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材料的热学性质 材料热容：热容理论，金属、合金热容，陶瓷热容，相变对热容影响 材料热膨胀：非简谐振动、膨胀系数及影响因素， 材料导热性：宏观规律及微观机制，金属、非金属热传导 热电性：热电效应及其应用，热电材料 [1] 黄昆编著《固体物理学》科学出版社 2003 [2] 方俊鑫、陆栋主编《固体物理学(下)》上海科学技术出版社1981 [3] 田莳主编《材料物理性能》北京航空航天大学出版社2004 [4] 郑州大学，蔡彬《材料物理性能》课件 彼得·约瑟夫·威廉·德拜(Peter Joseph William Debye ) (1884—1966) 荷兰著名物理化学家； 1884年3月24 日生于荷兰马斯特里赫特； 1905年毕业于德国亚琛工业大学，电机工程师学位； 1910年在慕尼黑大学获博士学位； 1911年起先后任苏黎世联邦工业大学理论物理学 教授、乌得勒支大学教授、格丁根大学实验 物理学和理论物理学教授、苏黎世联邦工业 大学实验物理学教授和物理研究所所长、莱 比锡大学实验物理所所长、主持改建威廉皇 家物理研究所。 1940年到美国任康奈尔大学化学系主任，后年加入美国籍。 1936年，由于通过对偶极矩、X射线和气体中电子的衍射的研究来了解分子 结构，获得诺贝尔化学奖。 §1 固体材料的热容 表征物体吸、放热能力的热容量定义为 ΔQ C lim ΔT →0 ΔT 热力学中，定容热容和定压热容分别为 ⎛ ∂E ⎞ ⎛ ∂E ⎞ , CV ⎜ ⎟ CP ⎜ ⎟ ⎝ ∂T ⎠ V ⎝ ∂T ⎠ P E 为材料的内能。 晶格热容（晶格热振动） 固体的热容 电子热容（电子的热运动） 一、晶格比热 1. 经典比热理论 经典统计理论的能量均分定理： 每一个简谐振动的平均能量是 kB T ，若固体中有 N 个原子，则有 3N 个简谐振动模，总的平均能量E = 3NkB T 固体摩尔热容为 CV ∂E / ∂T 3NkB 3R ≈ 25 J/(mol ⋅K) 即热容是一个与温度、材料性质无关的常数，这就是 Dulong-Petit 定 律。 缺点：仅在高温下与实验符合 温度很低时，实验表明CV(T) 很快下降趋于零。 6 Ge 5 Si 4 ) K . l o 3 m / J ( V C 2 1 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 T (K ) 低温下晶格比热下降 2. 量子力学比热理论 根据量子力学，简谐振动能量是量子化的，并具有零点能 1 En (n