热学性能的物理基础 1、热性能的物理本质 升华 热容 热传 晶格热振动 热膨胀 热稳定性 熔化 热性能的物理本质：晶格热振动
热学性能的物理基础 热容 热膨胀 热传 导 热稳定性 升华 熔化 晶格热振动 热性能的物理本质:晶格热振动 1、热性能的物理本质
2、晶格热振动的定义及特点 晶格热振动：固体材料是由构成材料的质点（原子、 离子)按一定晶格点阵排列堆积而成，一定温度下， 点阵中的质点总是围绕其平衡位置作微小的振动 称为晶格热振动。 晶格热振动是非简谐振动； 晶格热振动是三维的； 晶格热振动是诸质点的集体振动。 "∑ (动能)=热量 各质点热运动时动能总和就是该物体的热量！
晶格热振动是非简谐振动； 晶格热振动是三维的； 晶格热振动是诸质点的集体振动。 晶格热振动：固体材料是由构成材料的质点（原 子、 离子）按一定晶格点阵排列堆积而成，一定温度下， 点阵中的质点总是围绕其平衡位置作微小的振动， 称为晶格热振动。 1 n i= （动能）i =热量 各质点热运动时动能总和就是该物体的热量! 2、晶格热振动的定义及特点
3、简谐振动 简谐振动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比 方向总是指向平衡位置的回复力作用下的振动；或物 体的运动参量（位移、速度、加速度）随时间按正弦 或余弦规律变化的振动。 X=AcoS(2πt/T+p) 式中：X为位移；A为振幅，即质点 离开平衡位置时(x=O)的最大位移绝 对值；为时间；T为简谐振动的周期； 围】筒谐振动曲线 (2πt/T+p)为简谐振动的位相
3、简谐振动 ⚫ 简谐振动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比、 方向总是指向平衡位置的回复力作用下的振动；或物 体的运动参量（位移、速度、加速度）随时间按正弦 或余弦规律变化的振动。 X A t T = + cos(2 / ) (2 / ) t T + 式中：X为位移；A为振幅，即质点 离开平衡位置时(x=0) 的最大位移绝 对值；t为时间；T为简谐振动的周期； 为简谐振动的位相
4、原子的简谐振动和非简谐振动 斥力 引力 简谐振动 非简谐振动 F-r线性 Fr非线性 原子间力与原子间距关系F-)图 温度↑，振幅和振动频率↑，质点的平衡位置改变， 相邻间质点平均距离↑，表现出非简谐振动的特点
r 斥力 引力 ro r F 简谐振动 F-r 线性 非简谐振动 F-r 非线性 原子间力与原子间距关系(F-r)图 4、原子的简谐振动和非简谐振动 温度↑，振幅和振动频率↑，质点的平衡位置改变， 相邻间质点平均距离↑，表现出非简谐振动的特点
5、一维单原子晶格的线性振动方程 -/ n+I ￥街期多②多M 牛顿第二定律： 之+ :醐同t后OAM⑦WW⑦M F=d(my)/dt B d=Bcos(xnl+X1a） d 式中：m一每个质点的质量 一微观弹性模量，与质点间作用力性质有关的常数。对于每个 质点，B不同即每个质点在热振动时都有一定的频率。材料内有N 个质点，就有N个频率的振动组合一起
5、一维单原子晶格的线性振动方程 2 2 1 1 2 cos( ) n n n n d x m x x x dt = + − + − 牛顿第二定律： F=d(mv)/dt 式中：m—每个质点的质量； β—微观弹性模量，与质点间作用力性质有关的常数。对于每个 质点，β不同即每个质点在热振动时都有一定的频率。材料内有N 个质点，就有N个频率的振动组合一起