Молекулярная физика. Афанасьев А.Д - 126 стр.

          температуры на единице длины нагретого тела в направлении передачи
          тепла, а    в случае стремления x к нулю носит название градиента
          температуры. Коэффициент пропорциональности              χ - называется
          коэффициентом теплопроводности и численно равен количеству тепла,
          проходящему через единичную площадку, перпендикулярную потоку тепла,
          за единицу времени при градиенте температур, равном единице. В системе
          СИ χ имеет размерность Дж/ м Чс ЧК и          строго говоря, зависит от
          температуры, но в ограниченных интервалах температур может считаться
          постоянным. Величина коэффициента теплопроводности для различных
          веществ варьируется в широких приделах. Так, например, коэффициент
          теплопроводности для Αl равен 1340 Дж/         , тогда как для кварца имеет
          значение 1,46 Дж/        .
              Такое разительное отличие в коэффициентах теплопроводности
          определяется механизмом передачи тепла. Так, для диэлектрических
          материалов передача тепла осуществляется за счет колебательных степеней
          свободы атомов решетки, формирующих волну, распространяющуюся со
          скоростью звука. Тогда как для проводников основную роль в переносе тепла
          играет электронный газ зоны проводимости.
              Приближенно коэффициент теплопроводности твердого тела может быть
          рассчитан методами квантовой механики. Так, колебания решетки твердого
          тела, эффективно можно описать движением квазичастиц - фононами,
          распространяющимися в твердом теле со скоростью звука. Каждый фонон
          характеризуется собственной энергией, численно равной hν, где h –
          постоянная Планка, ν - частота колебаний. Используя это представление,
          перенос тепла можно трактовать, поглощением энергии фононов атомами
          решетки, аналогично обычному газу, где в роли фононов выступают фотоны.
              В металлах, помимо колебаний решетки, в переносе тепла принимают
          участие заряженные частицы – электроны. При высоких температурах
          величина электронной теплопроводности много больше решеточной. Этим
          объясняется высокая теплопроводность металлов по сравнению с
          неметаллами. При понижении температуры начинает преобладать
          решеточная теплопроводность, так как она растет с понижением
          температуры, а электронная не зависит от температуры. При дальнейшем
          понижении температуры (стремлении к нулю Кельвина) вновь начинает
          преобладать электронный механизм теплопроводности.
              Расчет вышеуказанных механизмов теплопроводности для каждого
          конкретного вещества достаточно трудоемок, поэтому для нахождения χ
          чаще всего используется экспериментальный метод. В основе которого, как


                                                    126
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com