Cтраница 3
Способностью проводить тепло обладают и неметаллические кристаллы. Однако теплопроводность металлов значительно превосходит теплопроводность диэлектриков. Из этого следует, что теплопередача в металлах осуществляется в основном не кристаллической решеткой, а свободными электронами. [31]
Способностью проводить тепло обладают и неметаллические кристаллы. Однако теплопроводность металлов значительно превосходит теплопроводность диэлектриков. Из этого следует, что геплопередача в металлах осуществляется в основном не кристаллической решеткой, а свободными электронами. Рассматривая эти электроны как одноатомный газ, можно заимствовать для коэффициента теплопроводности выражение кинетической теории газов. [32]
Нижняя часть этого диапазона 0 02 - 3 0 Вт / ( м К) относится к диэлектрикам; материалы с Я 0 2 Вт / ( м К) используются как теплоизоляционные. Повышение температуры приводит к росту теплопроводности диэлектриков. Значения 20 - 400 Вт / ( м К) характерны для металлов и их сплавов. Сплавы отличаются меньшей теплопроводностью по сравнению с чистыми металлами, причем даже незначительные примеси могут вызывать существенное уменьшение Я. Заметное влияние оказывает термообработка. Для большинства чистых металлов теплопроводность уменьшается с ростом температуры, тогда как у сплавов она увеличивается. [33]
Нижняя часть этого диапазона 0 02 - 3 0 Вт / ( м - К) относится к диэлектрикам; материалы с Я0 2 Вт / ( м - К) используются как теплоизоляционные. Повышение температуры приводит к росту коэффициента теплопроводности диэлектриков. Значения Я20 - М00 Вт / ( м - К) характерны для металлов и их сплавов. Сплавы отличаются меньшей теплопроводностью по сравнению с чистыми металлами, причем даже незначительные примеси могут вызывать существенное уменьшение значе ния Я. Для большинства чистых металлов коэффициент теплопроводности уменьшается с ростом температуры, тогда как у сплавов он увеличивается. [34]
В двух предыдущих параграфах подразумевалось, что кристаллическая решетка - идеальная, без дефектов. Остановимся теперь на роли, которую может играть в теплопроводности диэлектрика рассеяние фононов на примесных атомах. [35]
Из всего многообразия исследований Исаака Яковлевича в области физики твердого тела необходимо выделить два, принесших ему мировую известность. Речь идет о работах по теории рассеяния нейтронов в кристаллах и теории теплопроводности диэлектриков. [36]
Вероятность туннелирования очень сильно ( экспоненциально) зависит от массы туннелирующей частицы. Изотопические эффекты обнаружены в параметрах кристаллической решетки, нормальных модах колебаний решетки твердого тела, в электронных состояниях полупроводников, в электропроводности металлов и теплопроводности диэлектриков и полупроводников и ряде других свойствах. [37]
Он показал, что кубическая ангармоничность колебаний атомов в решетке кристалла, вопреки существовавшему мнению, недостаточна для установления конечной теплопроводности; для получения конечного результата необходимо учитывать ангармоничность более высоких порядков. Совместное действие этих ангармоничностей и других источников рассеяния фононов ( примеси, отражение от стенок кристаллитов, рассеяние на упругих деформациях) приводит к сложной картине, которая была исследована И. Я. По-меранчуком с исчерпывающей детальностью. Были определены законы, по которым должна меняться теплопроводность диэлектриков в зависимости от температуры, концентрации примесей и размеров кристаллитов в различных областях значений этих параметров и для различных типов кристаллической структуры. [38]
Построение строгой теории теплопроводности, которая позволила бы вычислить коэффициент теплопроводности в зависимости от температуры, является одной из серьезнейших проблем физики твердого тела и сопряжено с. При решении этой проблемы зачастую используются допущения, правильность которых не всегда очевидна. Ниже проведено лишь качественное рассмотрение, позволяющее в какой-то мере понять механизм теплопроводности диэлектриков при низких температурах. Схема теории теплопроводности в диэлектрических кристаллах строится следующим образом. Для описания потока энергии вводится понятие о квазичастицах-фо-нонах, представляющих собой квантованные тепловые возбуждения решетки. Предполагается, что в периодическом объеме V, имеющем N атомов, существует 3N тепловых колебаний, соответствующих такому же числу волн. Каждая волна характеризуется волновым вектором К. [39]
В настоящем обзоре мы попытались представить в систематизированном виде данные по влиянию изотопического состава на различные свойства твердых тел - на постоянные кристаллической решетки, упругие свойства, фононы и другие возбуждения кристаллической решетки, на электро - и теплопроводность, на электронную структуру металлов и полупроводников и на фазовые превращения. В большинстве случаев изотопические эффекты малы, но есть обратные примеры, когда, как правило в изотопических смесях, изотопы оказывают сильное влияние на свойства твердых тел. Замечательным примером такого изотопического эффекта служит значительное ( иногда в десятки раз) подавление теплопроводности диэлектриков и полупроводников. Исследуются возможности использования изотопически обогащенного монокристалла кремния 28Si для точного определения числа Авогадро [58,59] с целью замены эталона килограмма. [40]
Ангармоническое взаимодействие фононов в кристаллах и общая задача теплопроводности решетки всегда были и остаются до сих пор одной из наиболее интересных проблем физики твердого тела. В своей докторской диссертации, защищенной в 1940 г., он дал подробный анализ трехфононных и четырехфонон-ных взаимодействий в кристалле; им построена теория теплопроводности диэлектриков как при низких, так и при высоких температурах. [41]
В парамагнитных диэлектриках имеется парамагнитный энергетический спектр. Этот спектр участвует в теплопроводности ( собственно парамагнитная теплопроводность) и, кроме того, приводит к добавочному рассеянию упругих волн. В некоторой области температур главную роль в теплопроводности играет парамагнитный спектр. При низких температурах теплопроводность парамагнитных диэлектриков имеет существенно немонотонный характер, резко отличаясь от теплопроводности обычных диэлектриков. [42]
Но решить ее тем методом, который применили Ландау и Румер, было невозможно, так как звуковое колебание нельзя рассматривать как акустический квант. Попутно мне удалось в ясной форме изложить теорию теплопроводности диэлектриков, построенную впервые Пайерлсом, и Ландау даже рекомендовал изучать теплопроводность диэлектриков по моей работе. [43]
Но решить ее тем методом, который применили Ландау и Румер, было невозможно, так как звуковое колебание нельзя рассматривать как акустический квант. Попутно мне удалось в ясной форме изложить теорию теплопроводности диэлектриков, построенную впервые Пайерлсом, и Ландау даже рекомендовал изучать теплопроводность диэлектриков по моей работе. [44]
Нагрев диэлектриков осуществляется только переменным током за счет образования так называемых токов смещения. При нагреве диэлектриков, обладающих некоторой электропроводностью, тепло-генерация определяется векторной суммой токов смещения и проводимости. Мощность токов проводимости не зависит, а мощность токов смещения существенно зависит от частоты тока. Поэтому при нагреве диэлектриков следует работать на оптимальной частоте тока, при которой ток смещения и, следовательно, теплогенерация достигают максимального значения. Равномерность тешюгенерйции за счет тока смещения не зависит от теплопроводности диэлектрика. [45]