1、第九講第九講定義定義在材料中熱量由高溫區域向低溫區域傳遞的現象就稱為熱傳導。其能力用熱導率(Thermalconductivity）來衡量。定義tSdxdtQ即為導熱系數，顯然其物理含義是: 單位溫度梯度下，單位時間內通過 單位垂直面積的熱量。穩定狀態穩定狀態下下22xTctTp定義不穩定傳熱過程：不穩定傳熱過程： 物體內各處的溫度隨時而變化，對于一個外界無熱交換，本身又存在溫度梯度的物體，單位面積上的溫度隨時間的變化率為:：氣體中，可由分子的自由運動而傳熱；氣體中，可由分子的自由運動而傳熱；金屬中則可由大量的自由電子的運動而傳金屬中則可由大量的自由電子的運動而傳熱；在無機非金屬材料中，以什么

2、樣的機熱；在無機非金屬材料中，以什么樣的機理傳熱？理傳熱？ v 無機非金屬材料中，主要是格波傳熱。無機非金屬材料中，主要是格波傳熱。格波分聲頻支與光頻支，它們在傳熱過程中所起格波分聲頻支與光頻支，它們在傳熱過程中所起的作用是不同的。的作用是不同的。v格波的傳播看成是質點-聲子的運動；v格波與物質的相互作用，則理解為聲子和物質的碰撞；v格波在晶體中傳播時遇到的散射，則理解為 聲子同晶體質點的碰撞；v理想晶體中的熱阻，則理解為聲子與聲子的碰撞。v晶體中，熱傳導的實質就是碰撞。 聲頻波的量子光頻波的量子光子光子聲子聲子氣體的熱傳導公式為：氣體的熱傳導公式為： lc31v dvlc31聲頻支聲子的速度

3、與頻率無關，但熱容與自聲頻支聲子的速度與頻率無關，但熱容與自由行程卻與頻率有關，故固體熱導率的普遍由行程卻與頻率有關，故固體熱導率的普遍形式為：形式為： 聲子的平均自由程：聲子的平均自由程：聲子間會產生碰撞，使聲子的平均自由程減少晶體中的各種缺陷、雜質以及晶格界面都會引起格波的散射，也等效于聲子的平均自由程減小平均自由程還與聲子振動頻率有關平均自由程還與溫度有關固體中分子、原子、電子的振動、轉動等運動狀態的改變，會輻射出電磁波，具有較強熱效應的波長在0.440m間(相當于可見光、近紅外光區)。熱射線的傳遞稱為熱輻射，在溫度不太高時，黑體單位體積的輻射能為：434TnET33Tn16TEcRr3

4、2rlTn316故有從而有斯蒂芬玻爾茲曼常數428/1067. 5KmW一般的表達式仍然是：一般的表達式仍然是：)(vL)( c31定性解釋：任何黑體都會輻射出能量，也會接受能量。溫度高的單元體中，放出的能量多，而吸收的能量少，而溫度低的單元體中，放出的能量少，而吸收的能量多。結果結果：熱量從高溫處流向了低溫處。 光子的自由行程光子的自由行程l lr rv 透明度 v 對頻率在可見光與近紅外光的光子，吸收和散射也很重要 溫度的影響溫度的影響 顯微結構的影響顯微結構的影響 化學組成的影響化學組成的影響 氣孔的影響氣孔的影響幾種晶態氧化物及玻璃態氧化硅的幾種晶態氧化物及玻璃態氧化硅的1/1/lTlT曲線曲線熱導率隨溫度的變化熱導率隨溫度的變化 溫度較低時，主要是 聲子傳導 自由程則有隨溫度的 升高而迅速降低的特點 高溫時,則迅速降低，40K附近，出現極 大值。當達到1600K 時，由于輻射傳熱， 又有所升高幾種不同晶型的無機材料熱導率與溫度的關系幾種不同晶型的無機材料熱導率與溫度的關系非晶體導熱系數曲線非晶體導熱系數曲線晶體和非晶體材料的導熱系數曲線晶體和非晶體材料的導熱系數曲線l非晶體的導熱系數在所有溫度下都比晶體的??；l晶體和非晶體材料的導熱系數在高溫時比較接近；l非晶體沒有導熱系數的峰值點，說明非晶體物質的聲子平均自由程在幾乎所有的溫