热学性能：晶格热振动-晶格点阵中的质点（原子、离子）围着平衡位置做微小振动（1）热容3R热容表征材料从周围环境吸收热量的能力，用1mol物质温度升高1K是所吸收C, =3RC,的热量来表示，有定压热容和定容热容两种。单位：J/(mol·K)C,=AT30dodo00.T/K—p=Po2V=VodTdT材料定容热容和温度之间的关系德拜温度材料科学与人类文明--材料性能基础2026/1/116
2026/1/11 材料科学与人类文明-材料性能基础 6 （1）热容 0 0 , p p p v v v dT dQ C dT dQ C = = = = 热容表征材料从周围环境吸收热量的能 力，用1 mol物质温度升高1 K是所吸收 的热量来表示，有定压热容和定容热容 两种。单位：J/(mol•K) 0 3 Cv = AT Cv = 3R Cv 0 3R D T/K 材料定容热容和温度之间的关系 热学性能：晶格热振动 -晶格点阵中的质点（原子、离子）围着平衡位置做微小振动 德拜温度
根据热容选材：材料升高一度，需吸收的热量不同，吸收热量小，热损耗小。同一组成，质量不同，热容也不同，质量轻，热容小。对于隔热材料，需使用轻质隔热砖，便于炉体快速升温，同时降低热量损耗。材料科学与人类文明--材料性能基础2026/1/11
2026/1/11 材料科学与人类文明-材料性能基础 7 根据热容选材： ◼ 材料升高一度，需吸收的热量不同，吸收热量 小，热损耗小。同一组成，质量不同，热容也 不同，质量轻，热容小。对于隔热材料，需使 用轻质隔热砖，便于炉体快速升温，同时降低 热量损耗
(2）热传导热传导本质：由于温差而发生的材料相邻部分间的能量迁移。热传导表征热导率入，单位：W/(m·K）dTq=-a定义：dxq—单位时间单位面积（垂直于热流方向）内流/过的热量，单位：W/m2Ti-T=1 K温度梯度，单位：K/mdT/dx材料科学与人类文明--材料性能基础2026/1/118
2026/1/11 材料科学与人类文明-材料性能基础 8 （2）热传导 热传导本质：由于温差而发生的材料相邻部分间的能量迁移。 T1 T2 Q T1 -T2=1 K 热传导表征——热导率 ，单位：W/(m • K) dx dT 定义： q = − q——单位时间单位面积（垂直于热流方向）内流 过的热量，单位：W/m2 dT/dx——温度梯度，单位：K/m
热传导机制热传导的三种方式：自由电子传导、晶格振动传导和分子或链段传导》金属材料的热传导一自由电子传导金属的热导率较高（20-400W/m-K），随温度的升高、缺陷的增多而下降。>无机非金属材料的热传导一晶格振动传导热导率低，良好的绝热材料（一般陶瓷材料2-50W/m-K），随温度升高略微减小；陶瓷中的孔洞明显降低热导率：玻璃的原子排列远程无序，不产生热弹性波，因此热导率更低：高分子材料的热导率一分子或链段传导热量通过分子或链段的传递，速度慢，因此其热导率低，可用作绝热材料：结晶度增大，热导率增大：孔洞降低热导率。2026/1/11材料科学与人类文明--材料性能基础
2026/1/11 材料科学与人类文明-材料性能基础 9 热传导机制 热传导的三种方式：自由电子传导、晶格振动传导和分子或链段传导 ➢ 金属材料的热传导——自由电子传导 金属的热导率较高（20-400 W/m-K），随温度的升高、缺陷的增多而下降。 ➢ 无机非金属材料的热传导——晶格振动传导 热导率低，良好的绝热材料（一般陶瓷材料2-50 W/m-K），随温度升高略微 减小； 陶瓷中的孔洞明显降低热导率； 玻璃的原子排列远程无序，不产生热弹性波，因此热导率更低； ➢ 高分子材料的热导率——分子或链段传导 热量通过分子或链段的传递，速度慢，因此其热导率低，可用作绝热材料； 结晶度增大，热导率增大； 孔洞降低热导率
(3）热膨胀热膨胀系数一温度变化1K时材料单位长度（线膨胀系数α）或单位体积（体积膨胀系数α）变化量。对各向同性材料，α=3αldl1dT热膨胀系数主要取决于原子（或分子、链段）之间结合力。结合力越大，热膨胀系数越低。材料金属陶瓷高分子5-25α/ ×10-6K-10.5-1550-300材料科学与人类文明--材料性能基础102026/1/11
2026/1/11 材料科学与人类文明-材料性能基础 10 （3）热膨胀 热膨胀系数——温度变化1 K时材料单位长度（线膨胀系数l）或单位体 积（体积膨胀系数v）变化量。对各向同性材料，v =3l l p v p dT dV dT V dl l ( ) 1 ( ) , 1 = = 热膨胀系数主要取决于原子（或分子、链段）之间结合力。结合力越 大，热膨胀系数越低。 材料 金属 陶瓷 高分子 l / 10-6 K-1 5-25 0.5-15 50-300