열 전도도

고체의 열전도도는 도체인지 여부에 따라 다릅니다. 무료 전기 요금이 없는 유전체에서는 열 에너지가 포논에 의해 전달됩니다. 결정 격자에서 원자의 집단 진동은 변위 파의 형태를 취하며,그 간섭은 파동 패킷,즉 포논을 생성합니다. 변위 파도 굴절률의 변동으로 명시 될 수 있는 밀도의 변동에 대 한가지고. 파도가 굴절률이 평균 체적 값과 다른 영역을 통과하면 열 운동 에너지를 전달하는 후속 변위 파가 산란됩니다.

산란이 강할수록,격자에서의 평균 위치로부터 원자의 최대 편차가 더 많아진다. 이것은 결정 유전체의 열전도율이 상당히 높은 온도에서 감소한다는 실험적으로 확립 된 사실을 설명합니다.

그림 1. 온도에 따른 결정 유전체의 열전도율 변화.

데비는 양자 역학적 개념의 틀 안에서 낮은 티에서 변이의 정점 같은 특성에 대한 통찰력을 주었다. 그는 단단한 쌍극자로서의 분자 개념을 기반으로 한 유전체의 쌍극자 이론을 정교하게 만들었습니다. 이 모델에서 데비는 소위 데비 온도의 개념을 도입했습니다.고체에서 원자 진동의 최대 주파수에 비례합니다. 대부분의 물질의 경우,실온보다 낮거나 가까운 물질입니다(단,다이아몬드가 1850 케이트이고 베릴륨이 1160 케이트인 경우는 예외입니다).

고체의 양자 이론에서 결정 격자는 가장 단순한 운동 이론의 추론이 적용되는 포논 가스로 채워진 부피로 간주됩니다

여기서 씨 이다 열 용량 의 유전체 그것과 일치하는 포논 가스,브이 포논의 평균 속도 거의 같습니다 사운드 속도,포논의 평균 자유 경로. 특정 유한 값의 존재는 포논,결정 격자의 결함,특히 표본 전체에 대한 입자 경계에 포논이 산란 된 결과입니다. 온도 의존성 2350 의 온도 의존성 2350 의 온도 의존성 2350 의 온도 의존성 2350 의 온도 의존성 2350 의 온도 의존성 2350 의 온도

을 제한하는 기본 메커니즘은 결정 내의 원자 진동의 조화로 인한 포논-포논 산란이다. 열 저항의 포논-포논 메커니즘((1/2)열 저항의 계수로 알려져 있다)포논 흐름의 지연 및 준 모멘텀의 감지할 수 있는 변화의 결과로 전환 때문에 가능 하다. 티가 높을수록이 감소하면 전환 확률이 높아집니다:(1/티). 열용량은 온도에 따라 약간만 증가하므로,따라서 열용량은 약간만 증가하므로,열용량은 약간만 증가하므로,열용량은 약간만 증가하므로,열용량은 약간만 증가하므로,열용량은 약간만 증가하므로,열용량은 약간만 증가한다.

에서 결정된다.

이 이론은 또한 장거리 차수가 없는 비정질 물질에 대한 열전도 계수의 거동,즉 그들의”결정”의 크기는 원자 크기의 순서이다. 이 때문에,이러한 물질의”경계”에서의 산란이 반드시 우세해야 한다. 무정형 물질의 열전도 계수는 낮은 온도에서 열용량에 비례하여 약간 증가해야하며 중간 및 고온에서 열용량에 비례하여 약간 증가해야합니다.

이 모든 것은 실제 결정 유전체에서의 의존성에 대한 질적 인 설명을 제공하지만,다른 원소와 그 자체의 동위 원소의 원자 불순물로 인해 일정한 격자로부터의 편차를 고려하지 않는다. 고열에 열 수송에 불순에 의해 제안되는 저항은 온도의 무소속자입니다. 이것은 온도에 그것의 열 전도도의 변이에서 결정 순수성의 정도를 견적하는 것을 가능하게 합니다. 동일한 사실은 유리가 결정에 있는 불순으로 여겨지는 경우에 저희를 자연적인 무기물에 있는 유리와 결정 물질 사이 배급을 결정하는 가능하게 합니다.

금속의 열전도도는 전류 캐리어,즉 전도 전자의 운동 및 상호 작용에 의존한다. 일반적으로,열전도율 λ 의 금속과 같은 합의 격자(phonon)λph 및 전자 λe 구성 요소,λ=λe+λph 에는 보통의 온도는 원칙적으로,λe>>λph.

우리가 자유 전자의 흐름에 가스의 간단한 운동 이론을 적용하고 자유 경로의 길이가 속도에 의존하지 않는다고 가정한다면,이론은

여기서 이자형 이다 전자 전하,케이 볼츠 르난의 상수,및 전기 전도도. 엄격한 양자 기계 이론은 비슷한 관계를 제공합니다,

두 공식 모두에서 열전도 계수와 전기 전도도 계수의 전자 부분의 비율은 넓은 온도 범위에서 비데만-프란츠 법칙에 따라 온도에 비례하는 것으로 보입니다. 이 법칙은 측정 된 전기 전도도에서 다음 값을 계산하는 데 사용됩니다. 그러나 전자-포논 상호 작용이 우세 할 때 2000 년 이하의 온도에서 위반됩니다(2000 년 12 월 15 일).2000 년 12 월 15 일(2000 년 12 월 15 일).2000 년 12 월 15 일(2000 년 12 월 15 일)

실험 결과 증거,원칙적으로,높은 온도에서 금속의 열 전도도 온도의 약간 감소 함수입니다. 그러나 많은 예외가 있습니다. 따라서,철의 열전도도는 온도에 따라 강하게 감소하는 반면,탄탈륨과 니오브는 양의 온도 계수를 나타낸다.

는 단일 특성 온도,예를 들어 고체의 융점에 대해 서로 다른 물질에 대한 열전도 계수를 비교하려는 시도입니다. 따라서 미세나드에 의해 수행된 실험 데이터의 통계적 처리는 융점에서의 금속의 열전도도가에 비례하고,유전체 결정의 열전도도는에 비례한다는 것을 보여주었다.

반도체의 열 수송은 포논과 전자 성분이 똑같이 필수적이기 때문에 유전체 및 금속보다 더 복잡합니다. 복잡성에 대 한 또 다른 이유는 불순물,양극 확산,및 열 전달에 다른 작은 연구 요인의 상당한 효과입니다.

고체의 열전도도에 대한 압력의 영향은 좋은 정확도로 선형이라고 가정 할 수 있습니다.

고체의 열전도도에 대한 다공성의 영향에 대해서는 다공성 매체를 참조하십시오.