Теплопроводность твердых тел

В жидкостях и газах тепловую энергию при теплопроводности переносят молекулы, атомы этих веществ.

В твердых телах атомы находятся в узлах кристаллической решетки и только совершают колебания у положения равновесия.

Поэтому тепловую энергию в твердых телах переносят фононы (тепловые волны). Квантовый осциллятор, получив тепловую энергию, возбуждается, а, пробыв в возбужденном состоянии небольшое время, возвращается на более низкие энергетические уровни, излучая при этом фононы.

Фонон, двигаясь по кристаллу, поглощается следующим осциллятором – излучается новый фонон, и т. д.

Процесс теплопроводности описывается уравнением Фурье, где коэффициент теплопроводности

.

Здесь - средняя длина свободного пробега фононов, ;

_з - скорость движения фононов по кристаллу º скорость звука в данном веществе ;

- удельная теплоемкость твердого тела;

- плотность вещества твердого тела.

Область T << T_D

- очень малая, ,

Область T >> T_D ~ T,