材料導(dǎo)熱的基本理論

氣體的傳熱是依靠分子的碰撞來實(shí)現(xiàn)的，在固體中構(gòu)成晶體的質(zhì)點(diǎn)都處在一定位置上，相互間有一恒定的距離，質(zhì)點(diǎn)只能在平衡位置附件作微振動(dòng)，而不能像氣體分子那樣雜亂地自由運(yùn)動(dòng)，所以也不能像氣體那樣依靠質(zhì)點(diǎn)間的直接碰撞來傳遞熱能。固體中的導(dǎo)熱主要是由晶格振動(dòng)的格波和自由電子的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。在金屬中由于有大量的自由電子，而且電子的質(zhì)量很輕，所以能迅速地實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞，因此金屬一般都具有較大的熱導(dǎo)率（晶格振動(dòng)對金屬導(dǎo)熱也有貢獻(xiàn)，只是相比起來是次要的），但在無機(jī)非金屬晶體如一般離子晶體的晶格中，自由電子極少，所以晶格振動(dòng)是它們的主要導(dǎo)熱機(jī)構(gòu)。

   現(xiàn)假設(shè)晶格中一質(zhì)點(diǎn)處于較高的溫度狀態(tài)下，熱振動(dòng)較強(qiáng)烈，而它的鄰近質(zhì)點(diǎn)所處的溫度較低，熱震動(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(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的影響下，振動(dòng)就會(huì)加劇，熱振動(dòng)能量也就增加，所以熱量就能轉(zhuǎn)移和傳遞，使整個(gè)晶體中熱量會(huì)從溫度較高處傳向溫度較低處，產(chǎn)生熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。加入系統(tǒng)是熱絕緣的，當(dāng)然振動(dòng)較強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)，也要受到鄰近振動(dòng)較弱的質(zhì)點(diǎn)的牽制，振動(dòng)會(huì)減弱下來，使整個(gè)晶體終趨于平衡狀態(tài)。在上述的過程中科院看到熱量是依靠晶格振動(dòng)的格波來傳遞的。