Фононы

Пока средняя длина свободного пробега фононов зависит только от конфигурации кристалла, она может рассматриваться как постоянная. Скорость звука V от температуры существенно не зависит, и,таким образом, теплопроводность Я,—(1/3)с / будет меняться только при изменении удельной теплоемкости, которая в этом диапазоне не следует закону Т вытекающему из теории Дебая. Более упорядоченные кристаллы будут иметь более высокие значения X, чем менее упорядоченные, а в стеклах теплопроводность X намного ннже, чем в любом кристалле. [c.190]

А. Теплопроводность диэлектриков. В диэлектриках (например, огнеупорных материалах, таких, как ЗЮг, А1.2О3 и т. д.) вплоть до температуры примерно 1000 К фононы являются единственными носителями теплоты. При низких температурах (ниже примерно 30 К) они практически не взаимодействуют друг с другом. Это означает, что их средняя длина свободного пробега ограничена только нерегулярностями кристаллической структуры. В монокристаллах высокой чистоты средняя длина свободного пробега при этой температуре может достигать нескольких миллиметров, но даже наличие в решетке разных изотопов может приводить к рассеянию фононов и ограничивать длину свободного пробега. [c.190]

А. Тепло- и массопереиос к твердым телам и жидким средам прн внешнем обтекании тел и течении в каналах, при вынужденной и естественной конвекции. Перенос теплоты к твердым телам и жидким средам при ламинарном течении с заданными граничными условиями или условиями сопряжения полностью описывается законом теплопроводности Фурье, если только тепловые потоки не превышают своих физических пределов (фононный, молекулярный, электронный перенос н т. д.). Возможность решения сложных задач в большей или меньшей степени зависит только от наличия необходимой вычислительной техники. Для расчета ламинарных течений, включая и снарядный режим, к настоящему времени разработано достаточно много стандартных про1-рамм, и их число продолжает непрерывно увеличиваться. Случай движущихся тел включает в себя также и покоящиеся тела, так как координатную систему можно связать с телом и, таким образом, исключить относительное движение. Поэтому методы расчета теплопередачи к твердым телам и жидким средам при их ламинарном течении полностью аналогичны. Единственным фактором, влияющим на тепловой поток как при нестационарном нагреве твердого тела, так и при квазистационар-ном ламинарном течении, является время контакта. Хотя часто коэффициент теплоотдачи нри ламинарном течении представляется как функция скорости, необходимо обязательно помнить, что скорость течения есть только мера времени контакта или времени пребывания среды в теплообменнике. Эта концепция обсуждалась в 2.1.4, где было показано, каким образом и — а-метод, используемый обычно для описания ламинарного теплообмена, можно применить и для расчета нестационарного теплопереноса а твердом теле. В разд. 2.4 эта концепция получает даль- [c.92]

С ростом температуры средняя длина свободного пробега будет все больше и больше ограничиваться столкновением с другими фононами. Это фонон-фононное взаимодействие согласно 5 южет быть разбито на нормальные процессы (которые не увеличивают термическое сопротивление) и /-процессы, или процессы переброса, в которых импульс не сохраняется. Вероятность того, что данный процесс будет процессом переброса, растет пропорционально Т, вследствие чего средняя длина свободного пробега изменяется пропорционально 1/Г. [c.190]

Все электронные переходы, в том числе и переходы на локальные уровни типа 5 и 3—4 сопровождаются электронно-фонон-ным взаимодействием, в результате которого часть электронной энергии превращается в вибрационную энергию, т. е. в теплоту, нагревающую твердое тело выше первоначальной температуры, а часть излучается в виде квантов сниженной частоты, по сравнению с частотой поглощаемого излучения Поэтому, когда ширина запрещенной зоны не слишком сильно превосходит 3,1 эВ, т. е. энергию фотонов самого коротковолнового видимого света, полоса электромагнитного излучения данного вещества может находиться в области спектра видимого излучения. При более значительной ширине запрещенной зоны может иметь место испускание только ультрафиолетового излучения. [c.122]

Теплопроводность в твердых телах обусловлена пере -носом или фононов (в неметаллических твердых телах), или электронов (в металлах). В случае фононного механизма переноса скорость распространения теплоты совпадает со скоростью звука. Поэтому максимальный тепловой поток определяется выражением [c.71]

При низких температурах метод Эйнштейна дает заниженные значения теплоемкости, по его результаты свидетельствовали о том, что квантовая теория применима к решеточным волнам. Как следствие этого, существует квант энергии такой волны, называемый теперь фононом но аналогии с квантом энергии электромагнитной волны. [c.189]

При увеличении содержания примесей в металлах одновременно с уменьшением абсолютной величины теплопроводности изменяется характер температурной зависимости % = Х (Т) от X пропорционально Т ло X пропорционально Т 2. Это может быть объяснено на основе представлений о передаче тепла в металлах электронами и кристаллической решеткой. При достаточно низких температурах электронная часть теплопроводности пропорциональна Т, тогда как теплопроводность решетки в металлах из-за рассеяния фононов на электронах, по-видимому, пропорциональна Т . [c.148]

Это подтверждается измерением длины свободного пробега фононов в полистироле. При плотности полистирола р=1052 кг/м значения теплопроводности X и теплоемкости С соответственно равны Х=0,165 Вт/(м-К) и С=1,33 кДж/ (кг К). Приняв скорость V фононов в аморфном теле равной 1,5-10 м/с и подставляя значения X, С и у в формулу Л= /зС/, получим для полистирола I— = 0,236 нм. По порядку величины это согласуется с данными Кобеко [32], согласно которым длина свободного пробега фононов для стекла составляет 0,7—1 нм и близка к значениям расстояний между молекулами. [c.257]

Тот факт, что Х/Т, а не X связано с (т, объясняется температурной зависимостью доли электронов, участвующих в обмене энергией с фононами. Некоторые значения Ь приведены в табл. 1. [c.191]

Для всех исследованных алканов отношение близко к четырем. Это, возможно, означает, что переходное состояние возникает в активном комплексе, если в нем сосредоточивается энергия, равная суммарной энергии четырех фононов. [c.171]

Физика и механика полимеров широко использует идеи и методы физики твердого тела, физики жидкого состояния, термодинамики и статистической физики. Так, например, и физику твердого тела, и физику полимеров интересует связь между физическими свойствами и строением веществ. Любые твердые тела, в том числе и полимеры, представляют собой сложные системы, из которых можно выделить ряд важнейших подсистем (решетка, атомы с соответствующими электрическими квадрупольными и магнитными моментами ядер, электроны и ядра с соответствующими спинами, фононы, атомные группы, сегменты, макромолекулы и др.). Хотя указанные подсистемы связаны между собой, различные силовые поля (механические, электрические и магнитные) воздействуют на них не одинаково. Этим определяется эффективность изучения взаимосвязи строения и физических свойств различных твердых тел методами электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонансов (ЭПР и ЯМР), диэлектрическими и ультразвуковыми методами. [c.9]

Можно предположить, что переходное состояние Л, возникает, когда Б реакционном центре сосредоточивается энергия, равная суммарной энергии четырех фононов антипараллельных трансляционных или крутильных колебаний с частотой (см. табл. УП.7.2). [c.173]

Рф- сопротивление, обусловленное рассеянием электронов на фононах. [c.35]

Теплопроводность ТРГ значительно ниже, чем у традиционных графитов, вдоль оси а менее 4, а вдоль оси с — 0,03 Вт-(м К). Это связано с повышенным фонон-фононным рассеянием вдоль а оси в связи с изгибом слоев и уменьшением насыпной п/ют-ности ТРГ, а также плотности прокатанного или прессованного материала. [c.361]

В неподвижной среде процессы переноса могут трактоваться как макроскопические, являющиеся результатом статистического усреднения большого числа непрерывно происходя щих микроскопических событий, в которых участвуют определенные элементы среды. Такими элементами могут быть молекулы, ионы, атомы, электроны, фононы или фотоны. Событиями обычно являются столкновения элементов, обусловленные их непрерывным хаотическим движением, происходящим в соответствии с принципом микроскопической обратимости. Феноменологические законы переноса теплоты, массы и импульса были установлены Фурье (теплопроводность), Фиком (диффузия) и Ньютоном (вязкое трение). Эти законы справедливы в том случае, когда выполняются следующие два условия [c.70]

Интересующие нас квантовые системы, как мы видели, обладают свойством изменять частоту излучения, вообще трансформировать энергию. Их внутренняя энергия складывается из электронной и вибрационной (тепловой) энергии, причем запас ее может пополняться или уменьщаться при взаимодействии, с излучением и с соприкасающимися веществами — другими квантовыми системами. Изменение уровня электронной энергии сопровождается изменением уровня вибрационной энергии и, наоборот, увеличение или уменьшение запаса последней влечет за собой соответствующее изменение электронной энергии. Дело в том, что упругие силы, действующие между атомами, зависят от энергетического состояния электронов в то же время шругие колебания атомов деформируют электронные оболочки, т. е. изменяют уровень энергии электронов. Другими словами, в твердом веществе существует электронно-фононное взаимодействие, причем передача и трансформация энергии происходят путем столкновения электронов с фононами. Представляя собой систему большого числа взаимосвязанных вибраторов, твердое вещество имеет сплошные спектры поглощения. Благодаря этому соударение с твердым телом возбужденных молекул или комплексов, в частности продуктов экзотермических реакций, позволяет им освобождаться от избыточной энергии, прежде чем наступает их диссоциация. Твердое тело может вместе с тем легко передавать из своих запасов дополнительную энергию адсорбированным молекулам или атомам и таким путем активировать их, что при определенных условиях позволяет ему служить катализатором химических реакций. [c.132]

Благодаря совпадению при определенных значениях энергий фаз двух волн, проникших сквозь барьеры, возникают связанные состояния (рис. 27). В одномерных молекулах возможна только прыжковая проводимость. Обмениваясь энергией с фононами, электрон перескакивает между состояниями с перекрывающимися орбиталями. Так, с квантовомеханической точки зрения выглядит высокочастотное переключение межатомных связей. [c.97]

При молекулярном контакте между твердыми телами, как мы хорошо знаем, происходит только межмолекулярное взаимодействие. Этим ВИДОМ взаимодействия обусловлено существование известных нам всевозможных молекулярных соединений — аддуктов, в частности молекулярных кристаллов. Электронные энергетические спектры аддуктов, как мы знаем, состоят из суммы частных энергетических спектров соответствующих молекул. Однако они имеют единый для каждого данного твердого вещества фонон-ный спектр. [c.116]

Свобод [ые электроны передают энергию от одних колеблющихся атомов другим, увеличивая колебательную энергию 1и)следних. В среднем это проявляется в передаче теплоты в направлении отрицательного градиента температуры. Благодаря относительно высокой скорости электронов и относительно большой средней длине свободного пробега их вклад в теплопроводность обычно много выше (от 5 до 50 раз), чем фононов, несмотря па крайне незначительный вклад в удельную теплоемкость. [c.191]

Благодаря электронно-фононному и, вообще квантовомеханическому взаимодействию твердое вещество может поглощать большие порции энергии, превышающие энергию его диссоциации, без видимых последствий, так как избыточная энергия быстро [c.132]

Физика полимеров в той части, которая рассматривает полимеры как конструкционные материалы, является сравнительно новым разделом физики твердого тела [15]. Физику твердого тела, и физику полимеров в частности, интересует связь между строением и свойствами веществ. Любые твердые тела, в том числе и полимеры, представляют собой сложные системы, в которых можно выделить ряд важнейших подсистем (решетка, молекулы, атомные ядра, система электронов, система спинов, фононы и др.). Хотя указанные подсистемы связаны между собой, воздействия на твердые тела различных силовых полей (механических, электрических и магнитных) вызывают раздельное проявление их особенностей. Этим определяется эффективность изучения взаимосвязи строения и физических свойств различных твердых тел методами электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонанса, а также диэлектрическими и акустическими методами. [c.6]

В диэлектриках перенос теплоты осуществляется фононами [c.256]

Длины свободного пробега фононов в кристаллах имеют значения порядка 10—100 периодов решетки, приближаясь к длинам свободных пробегов электронов. [c.257]

Было выяснено, что эффект Дюфора, специфический эффект, присущий именно растворам, не оказывает заметного влияния на перенос тепла в смесях жидкостей /124, 123/. Специфическим механизмом рассеяния, проявляющимся в термическом сопротивлении смесей, может быть рассеяние на флуктуациях концентрации. Если носителями являются фононы, то речь идет о рэлеевском рассеянии фононов, рассеянии на малых флуктуациях. (Аномально большие флуктуации концентрации в окрестности критической точки не могут существенно влиять на этот процесс, так как фононы распространяются внутри них, критическая теплопроводность растворов отрицательных аномалий не имеет.) Исходя из таких соотношений, можно получить формулу [c.80]

Взаимодействие света с флуктуационными движениями среды приводит к нелинейному эффекту — модуляции световой волны, что эквивалентно появлению в спектре рассеянного света излучения новых частот. Это явление можно трактовать как неупругое рассеяние фотонов. Рассмотрение взаимодействия фотон-фонон (квант гиперакусти-ческого поля) приводит к известной формуле цля частоты линий триплета Мандельштама-Бриллюена [c.9]

Один из возможных подходов к пониманию особенностей поведения вязкости жидкостей упомянут в /34, 82/. Он заключается в рассмотрении переноса тангенциального количества движения в жидкости механизмом флуктуационных сдвиговых движений, которые в области самых высоких частот спекура этих движений представляют собой сдвиговые гиперакустические волны, аналогичные поперечным фононам в твердом тепе. На пути анализа такого коллективного механизма переноса получаются соотношения, связывающие вязкость со скоростью гиперзвука ц . Одао из них имеет вид [c.60]

В монографии /Ю/ была рассмотрена возможность описания теплопроводности жидкостей на основе представления о коллективном характере теплового движшия. Фактически речь шла о фононном механизме перекоса тепла, о переносе дебаевскими гиперакустическими [c.61]

Сяо и Кауш [59—61] изучили влияние локальной деформации, чувствительной к ориентации цепей, на суммарную скорость их разрыва. Хольцмюллер [62], Бартенев и др. [63], а также Салганик [64] проанализировали количество тепловой энергии и направленность ее передачи от одного сегмента к другому посредством статистических фононных флуктуаций. Различные статистические аспекты накопления молекулярных дефектов исследованы Орловым и др. [65], Гойхманом [66], а также Готлибом [67], которые учли образование изолированных дефектов, их рост, взаимодействие и объединение. Энергетическая вероятностная теория была выдвинута Валани-сом [68], который объединил стохастическую природу разрушения, понятие плотности энергии деформации и гипотезу Журкова. [c.76]

Разница во времени до разрушения при статическом разрушении и циклическом объясняется явлением саморазогрева при циклических нагрузках [92]. Такая реакция твердых тел на периодическое дискретное воздействие указывает на колебательные явления, лежащие в основе существования и движения дислокаций. Выделение энергии при движении дислокаций в виде тепла способствует перераспределению ее в системе и включению в движение дополнительного количества дислокации или их скоплений. Передача тепловой энергии электронами значительно эффективнее, чем передача волн деформации фононами, поэтому процессы разрушения термически активируемы. Именно в этом можно усмотреть различия между ползучестью, ма1юцикловой и термоусталостью, а также объяснить фактическое невыполнение линейного закона суммирования. [c.144]

Плоские графитовые монохроматоры применяются для исследований дифракционного и неупругого рассеяний нейтронов. При этом обеспечивается дифрация нейтронов в диапазоне длин волн 0,2-0,5 нм [7-6], что позволяет исследовать магнитные структуры, фононы в твердых телах, фазовые переходы и биологические системы. [c.458]

Общая химия (1984) -- [ c.131 ]

Физика и химия твердого состояния (1978) -- [ c.74 , c.109 ]

Общая и неорганическая химия 1997 (1997) -- [ c.97 , c.249 ]

Химия твердого тела Теория и приложения Ч.2 (1988) -- [ c.78 ]

Введение в физику полимеров (1978) -- [ c.139 ]

Общая и неорганическая химия (2004) -- [ c.97 , c.249 ]

Физическая механика реальных кристаллов (1981) -- [ c.124 , c.125 ]

Физика и химия твердого состояния органических соединений (1967) -- [ c.54 ]

Общая химия (1974) -- [ c.637 ]

Пластификация поливинилхлорида (1975) -- [ c.142 ]

Инструментальные методы химического анализа (1989) -- [ c.175 ]

Аналитическая лазерная спектроскопия (1982) -- [ c.19 ]

Применение длинноволновой ИК спектроскопии в химии (1970) -- [ c.221 ]

Введение в физическую химию кристаллофосфоров (1971) -- [ c.74 , c.160 ]

Введение в химию полупроводников Издание 2 (1975) -- [ c.14 ]

Секторы ЭПР и строение неорганических радикалов (1970) -- [ c.42 ]

Основы общей химии Том 2 Издание 3 (1973) -- [ c.305 ]

Гелий (1949) -- [ c.387 , c.423 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология