量结果的局限性：仅适用于处于较高温度的部分金属2、爱因斯坦热容模型 爱因斯坦晶格振动量子化理论 假定：晶格中的每个原子做独立振动、振动频率为 ；原子振动能量是量子化的每个振子的振动能量：Plank 常数，声子量子数 (0, 1, 2, 3,.)零点能能量为 En 的振子数：( Boltzmann 几率分布 )温度 T 、振动频率为 的振子的平均能量：1 mol 晶体的平均振动能量：晶体定容摩尔热容：爱因斯坦函数爱因斯坦温度（2）晶体温度很低：讨论：（1）晶体

3、温度较高:与经典理论一致实验结果：比实验结果更快地趋于零低温时爱因斯坦热容模型与实验不一致振动频率也不完全相同每个原子振动不独立、存在联系；3、德拜热容模型理论认为：晶体可看作连续介质，晶体中原子间存在弹性原子的振动整体振动晶格振动晶格波、弹性波原子具有宽的振动频谱：频率在 间振子数：频率分布函数,斥力和引力，原子的振动相互牵连、相互制约晶体中的原子数原因：频率分布函数:(可由晶格振动的弹性波理论推得)晶体中的纵、横波传播速度温度 T 、振动频率为 的振子的平均能量：(遵循Boltzmann 几率分布 )晶体热振动能量：德拜温度：德拜函数：晶体定容摩尔热容：（2）晶体温度很低：讨论：（1）晶体温度较高:与经

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