Тепловое расширение и теплопроводность твердых тел.
Тепловое расширение
П
ри
ув.t амплитда колебаний ув. Но для того
чтобы сохранить симметричность колебаний
во все стороны атом выбирает новое
положение равновесия. Из-за того что
атомы раздвигаются получается общее
увелечение объема тела. Расстояние
между узлами ув. Расширение ТВ.тела
зависит от расположения атомов в
элементарной ячейки. Монокристаллы
анизотропны, поэтому расширение у них
в разных направлениях не совпадает.
Если атомы расположены плотно, то
расширение больше, чем когда рыхло.
Теплопроводность
В твердом теле в отличие от газов и жидкостей конвекция невозможна. Перенос тепла осуществляется только теплопроводностью. Энергия тепловых колебаний передается от одного узла решетки к другому средство волнового процесса. Если t на одном уровне, то в образце непрерывный тепловой поток ΔQ , он зависит от: dS (поперечное сечение), dt, от dt/dx.
dQ=
-
*ds
dτ. Теплопроводность
обеспечивают фононы. Справедливо для
идеальных диэлектриков. По теории Дебая
возбужденное состояние решетки можно
представить как газ фононов тогда
теплопроводность: λ= 1/3 с`vзвl,
где с-теплоемкость единицы объема
фононого газа; l-
средняя длина пробега фотона; vзв
–скорость
звука в твердом теле. Теплопроводность
зависит от длины свободного пробега
фонона. Чем проще устроено ТВ.тело , чем
больше одинаковых видов атомов входит
в него, тем больше будет теплопроводность.
При t > t Дебая λ~1/T следовательно λ
уменьшается при нагревании.
11. Основные признаки аморфного твердого тела, стеклообразное состояние. Факторы.
Физические критерии образования стекла
Вещество |
Вязкость, Па*с |
Тпл, оС |
Примечание |
Na Fe H2O Al2O3 LiCl |
0.001 0.007 0.002 0.06 0.002 |
98 1535 0 2050 613 |
Стекла не образуются при технических скоростях охлаждения |
SiO2 GeO2 B2O3 As2O3 BeF2 |
106.7 104.4 104 105 105 |
1713 1145 450 309 540 |
Стекло образуется даже при очень медленном охлаждении. В-ва стеклообразователи. |
Энергия активации вязкого течения веществ из первой группы ниже, чем у второй.
Признаки аморфного твердого тела:
– рентгеноаморфность
– изотропные – в разных направлениях одинаковые свойства
– у стекла нет опр. Температуры плавления и затвердевания, есть только интервал стеклования
Стеклообразное состояние
ABCD – кривая охлаждения кристаллического расплава
АВМ – охлаждения расплава с переходом в стекло
AKLD – кристаллизация с переохлаждением
AED – псевдоравновесное стекло
Стекловидное состояние вещества обладает большим запасом внутренней энергии, но иногда возможно получить достаточно равновесное стекло при небольших значениях фазового перехода.
Tg – температура стеклования
Tf – температура текучести
Tg-Tf – интервал стеклования – стекло в высоко эластичном состоянии. Tf соответствует вязкости 108 Па*с, а Tg примерно 1012 Па*с.