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材料性能学
第二部分材料的物理性能
●第12章材料的热学性能基本概念
●第13章材料的磁学性能
●第14章材料的电学性能物理本质
●第15章材料的光学性能
影响因素
测试方法
应用
第12章材料的热学性能
●12.1晶体的基本概念
点阵(晶格)振动
物理本质
●12.2热容
影响因素
●12.3热膨胀
●12.4热传导测试方法
●12.5热稳定性
应用
12.1晶体的点阵振动
●材料温度升高1k吸收的热量——热容；
●单位质量材料的热容——比热容。
●物理本质：晶格质点(原子/离子)的热振动
(3维)→→以波(格波)的形式
传播：
●声频支：低f
光频支：高f
(红外光区)
声频支光频支
12.2热容
一、热容理论
(一)经典热容理论(固体)
1.杜隆--珀替定律(Dulong-Petitlaw)
2.纽曼--柯普定律(Neumann-Kopp)
(二)量子理论(固体热容)
⊗1.爱因斯坦模型
2.德拜(Debye)固体热容理论
(一)经典热容理论(固体)
1.杜隆--珀替定律：1819年法国
质点孤立热振动，能量连续变化，有任何频率的
振动(声频支、光频支)。----分子动力学
①单原子理想气体，1个自由度，只有动能：
②用谐振子代表固体原子在平衡位置
一个自由度的振动，且平均动能等
于平均位能。
固体中一个原子有3个自由度，
总能量3kt。
1mol固体中：E总=3NktN:阿佛加德罗常数；
1mol单原子固体物质的摩尔定容热容：
Cv=3Nk=3R≈25J/mol/k
采杜隆--珀替定律：
※热容与温度无关，单原子为3R,双原子6R。
14FNaCl
采只适用于较高温度下；12Cp,m
.
l
o10
mCy,m
(8
)
6
8
1
空低温下，固体热容与温度.
4
[
有关，CvoT³;C2
0100300500700900
用量子理论解释。T/K
表12-1轻元素的原子热容
元素HBC0FSiPSCI
Cp9.611.37.516.720.915.922.522.620.4
采适用：
※室温下：大多数金属和一些非金属；
※高温下：B、Be、Si和金刚石；
不适用：轻元素
2.纽曼--柯普定律(Neumann-Kopp)
(化合物/合金)
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