南昌大学 材料性能学重点 第一章 材料热学性能

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1、第一章材料热学性能内容概要：本章讲述材料的热容、热膨胀、热传导、热稳定性等方面的内容，并简述其物理本质。主要内容和学时安排如下：第一节材料的热容重点掌握经典热容理论和量子热容理论的内容；理解温度、相变等对热容的影响；了解热容的几种测量方法，对热分析法的原理和应用要重点理解。第二节材料的热膨胀重点掌握线膨胀系数、体膨胀系数、热膨胀的物理本质；了解热膨胀的测量方法；理解热膨胀分析方法在材料中的应用。第三节材料的热传导掌握热传导定律；热传导的物理本质；理解热传导的影响因素。（共6个学时）theprovisionsofelectricpowerconstructionengin

2、eeringqualitysupervisionandquality...2.4.1.1theunitworksacceptancerateof100%,thequalityevaluationofatotalscoreof95orabove;2.4.1.2regulatedWeldingNDTinspection100%,regulatedweldingapassingrateof>99%,andweldbeadappearance;2.4.1.3boilerhydraulic第一节材料的热容一、热容的定义：不同的物体升高相同的热量时其温度会不同，温度升高1K所需要的

3、能量定义为热容：定容热容：如果在加热过程中，体积不变，则所提供的热量全部用于粒子动能（温度）的增加，用Cv表示定压热容：如果在加热过程中保持压力不变，则物体的体积自由膨胀，这时所提供的热量一部分用于升高体系的温度，一部分用于体系对外做功，用Cp表示为0-TK时平均比热容，即质量为1Kg的物质在没有化学反应条件下，温度升高1K时所需的热量，单位为J/（Kg.K）定压热容>定容热容，一般实验测得的是恒压热容Cp即在温度范围内的平均热容：当时，即可认为是TK时的热容摩尔恒压热容：1mol物质在没有化学反应和相改变条件下，升高1K所需的能量，用Cpm表示摩尔恒容热容：（M为摩尔

4、质量）二、热容理论实验发现：在不发生相变条件下，多数物质的热容Cv在高温下，逐于一恒定值；低温区；时，。1经典的热容理论：（杜隆—珀替定律）体系的能量包括动能和热能，动能与温度有关，给体系提供能量一部分用于增加体系的动能—升高温度；一部分用于增加体系的热能动能和热能近似认为相等，则在TK时温度升高所需的热量为3K摩尔热容为Cpm=3Rtheprovisionsofelectricpowerconstructionengineeringqualitysupervisionandquality...2.4.1.1theunitworksacceptancerateof100

5、%,thequalityevaluationofatotalscoreof95orabove;2.4.1.2regulatedWeldingNDTinspection100%,regulatedweldingapassingrateof>99%,andweldbeadappearance;2.4.1.3boilerhydraulic经典热容理论认为热容是一个恒定值为3R，与温度无关。缺陷：不能解释实验的热容与温度的变化关系。2热容的量子理论普朗克在研究黑体辐射时，提出了振子能量量子化，以hv为最小单位频率为w的谐振子的能量具有统计性，按照统计热力学原理，在温度为T，频率

6、为w时，所具有的能量为值的几率与成正比。1mol固体有N个原子，每个原子的振动自由度为3，所以1mol固体的振动可看成3N个振子的合振动但要计算Cv很困难，必须简化处理。A：爱因斯坦模型：爱因斯坦模型理论认为：各原子的振动是独立的，而且都是以相同的频率振动。当时：当时：theprovisionsofelectricpowerconstructionengineeringqualitysupervisionandquality...2.4.1.1theunitworksacceptancerateof100%,thequalityevaluationofatotalsco

7、reof95orabove;2.4.1.2regulatedWeldingNDTinspection100%,regulatedweldingapassingrateof>99%,andweldbeadappearance;2.4.1.3boilerhydraulic不足：热容偏离实验曲线偏大Why：爱因斯坦认为各原子振动互不相关，且以同一频率振动，模型过于简单。B：德拜模型：德拜考虑了晶体中原子间的相互作用，把原子振动看成是弹性波，晶体看作为连续介质存在一频率分布。德拜定律三、无机材料的热容四、金属材料的热容（1）自由电子对热容贡献。金