«ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ И КВАНТОВЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДОГО ТЕЛА»  
 
 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
 Главная|   О курсе|   Содержание|    Литература

 

6.4. Теплопроводность диэлектрических кристаллов

 

Как мы уже отмечали, кристалл можно считать резервуаром, наполненным своеобразным газом невзаимодействующих частиц – фононным газом. Явление теплопроводности кристаллов можно рассматривать как явление переноса энергии отдельными фононами. Вспомним, что теплопроводность для идеального газа определяется отношением:

 ,                                            (6.24)

где cV – удельная теплоемкость,  - плотность,  - средняя скорость,  - средняя длина свободного пробега.

Подставив в (6.24) значения, характерные для фононного газа, получим:

,                                          (6.25)

где  (СV – молярная теплоемкость кристалла, М – молярная масса),  - средняя длина свободного пробега фононов, вычисление которой представляет сложную задачу,  - средняя скорость фононов.

Скорость фононов  - это скорость звука, т.е. скорость упругих волн в кристалле. Если иметь экспериментальные значения , CV и  для кристаллов, то можно найти длину свободного пробега фононов. Так, для кварца и поваренной соли при 273 К    составляет соответственно 4*10-9 и 2,3*10-9 м, а при 83 К – 5,46*10-8 и 10-9 м.

Расчетные данные более или менее удовлетворительно отвечают опыту: теплопроводность кристаллов на два – три порядка превышает теплопроводность газов.

Заслуживает внимания замечательный опытный факт: теплопроводность металлических кристаллов на два – три порядка превышает теплопроводность диэлектрических (при температуре порядка 300 К). Очевидно, это связано с существованием в металле электронов проводимости.

 

 Главная|   О курсе|   Содержание|    Литература