文档介绍：材料物理性能课件内容材料的热学性能材料的磁学性能材料的电学性能材料的光学性能材料的介电性能材料的耐腐蚀性能2参考资料耿桂宏,材料物理与性能学,北京大学出版社田莳,材料物理性能,北京航空航天大学出版社熊兆贤,材料物理导论,科学出版社贾梦秋,应用电化学,高等教育出版社3一、材料的热学性能内容:热容、热膨胀及热传导基本概念、物理本质、影响因素及其在材料研究中的应用4(一)热学性能的物理基础热力学第一定律外界对系统传递能量的一部分使系数的内能增加,另一部分用于系统对外做功。说明了热、功转化的数量关系,而不能解决过程进行的方向及限度问题。热力学第二定律克劳修斯表述:热量不可能自动从低温物体传到高温物体。开尔文表述:不可能制成一种循环动作的热机,只从一个热源吸取热量,使它完全变为功,而使其它物体不发生任何变化。熵增加原理,平衡态对应于熵最大的状态。5(一)热学性能的物理基础晶格热振动晶格热振动:晶体点阵中质点围绕平衡位置的微小振动。材料热学性能的物理本质均与其晶格热振动相关。晶格振动是三维的,当振动很微弱时,可认为原子作简谐振动。振动频率随弹性模量Em增大而提高。温度升高时质点动能增大,1/2mv2=1/2kT,∑(动能)i=热能质点热振动相互影响,相邻质点间的振动存在一定的相位差,晶格振动以波(格波)的形式在整个材料内传播。格波在固体中的传播速度:v=3*103m/s,晶格常数a为10-10m数量级,格波最高频率:v/2a=*1013Hz频率极低的格波:声频支振动;频率极高的格波:光频支振动6(一)热学性能的物理基础晶格热振动简谐振子的能量是量子化的,以声子为最小基本单位。引入声子的好处:简谐近似下晶格振动的热力学问题可当作由声子组成的理想气体系统来处理。若考虑非简谐效应,可看作有相互作用的声子气体。材料热量的得失过程就是声子的得失过程,热传导依靠声子的传播。声子数目不守恒7(二)热容热容:在没有相变或化学反应的条件下,材料温度升高1K时所吸收的热量。物理本质:材料的焓随温度变化而变化的一个物理量。质量热容(比热容);摩尔热容QTT1T28(二)热容定容热容容积恒定条件定压热容恒压条件9(二)热容热容随温度的变化规律I区(接近0K):CV∝TII区(低温区):CV∝T3III区(高温区):CV趋于恒定IIIIIICVT金属在室温以上CV很快接近25Jmol-1K-1,陶瓷在1000oC左右才趋于这一数值10