本文標題："熱導率的數學(xué)表達式應與氣體中熱導率表達式"
發(fā)布者：yiyi ------ 分類(lèi): 行業(yè)動(dòng)態(tài) ------
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熱導率的數學(xué)表達式應與氣體中熱導率表達式
晶體
在非金屬晶體(如一般離子晶體)的晶格中，自由電子是很少的
，因此，晶格振動(dòng)是它們的主要導熱機構。晶體中粒子在平衡位置
附近做微振動(dòng)，而且由于晶體內原子問(wèn)存在著(zhù)相互作用力，因此各
個(gè)原子的振動(dòng)并不是孤立的，而是相互聯(lián)系的。整個(gè)晶格可以看做
是一個(gè)互相耦合的振動(dòng)體系。
假設晶格中某一質(zhì)點(diǎn)處于較高溫度下，它的熱振動(dòng)較強烈，平
均振幅也較大，而其鄰近質(zhì)點(diǎn)處于較低溫度．熱振動(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)較強的質(zhì)點(diǎn)影響下振
動(dòng)加劇，熱運動(dòng)能量增加。這樣，熱量就產(chǎn)生了轉移和傳遞，使整
個(gè)晶體中熱量從溫度較高處傳向溫度較低處，產(chǎn)生熱傳導現象。假
如系統對周?chē)菬峤^緣的，振動(dòng)較強的質(zhì)點(diǎn)受到鄰近振動(dòng)較弱的質(zhì)
點(diǎn)的牽制，振動(dòng)減弱下來(lái)，使整個(gè)晶體最終趨于平衡狀態(tài)。在上述
過(guò)程中，非金屬晶體的熱能是靠晶格振動(dòng)的格波來(lái)傳遞的。根據量
子理論，晶格振動(dòng)的能量是量子化的，通常把晶格振動(dòng)的“量子”
成為“聲子”，這樣可以用聲子概念來(lái)描述介電體的熱傳導過(guò)程。
聲子是晶格振動(dòng)的能量量子，聲子的定向運動(dòng)就意味著(zhù)有一股熱流
，熱流的方向就是聲子平均的定向運動(dòng)的方向。因此，晶格熱傳導
可以看做是“聲子”擴散運動(dòng)的結果。
根據量子力學(xué)，為簡(jiǎn)化分析，作簡(jiǎn)諧近似和鄰近作用近似處理
，可以把格波的傳播看成是質(zhì)點(diǎn)一聲子的運動(dòng)，就可以把格波與物
質(zhì)的相互作用理解為聲子和物質(zhì)的碰撞，把格波在晶體中傳播時(shí)遇
到的散射看做是聲子間及聲子與晶界、點(diǎn)陣缺陷等的碰撞，把理想
晶體中熱阻歸結為聲子與聲子之間的碰撞。這樣處理晶體中的導熱
不僅概念是正確的，而且會(huì )帶來(lái)很大的方便。根據德拜的設想，認
為介電體中的導熱過(guò)程是聲子間的碰撞，它的熱導率的數學(xué)表達式
應該與氣體中的熱導率表達式相同。因此，可以用氣體中熱傳導的
概念來(lái)處理聲子熱傳導的問(wèn)題。
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