1. 材料物理性能
材料物理性能及测试
材料物理性能及测试材料的物理性能是指材料在物理方面的性质和行为，包括材料的力学性能、热学性能、电学性能以及光学性能等。
这些性能对于材料的使用和应用起着重要的作用。
为了准确地评估和测试材料的物理性能，科学家和工程师使用了各种测试方法和仪器设备。
一、力学性能力学性能是衡量材料在外力作用下的行为的一种性能。
主要指材料的强度、韧性、硬度、延展性等。
常用的测试方法包括拉伸测试、压缩测试、剪切测试和弯曲测试等。
1.拉伸测试拉伸测试是一种常见的方法，用来评估材料的强度和延展性。
在拉伸测试中，材料样品被施加拉伸力，通常通过测量载荷和伸长量来计算拉伸应力和应变。
拉伸强度是指材料在拉伸过程中承受的最大应力，屈服强度是指材料开始产生可观察的塑性变形的应力。
2.压缩测试压缩测试用于测量材料在受压力下的性能。
将材料样品放入压力装置中，施加压力使其受到压缩，通过测量载荷和位移来计算压缩应力和应变。
压缩强度是指材料在压缩过程中承受的最大应力。
3.剪切测试剪切测试用于评估材料的抗剪切能力。
将材料样品放入剪切装置中，施加剪切力使其发生剪切变形，通过测量载荷和位移来计算剪切应力和应变。
剪切强度是指材料在剪切过程中承受的最大应力。
弯曲测试用于评估材料在弯曲载荷下的行为。
将材料样品放入弯曲装置中，施加弯曲力使其发生弯曲变形，通过测量载荷和位移来计算弯曲应力和应变。
弯曲强度是指材料在弯曲过程中承受的最大应力。
二、热学性能热学性能是指材料在温度变化下的行为。
主要包括热膨胀性、热导率、比热容等性能。
常用的测试方法包括热膨胀测试、热导率测试和比热容测试等。
1.热膨胀测试热膨胀测试用于测量材料随温度变化而发生的膨胀或收缩。
在热膨胀测试中，材料样品被加热或冷却，通过测量长度变化来计算热膨胀系数。
2.热导率测试热导率测试用于测量材料传导热的能力。
在热导率测试中，材料样品的一侧被加热，另一侧被保持在恒定温度，测量两侧温度差来计算热导率。
3.比热容测试比热容测试用于测量材料吸热或放热的能力。
常用材料的物理性能(超详细-好经典)
材料的物理性能材料的物理性能：密度、相对密度、弹性、塑性、韧性、刚性、脆性、缺口敏感性、各向同性、各向异性、吸水率和模塑收缩率等。
•弹性：是材料在变形后部分或全部恢复到初始尺寸和形状的能力。
•塑性：是材料受力变形后保持变形的形状和尺寸的能力。
•韧性：是聚合物材料通过弹性变形或塑性变形吸收机械能而不发生破坏的能力。
•延展性：材料受到拉伸或压延而未受到破坏的延伸性称为延展性。
•脆性：是聚合物材料在吸收机械能时易发生断裂的性质。
•缺口敏感性：材料从已存在的缺口、裂纹或锐角部位发生开裂，裂纹很快贯穿整个材料的性质称为缺口敏感性。
•各向同性：各向同性的材料为在任何方向上物理性能相同的热塑性或热固性材料。
•各向异性：各向异性材料的性质与测试方向有关，增强塑料在纤维增强材料的排列方向上有较高的性能。
•吸水性：吸水性是材料吸水后质量增加的百分比表示。
模塑收缩性：模塑收缩性是指零件从模具中取出冷却至室温后，其尺寸相对于模具尺寸发生的收缩。
冲击性能：是材料承受高速冲击载荷而不被破坏的一种能力，反应了材料的韧性。
塑料材料在经受高冲击力而不被破坏，必须满足两个条件：①能迅速通过形变来分散和冲击能量；②材料内部产生的内应力不超过材料的断裂强度。
疲劳性能：塑料制品受到周期性反复作用的应力，包括拉伸、弯曲、压缩或扭曲等不同类型的应力，而发生交替变形的现象，称为疲劳。
抗撕裂性：抗撕裂性是薄膜、片材、带材一类薄型瓣重要力学性能。
蠕变性：指材料在恒定的外力（在弹性极限内，包括拉伸、压缩、弯曲等）作用下，变形随时间慢慢增加的现象。
应力松弛：指塑料制品维持恒定应变所需要的应力随时间延长而慢慢松弛的现象。
塑胶材料●塑胶材料可分为两大类：热塑性塑料、热固性塑料。
●热塑性塑料从构象（形态不同）可分为三种类型：无定型聚合物(PS、PC、PMMA)、半结晶聚合物(PE、PP、PA)、液晶聚合物(LCP)。
●热塑性塑料受热后会软化，并发生流动，冷却后凝固变硬，成为固态。
材料物理性能
材料物理性能材料的物理性能是指材料在受力、受热、受光、受电、受磁等外界作用下所表现出的性质和特点。
它是材料的内在本质，直接影响着材料的使用性能和应用范围。
材料的物理性能包括了热学性能、光学性能、电学性能、磁学性能等多个方面。
首先，热学性能是材料的一个重要物理性能指标。
热学性能包括导热性、热膨胀性和热稳定性等。
导热性是指材料传导热量的能力，通常用热导率来表示。
热膨胀性是指材料在温度变化下的体积变化情况，通常用线膨胀系数来表示。
热稳定性是指材料在高温环境下的性能表现，包括了热变形温度、热老化等指标。
这些性能对于材料在高温环境下的应用具有重要意义。
其次，光学性能是材料的另一个重要物理性能。
光学性能包括透光性、反射率、折射率等指标。
透光性是指材料对光的透过程度，通常用透光率来表示。
反射率是指材料对光的反射程度，通常用反射率来表示。
折射率是指材料对光的折射程度，通常用折射率来表示。
这些性能对于材料在光学器件、光学仪器等领域的应用具有重要意义。
此外，电学性能是材料的另一个重要物理性能。
电学性能包括导电性、介电常数、电阻率等指标。
导电性是指材料导电的能力，通常用电导率来表示。
介电常数是指材料在电场中的极化能力，通常用介电常数来表示。
电阻率是指材料对电流的阻碍程度，通常用电阻率来表示。
这些性能对于材料在电子器件、电气设备等领域的应用具有重要意义。
最后，磁学性能是材料的另一个重要物理性能。
磁学性能包括磁导率、磁饱和磁化强度、矫顽力等指标。
磁导率是指材料对磁场的导磁能力，通常用磁导率来表示。
磁饱和磁化强度是指材料在外磁场作用下的最大磁化强度，通常用磁饱和磁化强度来表示。
矫顽力是指材料在外磁场作用下的抗磁化能力，通常用矫顽力来表示。
这些性能对于材料在磁性材料、电机、传感器等领域的应用具有重要意义。
综上所述，材料的物理性能是材料的重要特性，直接影响着材料的使用性能和应用范围。
不同类型的材料具有不同的物理性能，因此在材料选择和应用过程中，需要充分考虑材料的物理性能指标，以确保材料能够满足特定的使用要求。
材料的物理性能
材料的物理性能
所谓材料的物理性能，指的是材料在物理方面表现出来的特性和性质。
物理性能通常包括以下几个方面：
1. 密度：密度是材料单位体积的质量。
不同材料的密度差别很大，如金属的密度通常比非金属高，而气体的密度则通常较低。
2. 弹性：材料的弹性是指在受力时，材料能够恢复到原来形状和尺寸的能力。
弹性可以通过杨氏模量来衡量，不同材料的弹性差异很大。
3. 热膨胀系数：材料在受热时会发生尺寸变化，其中热膨胀系数就是用来描述这种变化的。
不同材料的热膨胀系数差别很大，如金属通常具有较高的热膨胀系数。
4. 导热性：材料的导热性指的是材料对热量的传导能力。
导热性可以通过热传导系数来衡量，不同材料的导热性差异很大。
5. 导电性：导电性指的是材料对电流的导电能力。
导电性可以通过电导率来衡量，不同材料的导电性差别很大，如金属通常具有较好的导电性。
6. 磁性：磁性是指材料对磁场的响应能力。
材料可以分为铁磁性、顺磁性和抗磁性等，不同材料的磁性差异很大。
7. 光学性能：光学性能指的是材料在光的作用下的表现。
光学性能包括透明度、折射率、散射等，不同材料的光学性能差异
较大。
除了上述几个主要的物理性能外，还有一些其他的物理性能也十分重要，如硬度、韧性、断裂韧性、可塑性等。
这些物理性能对于材料的选择、设计和应用都具有重要意义，不同物理性能的组合使得材料在不同领域有着广泛的应用。
因此，研究、了解和掌握材料的物理性能对于材料科学和工程技术具有重要的意义。
材料物理性能
参考书： 参考书：
材料物理性能 哈尔滨工业大学出版社 邱成军等 材料物理性能 金属材料物理性能 无机材料物理性能
TB303/Q712 TB303/C417 75.211 W35 71.2241/460
机械工业出版社， 机械工业出版社，陈騑騢 冶金工业出版社 王润
清华大学出版社 关振铎等
工程材料的性能、 机械工业出版社，柴惠芬, 工程材料的性能、设计与选材 机械工业出版社，柴惠芬,石德珂编 71.22/501 材料物理性能 龙毅，李庆奎， 中南大学出版社 龙毅，李庆奎，强文江
3.本课程的学习目的、内容 3.本课程的学习目的、 本课程的学习目的
结构材料和 工程材料按照其用途可分为： 工程材料按照其用途可分为：结构材料和功能材料 在以机械工业为主导的时代 主要使用结构材料 机械工业为主导的时代： 结构材料， ●在以机械工业为主导的时代：主要使用结构材料，主要追求材料高 强度、高韧性、耐高温等，即材料力学性能。 强度、高韧性、耐高温等，即材料力学性能。 力学性能
第1节 热学性能的物理基பைடு நூலகம் 节
4、声频支振动和光频支振动 材料中质点间存在很强的相互作用力， 材料中质点间存在很强的相互作用力，一个质点的振动会影响其临近 质点的振动，进而影响到其它区域质点的振动。 质点的振动，进而影响到其它区域质点的振动。相邻质点间的振动存在 一定相位相差，即晶格振动以弹性波的形式在整个材料内传播， 一定相位相差，即晶格振动以弹性波的形式在整个材料内传播，这种弹 格波。 性波称为格波 弹性波是多频率振动的组合波，频率高者传播较快。 性波称为格波。弹性波是多频率振动的组合波，频率高者传播较快。 声频支振动：振动质点中频率甚低的格波，质点彼此之间位相差不大， 声频支振动：振动质点中频率甚低的格波，质点彼此之间位相差不大， 则格波类似于弹性体中的应变波（与声音频率相当）。 则格波类似于弹性体中的应变波（与声音频率相当）。 光频支振动：格波中频率甚高的振动波，质点间位相差很大， 光频支振动：格波中频率甚高的振动波，质点间位相差很大，邻近质 点的运动几乎相反，频率住往在红外光 点的运动几乎相反，频率住往在红外光区。 声频支振动可看成相邻质点具有相同的振动方向；光频支振动可看成 可看成相邻质点具有相同的振动方向 声频支振动可看成相邻质点具有相同的振动方向；光频支振动可看成 相邻质点振动方向相反 振动方向相反。 相邻质点振动方向相反。 对于离子型晶体 离子型晶体， 负离子间存在相对振动，对于光频支振动， 对于离子型晶体，正、负离子间存在相对振动，对于光频支振动，异 号离子间有反向位移，便构成了一个偶极子， 号离子间有反向位移，便构成了一个偶极子，在振动过程中此偶极子的 偶极矩周期性变化，根据电动力学，它会发射电磁波 电磁波， 偶极矩周期性变化，根据电动力学，它会发射电磁波，其强度决定于振 幅大小。在室温下，所发射的这种电磁波是微弱的， 幅大小。在室温下，所发射的这种电磁波是微弱的，如果从外界发射相 应频率的红外光，则会被晶体强烈吸收，从而激发总体振动。这就是离 应频率的红外光，则会被晶体强烈吸收，从而激发总体振动。这就是离 子晶体具有很强的红外光吸收特性的原因。 子晶体具有很强的红外光吸收特性的原因。
材料物理性能
材料物理性能第一章、材料的热学性能一、基本概念1.热容：物体温度升高1K 所需要增加的能量。
（热容是分子热运动的能量随温度变化的一个物理量）T Qc ∆∆= 2.比热容：质量为1kg 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。
[与物质的本性有关，用c 表示，单位J/(kg ·K)]T Q m c ∂∂=1 3.摩尔热容：1mol 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。
用Cm 表示。
4.定容热容：加热过程中，体积不变，则所供给的热量只需满足升高1K 时物体内能的增加，不必再以做功的形式传输，该条件下的热容：5.定压热容：假定在加热过程中保持压力不变，而体积则自由向外膨胀，这时升高1K 时供给物体的能量，除满足内能的增加，还必须补充对外做功的损耗。
6.热膨胀：物质的体积或长度随温度的升高而增大的现象。
7.线膨胀系数αl ：温度升高1K 时，物体的相对伸长。
t l l l ∆=∆α08.体膨胀系数αv ：温度升高1K 时，物体体积相对增长值。
t V V tt V ∂∂=1α9.热导率（导热系数）λ：在单位温度梯度下，单位时间内通过单位截面积的热量。
（标志材料热传导能力，适用于稳态各点温度不随时间变化。
)q=-λ△T/△X 。
10.热扩散率（导温系数）α：单位面积上，温度随时间的变化率。
α=λ/ρc 。
α表示温度变化的速率（材料内部温度趋于一致的能力。
α越大的材料各处的温度差越小。
适用于非稳态不稳定的热传导过程。
本质仍是材料传热能力。
）。
二、基本理论1.德拜理论及热容和温度变化关系。
答：⑴爱因斯坦没有考虑低频振动对热容的贡献。
⑵模型假设：①固体中的原子振动频率不同；处于不同频率的振子数有确定的分布函数；②固体可看做连续介质，能传播弹性振动波；③固体中传播的弹性波分为纵波和横波两类；④假定弹性波的振动能级量子化，振动能量只能是最小能量单位h ν的整数倍。
⑶结论：①当T 》θD 时，Cv,m=3R ；在高温区，德拜理论的结果与杜隆-珀蒂定律相符。
物理性能化学性能
• 1.1.1物理性能
• 定义：材料在各种物理条件下表现出来的 性能，包括密度、熔点、导热性、热膨胀 性、磁性等。
1.1.1物理性能• 1Biblioteka 密度。材料单位体积的质量称为密度。
• 2）熔点。金属由固态转变为液态时的温度称 为熔点。
• 3）导热性。导热性是材料传导热量的能力， 用热导率λ来表征。 • 4）导电性。材料传导电流的能力称为导电 性。 • 5）热膨胀性。热膨胀性是指材料在温度变 化时，体积发生膨胀或收缩的性能。
1.2材料的力学性能
• 材料的力学性能是指材料在承受各种外加载 荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变 应力等）时所表现出的力学特征。
• 常用的金属材料力学性能包括强度、硬度、 塑性、刚度、冲击韧性、疲劳强度等。
力－伸长曲线
• 1）弹性形变阶段（oe）。弹性变形是指外 力去除后能恢复的变形。
• 2）微量塑性变形和屈服阶段(es和ss’)。试 样继续发生变形，但除去外力后，只能有 部分变形恢复，而另一部分变形不能消失。 • 3）均匀塑性变形阶段(s’b)。此阶段整个试 样均匀变形，直到b点载荷达到最大值。 • 4）局部塑性变形阶段(bk).b点以后，塑性变 形开始集中在试样某一局部进行，发生颈 缩现象，直至k点断裂。
• 6）磁性。材料能导磁的性能称为磁性。
• 1铁磁性材料 2弱磁性材料 3抗磁性材料。
1.1.2化学性能
• 材料的化学性能是指材料在室温或高温下， 抵抗各种介质化学作用的能力。 • 1）耐腐蚀性。耐腐蚀性是指材料抵抗各种 介质腐蚀破坏的能力。 • 2）抗氧化性。抗氧化性是指材料抵抗高温 氧化的能力。
材料物理性能概述
材料物理性能概述引言当今世界，材料越来越成为非常重要的社会生产支柱之一，而材料的性能越来越多地被重视和研究。
本文主要介绍一下材料的各种物理性能。
本文主要从六个方面来介绍，分别是材料的电学性能、磁学性能、热学性能、光学性能。
一、材料的电学性能1.概述材料的电学性能包括以下内容：导电性的一般理论处理、金属材料的导电性、半导体材料的导电性、离子晶体导电性与超导电性。
导电性方面，引入电导率、电流密度概念。
2. 导电性的一般理论处理材料依导电性的分类及导电性范围，四类材料的导电性范围，导电性与材料中电子态间的关系；导电性与材料中载流子的浓度、电荷量、移动速度(及迁移率)的一般关系，在半导体、金属(经典自由电子理论)中的具体形式；量子自由电子理论下的导电性，Fermi球漂移，导电电子数，电导率结论()σετ=132N e vF F2的推导，自由电子的自由程；能带理论下的导电性结论，各类材料导电性相对强弱的讨论，Brillouin区边界的限制。
3. 金属材料的导电性机理：实验规律(Matthiessen规则)，残余电阻与温度对电阻的影响，电阻根源—周期势场的不规则点，即散射中心(数量、强度)、导电性的微观控制因素—电子的自由程。
影响因素：温度的影响规律；合金成分的影响(固溶态—影响强度与原子半径及化合价差的关系，有序化的影响；多相区)；相变的影响。
其它(自学)：偏离Matthiessen规则的合金化影响，K状态，其它影响因素；电阻研究的意义：材料分析方法(高纯度分析，相变及转变分析)，测温等应用，精密电阻合金、导电材料、电热合金等。
4 . 半导体材料的导电性半导体材料简介(本征—单质、化合物材料，掺杂— n型，p型，材料的电子态特征)，导电性(0K下不导电，T>0K时，依靠热激活导电)，电子有效质量、电子与空穴。
载流子浓度理论推导，本征半导体的典型数值，掺杂半导体的结构、附近能级的产生、及对载流子浓度的影响；半导体材料的导电性与温度、掺杂的关系，晶体缺陷的影响。
材料物理性能.doc
材料物理性能第一章材料热学性能一(热容的定义，热容的来源以及热容随温度的变化规律热容:是问题温度每升高1K，物质所需要增加的能量被称为热容。
热容的来源:温度升高导致原子热振动加剧，点阵离子振动以及体积膨胀需要向外做功，同时自由电子对热容也有贡献，但只在温度极端的情况下才发生。
热容随温度的变化规律:热容反映了材料从周围环境吸收能量的能力，不同温度时，热容不同。
定容热容与定压热容有相似规律。
当温度较高时，定压热容变化趋势平缓当温度较低时，定压热容与T3成正比;当温度趋于0K时，定压热容与T成正比;当温度等于0K是，定压热容也等于0K。
二(热容的德拜模型以及其局限性答:晶格点阵结构对热容的作用主要表现在弹性波的振动上，即波长较长的声频支的振动在低温下起主导作用，由于声频支的波长大于晶格常数，故可以将晶格看成是连续的介质，声频支也可以看成是连续的具有0-Wmax的谱带的振动。
由此，可导出定压热容的公式:Cv,m=12/5π4R(T/θD)3由此公式可得:1)当温度大于德拜温度时，即处于高温区，定压热容=3R，与实验结果相符合;2)当温度小于德拜温度时，定压热容与T3成正比，比爱因斯坦模型更接近于实验结果;3)当温差极低时(趋近于0K时)，定压热容趋近于0，大体与实验结果相符。
德拜模型的局限性:因为德拜模型把晶格点阵考虑成连续的介质，故对于原子振动频率较高的部分并不适用，故德拜模型对于一些化合物的计算与实验结果不相符;2)对于金属类晶体，忽略了自由电子的贡献，所以在极端温度条件下与实验结果不符;3)解释不了超导现象。
三(热膨胀的定义及其物理机制热膨胀:热膨胀是指随着温度的升高，材料发生体积或者长度增大的现象。
热膨胀的物理机制:随着温度的升高，晶体中的的原子振动加剧，相邻原子之间的平衡间距也随温度的变化而变化，因此温度升高产生热膨胀的现象。
四(热膨胀与其他物理量之间的关系。
热膨胀是原子间结合力的体现，原子间的结合力越大，热膨胀系数越小。
材料物理性能
材料物理性能1. 引言材料物理性能是指材料在物理方面的性能特征与表现，包括其力学性能、热学性能、电学性能等。
了解材料的物理性能能够帮助我们选择合适的材料，预测材料的行为以及进行工程设计和优化。
2. 力学性能2.1 弹性模量弹性模量是材料在受力作用下产生弹性变形的能力，一般表示为杨氏模量（Young’s modulus）、剪切模量（Shear modulus）和泊松比（Poisson ratio）。
- 杨氏模量描述了材料在受拉或受压时的弹性性能，可以算作是应力与应变之间的比例系数。
- 剪切模量衡量了材料在受剪切力作用下的变形能力。
- 泊松比描述了材料在受力作用下，在两个垂直于受力方向的平面上的变形比例。
2.2 强度强度是指材料在承受外力作用下能够抵抗变形和破坏的能力。
强度可以分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。
不同类型的力学性能指标适用于不同的应用场景。
2.3 脆性和韧性脆性是指材料在受力作用下容易发生断裂的性质，表现为材料的断裂韧度较低；韧性是指材料在受力作用下能够发生塑性变形而不断裂的性质，表现为材料的断裂韧度较高。
脆性和韧性是相对的，不同材料的脆性和韧性特点不同。
3. 热学性能3.1 热膨胀系数热膨胀系数描述了材料在温度变化下的对长度、体积或密度的变化率。
材料的热膨胀系数可以影响它在温度变化下的热膨胀或收缩行为。
3.2 热导率热导率是指材料传导热量的能力，表示的是单位时间内单位温度差下，通过单位横截面积所传导的热量。
热导率可以用于描述材料的导热性能。
3.3 热容量热容量是指材料在受热时吸收热量的能力，以及在冷却时释放热量的能力。
热容量可以用于描述材料在温度变化下的热稳定性和热响应行为。
4. 电学性能4.1 电导率电导率是指材料导电的能力，表示单位长度内单位面积上的电流。
电导率可以用于描述材料的导电性能。
4.2 介电常数介电常数是指材料对电场的响应能力，表示单位电场下单位体积内储存能量的能力。
材料的物理和化学性能
[日期] 材料的物理和化学性能[文档副标题]Windows 用户[公司名称]1、材料的物理性能：指材料固有的属性，由材料的物理本质所决定的性能。
2、热性能⌝比热容材料在没有相变或化学反应的条件下，温度升高或降低1K时所吸收或放出的热量称为热容，单位质量下材料的热容称为比热容，单位J/(kg.K)或J/(mol.K) ⌝热导率材料的导热性通常用热导率来衡量。
热导率的符号是λ，单位是W/(m·K)。
热导率越大，导热性越好。
金属的导热性银最好，铜、铝次之。
⌝热膨胀系数材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。
热膨胀性用线胀系数αl 和体胀系数αV 来表示。
指各种材料及其制品在使用的程中对不同温度做出反应，即表现出的不同热物理性能。
3、各种材料的热导率υ金属材料有很高的热导率自由电子在热传导中担当主要角色；金属晶体中的晶格振动、晶格缺陷、微结构和制造工艺都对导热性有影响；υ无机陶瓷或其它绝缘材料热导率较低热传导依赖于晶格振动（声子）的转播。
高温处的晶格振动较剧烈，再加上电子运动的贡献增加，其热导率随温度升高而增大。
υ半导体材料的热传导电子与声子的共同贡献；低温时，声子是热能传导的主要载体。
较高温度下电子能激发进入导带，所以导热性显著增大。
υ高分子材料热导率很低热传导是靠分子链节及链段运动的传递，其对能量传递的效果较差。
4、介电性能低电导率或绝缘材料在电场作用下，沿电场方向产生电偶级矩，从而在靠近电极的材料表面产生束缚电荷。
这种现象叫电场极化现象，可产生这类现象的材料称为介电材料或电介质。
介电常数ε是表征介电材料介电性能的主要宏观物理量。
电容C（capacitance）——电荷量q与电压V的比值：C=q/V 平板电容计算：C =ε (A/L) • ε：介电常数，表征材料极化和储存电荷的能力。
5、超导性能超导现象：材料一定环境（温度）条件下，电阻率为零的现象。
若达到一定温度时，材料开始表现出超导现象，则温度称为材料的临界温度Tc。
材料的物理性能与化学性能
电性能：导电率、介电性能、电致伸缩、铁电效应磁性能：磁导率、磁化强度、抗磁性、顺磁性等光性能：连续光谱、特征谱线热性能：热容、热膨胀系数、热导率等材料在外电场中的响应特性。
导电性能，介电性能（1）导电性能：材料传导电流的能力。
常以电导率σ表征。
导电性能主要取决于材料原子结构、显微组织及环境等。
（2）介电性能：在电场作用下，材料在其中无电荷流动时对电场表现出的响应特性。
这种响应主要是材料的极化（材料中束缚正、负电荷中心的分离以及原有永久电偶极子沿外电场的定向排列）未加外电场，偶极子随机排列外电场下，偶极子定向排列介电性能的两个指标介电常数：(真空电容率)K =ε(材料电容率)/ ε表征材料极化和储存电荷的相对能力。
与材料成分、温度、电场变化频率等有关。
介电强度：介电材料不被击穿的最大电场强度。
介电体：期望介电常数高，介电强度高。
电绝缘体：期望介电常数低，介电强度高。
（3）压电效应与电致收缩现象压电效应:某些电介质受外力作用而发生变形同时内部产生极化而产生电势的效应。
压电体。
电致伸缩现象:电介质受外电场作用而内部极化同时产生变形的现象。
（4）铁电效应与铁电体铁电效应：一些压电体材料通过外电场极化后，除去电场仍保留一定剩余极化的现象。
铁电体：具有铁电效应的介电体材料。
加外电场前，电偶极子随机排列加外电场，电偶极子被迫定向排列去外电场，电偶极子保留部分定向排列2）磁性能材料对磁场的响应特性。
磁化强度，磁导率，剩磁，矫顽力等。
磁化：物质中的磁偶极子在磁场作用下沿外加磁场排列的现象。
依据不同物质磁化情况的不同，物质可以分为：外加磁场 H （1）抗磁性：在外加磁场中，产生与外加磁场反向的磁场，如Zn、Ag等。
磁偶极子（2）顺磁性：在外加磁场中，产生与外加磁场同向但微弱的磁场（微弱磁化）。
如稀土金属等。
外加磁场 H 磁偶极子（3）铁磁性: 在外加磁场中，产生与外加磁场同向且很强的磁场（强磁化）。
如铁、镍、钴等。
材料物理性能-第一章 绪论
1.1 材料物理性能引论
1.1.1 材料 (概念、分类、特征与应用、重要性)
1.1.2 物理（概念、研究方法、分类）
1.1.3 材料科学与工程 1.1.4 材料物理（定义、研究目的、范围、实验技术） 1.1.5 材料性能（定义、本质、分类、目的、重要性、 研究内容）
10
1.1 引论——材料、物理、性能
材料物理性能
授课对象:功能材料 2012-1、2012-2
重庆科技学院.冶金与材料工程学院
一、课程概况
1、课程名称：《材料物理性能》 2、课程性质：功能材料本科专业的一门专业平 台课. 3、研究内容：主要围绕金属材料和无机非金属 材料的物理性能、影响因素、测试方法、原理 及相关应用等展开讨论。
主要内容：材料的电学性能（重点）、材料的磁学性 能（重点）、材料的光学性能、材料的弹性与内耗
功能材料是指除强度外还有其他功能的材料。它们 对外界环境具有灵敏的反应能力，即对外界的光、热、电 、磁、压力、气氛等各种刺激，可以有选择性地作出反应 ，从而有许多特定的用途。电子、激光、能源、通讯、生 物等许多新技术的发展都必须有相应的功能材料。可以认 为，没有许多功能材料的出现，就不可能有现代科学技术 的发展。 智能材料：具有环境判断、自我修复等功能的功能材料 传统材料 先进材料
材料科学与工程：四要素
使用性能
制备加工
本课程中，材 料的性能是指 “材料性质” 。它是材料科 学与工程学科 基本性能 的四个基本要 素之一。
组成与结构
1.1.4 材料物理
凝聚态物理学是从微观角度出发，研究凝聚状态物质 （固体、液体、液晶等）的原子之间的结构、电子态结构 以及相关的各种物理性质的一门学科。 包括固体物理（晶体/非晶、金属、半导体、电介质、 磁性）、液晶与高分子、液体物理、介观物理（包括团簇 、纳米）、低温物理（超导与超流）、相变等等。 材料物理，研究作为材料的凝聚态物质的物理，是凝 聚态物理的分支，主要研究材料微观结构、物理性能（电/ 磁/光/热/力等）的微观起源及其相互联系，涉及量子力学 、晶体学、电磁学等学科的交叉，以及实验（观察和鉴别 ）手段。
材料物理性能
一、名词解释1.顺磁体：原子内部存在永久磁矩，无外磁场，材料无规则的热运动使得材料没有磁性，当外磁场作用，每个原子的磁矩比较规则取向，物质显示弱磁场，这样的磁体称顺磁体。
2.铁磁体：在较弱的磁场内，铁磁体也能够获得强的磁化强度，而且在外磁场移去，材料保留强的磁性。
原因是强的内部交换作用，材料内部有强的内部交换场，原子的磁矩平行取向，在物质内部形成磁畴，这样的磁体称铁磁体。
3.金属热膨胀：物质的体积或长度随温度的升高而增大的现象。
4.内耗：对固体材料内在的能量损耗称为内耗。
5.磁致伸缩效应：铁磁体在磁场中被磁化时，其形状和尺寸都会发生变化的现象。
6.磁畴：指在未加磁场时铁磁体内部已经磁化到饱和状态的小区域。
7.软磁材料：软铁被磁化后，磁性容易消失，称为软磁材料。
8.亚铁磁体：磁体中存在大小不等反平行的自旋磁矩，磁矩大小部分抵消，因而磁体仍然可以自发磁化，类似于铁磁体。
这种磁体称为亚铁磁体。
9.磁畴结构：磁畴的形状、尺寸、磁壁的类型与厚度的总称。
10.磁滞回线：当磁化磁场作周期的变化时，表示铁磁体中的磁感应强度与磁场强度关系的一条闭合曲线。
二、问答题1.对于一根具体的导线而言，影响它的导电因素有哪些？答：对于一根具体的导线而言，导电过程分两部分，包括最外电子脱离正离子实和之后的在晶格中运行，所以，影响导电性包括这两部分的影响因素。
(1) 从导电定律关系式中可以看出一个电子的电荷是固定的数值，n有效决定于金属的晶体结构及能带结构，而电子自由运行时间或电子平均自由程则决定于在外电场作用下，电子运动过程中所受到的散射。
(2) 电子在金属中所受到的散射可用散射系数μ来表述。
μ的来源有两方面，一是温度引起离子振动造成的μT，二是各种缺陷及杂质引起晶格畸变造成的μn。
μ=μT+μn相应地电阻为：ρ=ρT+ρn(3) 由温度造成的晶格动畸变和由缺陷造成的晶格静畸变，两者都会引起金属电阻率增大。
2.什么是西贝克（Seeback）效应？它是哪种材料的基础？答：西贝克效应是由于温差产生的热电现象，即温差电动势效应——广义地，在半导体材料中，温度和电动势可以互相产生。
材料物理性能
材料物理性能材料的物理性能是指材料在物理层面上所表现出来的各种性质和特性，包括力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等。
首先，力学性能是材料最基本的物理性能之一。
它包括抗拉强度、屈服强度、硬度、韧性、弹性模量等指标。
抗拉强度是材料在拉伸破坏时所能承受的最大拉力，屈服强度是材料在拉伸过程中开始产生塑性变形的拉力。
硬度是材料抵抗划痕或压痕的能力，描述了材料的抗刮擦性能。
韧性是材料在受外力作用下发生塑性变形而不破裂的能力，反映了材料的延展性。
弹性模量是材料在受力后产生弹性变形的能力，反映了材料的变形程度与受力大小的关系。
其次，热学性能是材料在热力学层面上的表现，包括热导率、热膨胀系数、比热容等。
热导率是材料导热性能的指标，反映了材料传导热量的能力。
热膨胀系数是材料在受热后的膨胀程度与温度变化之间的关系，描述了材料在温度变化时的尺寸变化。
比热容则是材料所需吸收或释放的热量与温度变化之间的关系，反映了材料的热量储存能力。
此外，电学性能是材料在电学层面上的表现，包括电导率、介电常数、磁导率等。
电导率是材料导电性能的指标，反映了材料导电的能力。
介电常数是材料对电场的响应能力，描述了材料在电场中的电极化程度。
磁导率则是材料对磁场的响应能力，反映了材料对磁场的传导性能。
最后，磁学性能是材料在磁化和磁导方面的表现，包括磁化强度、剩余磁感应强度、矫顽力等。
磁化强度是材料在外加磁场下磁化的能力，剩余磁感应强度是材料在去除外加磁场后保留的磁感应强度。
矫顽力是材料从磁化过程中恢复原始状态所需的去磁场强度，反映了材料抵抗磁通方向变化的能力。
总之，材料的物理性能涵盖了力学、热学、电学及磁学等多个方面，对于不同的应用需求，选择合适的材料具备合适的物理性能是十分重要的。
1-《材料物理性能》-第一章-概论
30
1.2 材料物理性能的本构关系及学习意义
◼ 物理学—凝聚态物理学—材料物理—材料(物理)性能：
材料性能的本质：
外界因素(作用物理量)作用于某一物体，如：应力、温度、电 场、磁场、辐照、化学介质等，引起原子、分子或离子及电子的微 观运动，在宏观上表现为感应物理量，感应物理量与作用物理量呈 一定的关系，其中与材料本质有关的一种常数——材料的性能。
7
知识体系
◼ 材料的分类：
➢按照人为加工程度区分：
✓天然材料：自然界原来就有未经 加工或基本不加工可直接使用
• 如棉花、沙子、石材、蚕丝、 煤矿、石油、铁矿、羊毛
✓合成材料：人为把不同物质经化 学方法或聚合作用加工而成
• 如塑料、合成纤维和合成橡胶
材料
天
合
然
成
材
材
料
料
知识体系
◼ 材料的分类：
➢按照物理化学属性区分：
课程简介
材料的物理性能
力学
电学 (介电)
热学
光学
功能转换
磁学
声学 核物理 。。。
15
课程简介
◼ 主要内容：
A. 材料物理性能(热学、电学、介电、光学、磁学等)的基本概 念、宏观规律及参数；
B. 材料物理性能和材料的组成、制备工艺、材料结构之间的关 系；
C. 材料物理性能的微观机理。
◼ 学习目标：
➢研究方法: 观测，实验，理论, 计算。
◼ 分类：
➢古典力学、电动力学、统计力学； ➢量子力学：研究微观粒子运动及相互作用的规律。
材料物理性能课后答案
材料物理性能课后答案材料物理性能是指材料在外部作用下所表现出的物理特性，包括力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等。
了解材料的物理性能对于材料的选用、设计和应用具有重要意义。
下面是一些关于材料物理性能的课后答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是材料的力学性能？材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，包括抗拉强度、屈服强度、弹性模量、硬度等。
这些性能直接影响着材料的承载能力和使用寿命。
2. 为什么要了解材料的热学性能？材料的热学性能是指材料在温度变化下的性能表现，包括热膨胀系数、导热系数、比热容等。
了解材料的热学性能可以帮助我们选择合适的材料用于高温或低温环境，确保材料的稳定性和可靠性。
3. 材料的电学性能有哪些重要指标？材料的电学性能包括介电常数、电导率、击穿电压等指标。
这些性能直接影响着材料在电子器件中的应用，对于电子材料的选用和设计具有重要意义。
4. 什么是材料的磁学性能？材料的磁学性能是指材料在外磁场作用下的性能表现，包括磁化强度、磁导率、矫顽力等。
了解材料的磁学性能可以帮助我们选择合适的材料用于磁性材料和磁性器件的制备。
5. 如何评价材料的物理性能综合指标？材料的物理性能综合指标是综合考虑材料的力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等多个方面的性能指标，通过综合评价来确定材料的适用范围和性能等级。
这些综合指标可以帮助我们更好地了解材料的综合性能，为材料的选用和设计提供参考依据。
总结，了解材料的物理性能对于材料的选用、设计和应用具有重要意义，希望以上答案可以帮助大家更好地理解和掌握材料的物理性能知识。
对于材料物理性能的学习，需要多加练习和实践，才能真正掌握其中的精髓。
祝大家学习进步！。
材料物理性能简介-
<<材料物理功能>>基本请求之杨若古兰创作一，基本概念：1.摩尔热容: 使１摩尔物资在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K所须要的热量称为摩尔热容.它反映材料从四周环境接收热量的能力.2.比热容：质量为1kg的物资在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K所须要的热量称为比热容.它反映材料从四周环境接收热量的能力.3.比容：单位质量（即1kg物资）的体积，即密度的倒数（m3/kg）.4.格波：因为晶体中的原子间存在着很强的彼此感化，是以晶格中一个质点的微振动会惹起临近质点随之振动.因相邻质点间的振动存在着必定的位相差，故晶格振动会在晶体中以弹性波的方式传播，而构成“格波”.5.声子（Phonon）: 声子是中集体激发的准粒子，就是振动中的简谐振子的能量量子.6.德拜特征温度: 德拜模型认为:晶体对热容的贡献主如果低频弹性波的振动，声频支的频率具有0～ωmax分布,其中,最大频率所对应的温度即为德拜温度θD,即θD=ћωmax/k.7.示差热分析法（Differential Thermal Analysis, DTA ）: 是在测定热分析曲线（即加热温度T与加热时间t的关系曲线）的同时，利用示差热电偶测定加热（或冷却）过程中待测试样和尺度试样的温度差随温度或时间变更的关系曲线ΔT~T（t），从而对材料组织结构进行分析的一种技术.8.示差扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）: 用示差方法测量加热或冷却过程中，将试样和尺度样的温度差坚持为零时，所须要弥补的热量与温度或时间的关系.9.热波动性（抗热振性）：材料承受温度的急剧变更（热冲击）而不致破坏的能力.10.塞贝克效应：当两种分歧的导体构成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差则回路中将有电势及电流发生，这类景象称为塞贝克效应.11.玻尔帖效应：当有电流通过两个分歧导体构成的回路时，除发生不成逆的焦耳热外，还要在两接头处出现吸热或放出热量Q的景象.12.迈斯纳效应：若在常温下将超导体先放入磁场内，则有磁力线穿过超导体；然后再将超导体冷却至Tc以下，发现磁产从超导体内被排出，即超导体内无磁场B=0.即超导体具有完整的抗磁性.13.铁电体：具有电畴结构和电滞回线的晶体.14.铁电性：具在必定温度范围内具有自觉极化，且自觉极化的方向可因外电场的感化而反向，晶体的这类特性称为铁电性.15.自觉极化：在没有外电场感化时，晶体中存在着因为电偶极子的有序排列而发生的极化.16.压电效应：在某些晶体（主如果离子晶体）的必定方向施加机械力感化时，晶体的两端概况出现符号相反的束缚电荷，且束缚电荷的密度与施加的外力大小成反比，这类由机械效应转换成电效应的景象称为压电效应.17.逆压电效应：将具有压电效应的电介质置于外电场中，因为外电场的感化惹起其内部正负电荷中间位移，从而导致电介质发生形变（形变与所加电场强度成反比），这类由电效应转换成机械效应的过程称为逆压电效应.18.介质损耗：因为导电或交变场中极化弛豫过程在电介质中惹起的能量损耗，由电能改变成其它方式的能（如热、光能等），统称为介质损耗.19.光生伏特效应：光照耀惹起PN结两端发生电动势的效应.当光照耀到PN结结区时，光照发生的电子－空穴对在结电场感化下，电子推向N区，空穴推向P区；电子在N区积累使N区侧带负电，空穴在P区积累使P区侧带正电，从而建立一个与原内建电位差相反的电位差，称为光生电位差.20.磁化强度：单位体积的总磁矩，表征物资的磁化形态.21.磁畴：在未加磁场时铁磁体内部曾经磁化到饱和形态的小区域.22.磁致伸缩效应：铁磁体在磁场中被磁化时，其外形和尺寸都发生变更的景象.23.退磁场：当铁磁体磁化出现磁极后，这时候在铁磁体内部因为磁极感化而发生一个与外磁化场反向的磁场，因它起到减弱外磁场的感化，故称为退磁场.24.技术磁化：在外磁场的感化下，铁磁体从完整退磁形态磁化到饱和的内部变更过程.25.磁导率µ：当外磁场H添加时，磁感应强度B添加的速率叫磁导率，用µ暗示，即µ=B/H.26.内耗：固体材料对振动能量的损耗称为内耗，它代表材料对振动的阻尼能力.27.滞弹性：在弹性范围内出现的非弹性景象（如弹性蠕变和弹性后效）.28.滞弹性内耗：由滞弹性发生的内耗.29.弹性模量：在弹性范围内，惹起物体单位变形所须要的应力大小.即材料所受应力σ与应变ε之间的线性比例系数，σ = Eε，其中称为弹性模量.它暗示材料弹性变形的难易程度.二，基本理论（含微观机理）：热学: １．杜隆—珀替定律；２．爱因斯坦模型；３．德拜的比热模型磁学: 1．铁磁金属的自觉磁化理论; 2. 矫顽力理论（应力理论，杂质理论）热膨胀：微观机理弹性与内耗: 1．弹性理论；２．滞弹性内耗机制（驰豫理论的基本思想）三，基本规律（含影响身分）热学：热容的实验规律，影响热容的身分及规律（温度，组织改变，结构相变，合金成分等）电学：导体，半导体，绝缘体的导电性随温度的变更规律；影响导电性的身分磁学：Ｍ－Ｔ曲线；磁化规律；影响铁磁性的身分（组织敏感参量和组织不敏感参量）热膨胀：热膨胀的实验规律；罕见材料（如钢组织）的膨胀规律弹性与内耗：内耗的实验测定；斯诺克内耗实验四，实验测量方法与道理热学：热容的测定及热分析方法磁学：磁性的测量方法及道理（如矫顽力等）热膨胀：热膨胀的测量方法弹性与内耗：弹性模量及内耗的测量道理；碳在α－Fe中的扩散系数和扩散激活能的测定．<<材料物理功能>>内容简介第一章. 材料的热功能因为材料和成品常常要利用于分歧的温度环境中，很多使用处合还对它们的热功能有着特定的请求，是以热学功能也是材料次要的基赋性质之一.固体材料的一些热功能如比热，热膨胀、热传导等都直接与晶格振动有关，是以我们首先介绍热力学与统计力学一些概念和晶格振动的有关内容.1 材料的热容热容的概念:热容的定义：物体在温度升高1K时所接收的热量称作该物体的热容．摩尔热容：使１摩尔物资在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K 所须要的能量,它反映材料从四周环境接收热量的能力.比热容：质量为1kg 的物资在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K 所须要的热量称为比热容.它反映材料从四周环境接收热量的能力. 比容：单位质量（即1kg 物资）的体积，即密度的倒数（m 3/kg ）.物体的热容还与它的热过程性质有关，假如加热过程是恒压条件下进行的，所测定的热容称为恒压热容(C P ).假如加热过程是在坚持物体容积不变的条件下进行的，则所测定的热容称为恒容热容(C V ).因为恒压加热过程中，物体除温度升高外，还要对外界作功(膨胀功)，所以每提高1K 温度须要接收更多的热量，即C P >C V ，晶态固体热容的经验定律和经典理论晶体的热容，元素的热容定律——杜隆—珀替定律：“恒压下元素的原子热容等于25J/K·mol”.实际上大部分元素的原子热容都接近25 J/K·mol，特别在高温时符合得更好.根据晶格振动理论，一个摩尔固体中有N 个原子，总能量为： E = 3NkT=3RT 式中 N —阿佛加德罗常数；T —绝对温度(‘K)；k —波尔茨曼常数；R ＝8.314(J/k·mol)—气体普适常数.按热容的定义，有:Cv= (dE/dT)v = 3NkB = 3R =24.91 J/(mol.K) 晶态固体热容的量子理论爱因斯坦模型爱因斯坦提出的假设是：晶体中所有原子都以不异的频率振动,振动的能量是量子化的,且每个振子都是独立的振子.当 T >> θE时这就是杜隆—珀替定律的方式. 当T 趋于零时，C V 逐步减小，当T ＝0时，C V =0，这都是爱因斯坦模型与实验符合的地方，但是在低温下，当T << θE 时许C V 依指数律随温度而变更，这比实验测定的曲线降低得更快了些，导致差别的缘由是爱因斯坦采取了过于简化的假设，实际晶体中各原子的振动不是彼此独立地以单一的频率振动着的，原子振动间有着耦合感化，而当温度很低时，这一效应特别明显.德拜的比热模型德拜考虑到了晶体华夏子的彼此感化.德拜模型认为： 晶体对热容的贡献主如果弹性波的振动，即较长的声频支在低温下的振动因为声频支的波长弘远于晶格常数，故可将晶体当成是连续介质，声频支也是连续的，频率具有0～ωmax高于ωmax 的频率在光频支范围，对热容贡献很小，可忽略式中ΘD —德拜特征温度；()dxe x e T Tf T x x D D D D ⎰-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛θθθ024313, 一德拜比热函数； 根据上式还可以得到如下的结论：①当温度较高时，即T>>θD ，C V ≈3R 这即是杜隆—珀替定律. ②当温度很低时，即T<<θD ，则经计算：34512⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=D v T Nk c θπ 这标明了当T 趋于0K 时，C V 与T 3成比例地趋于零，这也就是闻名的德拜T 立方定律.无机材料的热容（见课件）1.3 影响热容的身分影响无机材料热容的身分：影响金属热容的身分:1. 自在电子对金属材料热容的贡献:在低温下几乎所有的化合物,固溶体和两头相的热容:C V =C l V + C e V = αT 3 + γT 在极低或极高温度下,电子热容的贡献不成忽略.热容系数α , γ由低温热容实验测定.2. 合金成分对热容的影响: 合金的热容是每个组元热容与其质量百分比的乘积之和.即 C = x1C1 + x2C2 +…+xnCn._____奈曼-考普(Neuman-Kopp)定律高温下该定律具有普遍性，适用于金属化合物，金属与非金属化合物，两头相和固溶体.热处理能改变合金的组织，但对合金高温下的热容没有明显影响.该定律对铁磁合金不适用.3. 相变时的金属热容变更：金属及合金的组织改变：热效应（一）熔化和凝固：熔点 T m C液态﹥ C固态（二）一级相变：在恒温恒压下，除有体积变更外，H和Q发生突变，陪伴相变潜热发生，C p热容无穷大.一级相变的特征是有体积突变；有相变潜热.如果是等温改变则相变时焓的变更有突变，热容趋于无穷大.如纯金属的三态变更，同素异构改变，共晶，包晶改变，固态的共析改变等.（三）二级相变：相变在一个无限的温度范围内逐步变更，焓也变更，但不突变.热容在改变温度附近也有剧烈变更，但为无限值.二级相变的特征是无体积突变和相变潜热，但膨胀系数和比热容有突变.这类相变包含磁性改变，部分材料的有序无序改变（有人认为部分改变属于一级相变），超导改变.（四）亚稳态组织改变：亚稳态改变成稳态时要放出热量，从而导致热容曲线向下拐折（不成逆改变, 如过饱和固溶体的时效，马氏体和残存奥氏体回火改变，形变金属的回复与再结晶等.）１.4热容的测量与热分析 (具体见课件)2. 材料的热膨胀热膨胀系数物体的体积或长度随着温度的升高而增大的景象称为热膨胀.假设物体本来的长度为l0，温度升高Δt后长度增量为Δl，实验指出它们之间存在如下的关系：(2.1) αl称为线膨胀系数.2) α V称为体膨胀系数，相当于温度升高1K时物体体积绝对增大.线膨胀系数与体膨胀系数的关系几种典型材料的线膨胀系数(RT):石英玻璃: α l~0.5×10-6 /K；铁: α l ~12 ×10-6 /K；高温纳灯所用的封接导电材料: 金属铌αl= 7.8×10-6 /K； Al2O3灯管αl = 8×10-6/K.2.2 固体材料热膨胀的物理实质：原子的非简谐振动热膨胀和其它功能的关系膨胀系数与热容的关系膨胀系数α与熔点T m的关系格律乃森还提出了固体热膨胀的极限方程，即普通纯金属从0 K加热到熔点T m，绝对膨胀量约为6%.实际可写成：T mαV = (V Tm-V0)/V0 =C 其中, V Tm和V0分别为熔点和0K时金属的体积. C为常数，多数立方和六方晶格金属取.即固态金属的体热膨胀极限方程：(VTm-V0)/V0 = C ≈ 6% ~ 6.7%.线膨胀系数和熔点的关系可有经验公式：膨胀系数α与德拜温度ΘD 的关系：αl= b/(V2/3AγΘD2).热膨胀与原子序数的关系:2.4 影响膨胀功能的身分2.4.1 1.相变的影响：一级相变的特征是：体积发生突变，伴随相变潜热，膨胀系数在改变点无穷大.如三态改变，同素异构改变等属于一级相变.二级相变无体积突变和相变潜热，但膨胀系数和比热容有突变.1.晶型改变：室温下ZrO2晶体是单斜晶型.温度高于1000度时转为四方晶型，体积收缩4%.严重影呼利用.加入MgO,CaO, Y2O3等波动剂后，在高温与ZrO2构成立方晶型的固溶体.不到2000度不发生晶型改变.2.有序-无序改变：如Au-Cu有序合金加热到300℃时有序开始破坏.达480℃时完整无序化.拐折点对应有序无序改变的上临界温度，常称有序-无序改变温度.Cu-Zn合金成分接近CuZn时，构成具有体心立方点阵的固溶体，低温时为有序形态，铜原子在每个单胞的结点上，锌原子在中间.随T升高逐步改变成无序，接收热量.属于二级相变.3.铁磁性改变：多数金属和合金的膨胀系数随温度的变更规律与热容一样按T3规律变更.铁磁金属和合金会出现反常膨胀.目前解释是磁致伸缩抵消了合金的热膨胀.具有负反常膨胀特性合金可用于获得膨胀系数为零或负值的因瓦(Invar)合金，或在必定温度范围内不变的可伐合金(Kovar alloy).分歧结构的物资：原子间结合力与ΘD2成反比，结合力越大，德拜温度越高，膨胀系数越小.对于不异构成的物资，因为结构分歧，膨胀系数也分歧.通常结构紧密的晶体，膨胀系数都较大，而类似于无定形的玻璃，则常常有较小的膨胀系数.多晶石英的αl值为12 ×10-6/K；而无定型石英玻璃的α值只要0.5 ×10-6/K.改错：1．对于石墨而言，平行于C轴方向的热膨胀系数小于垂直于C轴方向的热膨胀系数.答：错；对于石墨而言，平行于C轴方向的热膨胀系数小（大）于垂直于C轴方向的热膨胀系数.2．石英晶体的膨胀系数要比石英玻璃的膨胀系数小.答：错；石英晶体的膨胀系数要比石英玻璃的膨胀系数小（大）.钢组织的膨胀特性•钢的膨胀特性取决于构成相的性质和数量.•钢组织中马氏体比容最大，奥氏体最小，铁素体和珠光体居中.而马氏体，珠光体和奥氏体的比容都随含碳量的添加而增大.•铁素体和渗碳体的比容有固定值.•钢的线膨胀系数则相反，奥氏体最大，铁素体和珠光体次之，马氏体最小.改错：在同一钢的组织中奥氏体的比容最大(小)，马氏体的比容最小（大）膨胀的测量1.光学膨胀仪标样功能：在普通光学膨胀仪中，尺度样的功能是唆使和跟踪待测试样的温度．示差光学膨胀仪中，尺度样的功能是除了唆使温度和跟踪待测试样的温度外，还有将试样内部组织未改变前的膨胀量抵消，将膨胀量的测量范围缩小，以提高放大倍数和测量的灵敏度.尺度样的请求：其膨胀量与温度成反比；在测量范围内无相变,不容易氧化；导热系数接近待测样.与试样的外形和尺寸不异.尺度样的选择：较低温度方围研讨有色金属和合金时，经常使用铜和铝纯金属做尺度样；研讨钢材时，研讨钢的标样可采取皮洛斯合金（PYROS alloy)（Ni80%-Cr16%-W4%).波动性好，1000度以下无相变，膨胀系数由12.27×10-6/K均匀添加到21 . 24×10-6/K.较石英传动杆的线膨胀系数约0.5×10-6/K.2. 电测式膨胀仪将膨胀量转换为电讯号，然后进行电讯号的记录，数据处理和画出膨胀曲线.(包含应变电阻式膨胀仪，电容式膨胀仪和电感式膨胀仪) .电感式膨胀仪:构成：初级，次级线圈和磁芯构成.初级和次级线圈绕在同一绝缘管上, 次级线圈由两段完整不异的绕组反向的先圈串接而成.它们绝对初级线圈完整对称.磁芯处在两头地位时，反接的次级线圈的感生电动势彼此抵消.磁芯偏离两头地位差动变压器旌旗灯号与磁芯偏离量呈线性关系.道理:采取差动变压器道理将试样的膨胀量转换为电旌旗灯号（放大倍数可达到6000倍）.特点：试样可采取真空高频加热，加热速度可控制在500℃/s以下范围.试样冷却可以选用小电流加热﹑天然冷却﹑和强力喷气冷却三种冷却方式.加热温度和冷却速度易于主动化和计算机控制和数据处理.近年来，较为进步前辈的全主动快速膨胀仪膨胀量转换采取的就是差动变压器道理.缺点：易受电磁身分的干扰.变压器电源采取200~400Hz以防止工业网的干扰.3.机械式膨胀仪(1).千分表式膨胀仪(2). 杠杆式膨胀仪将膨胀量转移到千分表或利用杠杆感化放大.2.6 膨胀分析的利用（组织改变→体积效应）亚共析钢，共析钢，和过共析钢的膨胀曲线分析及组织改变温度的确定●亚共析钢的加热膨胀曲线分为共析改变和自在铁素体溶解两个阶段.奥氏体的比容比珠光体小，珠光体改变成奥氏体使试样的长度发生明显收缩，导致膨胀曲线陡直降低.自在铁素体逐步溶解于奥氏体，导致曲线缓慢降低.●共析钢的加热膨胀曲线上的陡直降低十分明显，标明珠光体改变成奥氏体的数量增多，体积收缩效应也随之增大.●过共析钢在珠光体改变成奥氏体当前曲线斜率增大，这是因为奥氏体的膨胀系数比珠光体大.过共析钢中有二次渗碳体存在，二次渗碳体不竭溶解，使奥氏体的含碳量不竭增高，比热容不竭增大，从而导致膨胀曲线在高温区出现明显的拐折，拐折点的温度对应于Ac cm 和Ar cm.过冷奥氏体等温改变的动力学曲线分析钢的冷却膨胀曲线分析例1.金刚石为碳的一种晶体结构，其晶格常数a=0.357 nm，当它转酿成石墨（3）结构时，求其体积改变百分数？金刚石的晶体结构为复式面心立方结构，每个晶胞共含有8个碳原子.解：金刚石的密度：ρ=（8×12）/((0.357×10-7)3×6.02×1023）（g/cm3）1g金刚石的体积（比容）V1=1/3.503=0.285 (cm3/g);1g石墨的体积V2=1/2.25=0.444(cm3/g);故由金刚石转酿成石墨结构时体积膨胀=（V2-V1）/V1=(0.444-0.285)/0.285=55.8%例2. Calculate the change in volume that occurs when BCC iron is heated and changes to FCC iron. The lattice parameter of BCC iron is 2.863 A and of FCC iron is 3.591 AVolume of BCC cell = a33= 23.467×10-30（m3）Volume of FCC cell = a33= 46.307×10-30 （m3）But the FCC unit cell contains four atoms and the BCC unit cell contains only two atoms. Two BCC unit cells with a total volume of 46.934 will contain 4 atoms. Volume change/atom = (46.307 -46.934)/46.934 = -1.34%Steelcontracts on heating!!3. 材料的热传导与热波动性1. 基本概念：热传导；热导率（λ）；热扩散率（α）2. 基本规律： • 傅立叶（Fourier ）定律：单位温度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的热量. λ导热能力. • 魏德曼-弗兰兹定律：3．固体材料热传导的微观机理固体导热：电子导热，声子导热和光子导热.能量的载体：电子（德布罗意波）；声子（格波）：声频波的量子；光子（电磁波）金属：主如果电子导热为主；合金/半导体：电子/声子导热；绝缘体：声子导热.热导率λλ4. 影响热导率的身分：（1）温度的影响；（2）显微结构的影响；（3）化学构成的影响；（4）气孔的影响.5. 导热系数测量方法：稳态方法: （1）1. 热流法导热仪；（2）呵护热流法导热仪；（3）呵护热板法导热仪：动态（瞬时）测量法：（1）热线法；（2）激光闪射法.6. 材料的热波动性提高抗热冲击断裂功能的措施：1. 提高应力强度σ，减小弹性模量Edx dT S dt dQ λ-=2.提高材料的热导率3.减小材料的膨胀系数4.减少材料概况热传递系数5.减小产品的无效厚度第二章材料的电导电导的物理景象电导的宏观参量电流密度J=E/ρ=Eσ（）式中r=R(S/L)，为材料的电阻率.电阻率的倒数定义为电导率s，即s=1/r.电导率的基本表达式：σ = nqμ（）其中：σ为电导率，n为载流子的浓度，q为载流子的电荷量，μ为载流子的迁移率.载流子：电子，离子.电子电导：载流子为电子（或电子空穴）的电导称为电子电导；离子电导：载流子为离子（或离子空位）的电导称为离子电导.无机材料中的载流子可以有电子和电子空穴，阴、阳离子空位和阴、阳离子填隙，而金属导体中的载流子主如果电子2.2 晶体的能带导体，半导体和绝缘体的能带结构及导电性.金属导体的能带：价带与导带堆叠而无禁带，或价带没填满而构成导带.此时处在导带的价电子就是自在电子，即使在温度很低时也具有很强的导电能力.半导体的能带：满价带和空导带，且有禁带.禁带宽度较小（如锗ΔE g = 0.72 eV；硅Si 的ΔE g = 1.1 eV；ZnO：ΔE g ×10-23J/K××10-19）=26×10-3eV=26meV）.绝缘体的能带：满价带和空导带，且有禁带.禁带宽度较宽（如金刚石的ΔE g = 6 eV；MgO：ΔE g = 7.7 eV），基本无导电能力.根据能带理论，晶体中并不是所有电子，也并不是所有价电子都能介入导电，只要导带中的电子或价带顶部的空穴才干介入导电.在具有严酷周期性势场的理想晶体中的载流子，在绝对零度下的活动像理想气体分子在真空中的活动一样，不受阻力，迁移率为无穷大.当周期性势场受到破坏，载流子的活动才受到阻力的感化，其缘由是载流子在活动过程中受到了各种身分的散射.本大节以散射的概念为基础分析讨论电子的迁移率的实质.改错：1．半导体的禁带宽度比绝缘体的大.答：错；半导体的禁带宽度比绝缘体的大（小）.散射的两个缘由：1、晶格散射：晶格振动惹起的散射叫做晶格散射；温度越高，晶格振动越强对载流子的晶格散射也将加强，迁移率降低.2、离子杂质散射：离子杂质散射的影响与掺杂浓度有关，掺杂越多，载流子和电离杂质相遇而被散射的机会也就越多.温度越高，散射感化越弱.高掺杂时，温度越高，迁移率越小.影响电子电导的身分影响电导率的身分有温度、杂质及缺陷.影响电导率的身分1.温度：温度是强烈影响材料物理功能的内部身分.普通而言:电子电导：金属材料电导率随温度的升高而降低.缘由：因温度对无效电子数影响不大，加热使点阵热振动加剧，电子散射几率添加，电子活动平均自在程减小.离子电导：离子晶体型陶瓷材料电导率随温度的升高而上升.缘由：热缺陷增多.2.冷加工对金属电阻的影响：冷加工形变使金属电阻增大：如：冷加工变形使金属如 (Fe,Cu,Ag,Al等)的电阻率添加2% ~ 6%，只要W,Mo,Sn 可分别添加30%，~50%，15%，20%，90%；普通单相固溶体经冷加工可添加10%~20%，而有序固溶体则添加100%甚至更高.而(Ni-Cr, Ni-Cu-Zn, Fe-Cr-Al等合金构成K形态，使电阻降低.3.热处理对金属电阻的影响：退火发生回复和再结晶可使电阻降低.但退火温度高于再结晶温度时，再结晶生成很粗大晶粒，晶界面缺陷反使R大.淬火发生缺陷使R增大.4.固溶体合金的导电性固溶体的导电性：●高导电性金属溶入低导电性溶剂中也使固溶体电阻增高.●二元合金最大电阻率在50%处；铁磁性和强顺磁性固溶体有异.●贵金属(Cu,Ag,Au)与过渡族金属构成固溶体，电阻也异常高(价电子转移到过渡族金属的d-或f-壳层中.无效导电电子数减少.●有序化有益于改善离子电场的规整性，减少电子散射.不均匀固溶体(K形态)的电阻：(Ni-Cr, Ni-Cu-Zn, Fe-Cr-Al等合金构成K形态：景象:冷加工使电阻明显降低，但回火反而使电阻升高.缘由: 原子偏聚尺寸与电子平均自在程可以比较, 发生附加散射使电阻增大.5.碳钢的电阻：随含碳量和热处理工艺分歧而变：淬火态比退火态电阻高.淬火态组织是碳在α-铁中的固溶体，含碳量越高，淬火后马氏体和残存奥氏体中固溶的碳就越多.6．超导电性超导体的功能：完整的导电性，完整的抗磁性（迈斯纳效应）.影响超导态的三个功能目标：超导改变温度T c；超导临界磁场H c （T）=H c(0)[1-(T/T c)2];超导临界电流I c=c ∙ r ∙ H c/2.其中，c为光速，r 为试样截面半径.7．电阻的测量：ρ=RS/L。
「材料的物理性能与化学性能」
二、材料的物理性能与化学性能１、物理性能物理性能是指材料固有的属性,金属的物理性能包括密度、熔点、电性能、热性能、磁性能等。
(1)密度：密度是指在一定温度下单位体积物质的质量,密度表达式如下：ρ＝ m/V式中ρ——物质的密度（g／ｃm3）;m ——物质的质量(g);V- ——物质的体积(cm3)。
常用材料的密度(2０℃）密度意义:密度的大小很大程度上决定了工件的自重，对于要求质轻的工件宜采用密度较小的材料（如铝、钛、塑料、复合材料等）；工程上对零件或计算毛坯的质量也要利用密度。
(2）熔点:是材料从固态转变为液态的温度，金属等晶体材料一般具有固定的熔点,而高分子材料等非晶体材料一般没有固定的熔点。
常用材料的熔点的应用场合：高的熔点金属(如钨、钼等)可用于制造耐高温的零件(如火箭、导弹、燃气轮机零件,电火花加工、焊接电极等）,低的熔点金属（如铅、铋、锡等)可用于制造熔丝、焊接钎料等。
（3)电阻率：电阻率用ρ表示,电阻率是单位长度、单位截面积的电阻值,其单位为Ω.ｍ。
电阻率的意义：是设计导电材料和绝缘材料的主要依据。
材料的电阻率ρ越小，导电性能越好。
金属中银的导电性最好、铜与铝次之。
通常金属的纯度越高，其导电性越好，合金的导电性比纯金属差，高分子材料和陶瓷一般都是绝缘体。
导电器材常选用导电性良好的材料,以减少损耗;而加热元件、电阻丝则选用导电性差的材料制作，以提高功率。
(4）导热率:导热率用导热率λ表示，其含义是在单位厚度金属，温差为1℃时，每秒钟从单位断面通过的热量。
单位为w/(ｍ.Ｋ)。
常用金属的热导率金属具有良好的导热性,尤其是银、铜、铝的导热性很好；一般纯金属具有良好的导热性,合金的成分越复杂，其导热性越差。
导热率的意义:是传热设备和元件应考虑的主要性能，对热加工工艺性能也有影响。
散热器等传热元件应采用导热性好的材料制造;保温器材应采用导热性差的材料制造。
热加工工艺与导热性有密切关系，在热处理、铸造、锻造、焊接过程中，若材料的导热性差,则会使工件内外产生大的温差而出现较大的内应力,导致工件变形或开裂。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
热容研究意义
• 热容（或热焓）的测量是研究材料相变过程
的重要手段。分析热容（或热焓）与温度的 关系，测量热和温度能够确定临界点，并建 立合金状态图，能够获得材料中相变过程的 规律。
相变
相结构：固态－液态－气态三种结构，也可称为三种 “相”。 “相”、“晶”、“元”的区别： 多元合金：指的是有多种元素。既可能是单相，也可
（1）克劳修斯：不可能把热从低温物体传到高温物体而不 引起其它的变化。
（2）开尔文：不可能从单一热源取热使之完全变为有用的
功而不引起它的变化。
（3）玻尔兹曼：自然界里的一切过程都是向着状态概率增
长的方向进行的。这是热力学第二定律的统计意义。
• 实际应用中，热力学第二定律常用熵（S）来表述。 • 熵（S）函数的物理意义：S是组成系统的大量微观粒 子无序度的量度，系统越无序、越混乱，S就越大。 • 热力学第二定律用熵（S）表述也就是熵增加原理：在 孤立系统中进行的自发过程总是沿着熵不减小的方向 进行的，它是不可逆的。平衡态对应于熵最大的状态， 即熵增加原理。
G = H - TS H = U + PV
• 热力学第三定律——规定熵
• 普朗克（M.Planck,1858-1947,德）表述为：热力学第三
定律可表述为“在热力学温度零度（即T=0开）时，一切
完美晶体的熵值等于零。”所谓“完美晶体”是指没有任
何缺陷的规则晶体。 • 热力学第三定律认为，当系统趋近于绝对温度零度时，系 统等温可逆过程的熵变化趋近于零。绝对零度不可达到这 个结论称做热力学第三定律。
第一章 材料的热学性能
航天飞机穿 过大气层返 回时，表面 最高温度超 过1500℃
热膨胀； 热传导； 热稳定性；
热膨胀； 热传导； 热稳定性；
1. 热传导； 2. 替代氟利 昂的热电材 料，导热系 数影响；
解决办法：
1. 掌握材料热学性能的物理本质； 2. 熟悉影响材料热学性能的主要因素； 3. 改善材料或器件的热学性能；
位移是xn, 相邻两质点的位移分别是xn+1、xn+1，β是
微观弹性模量：
dx 2 m 2 ( xn 1 xn 1 2 xn ) dt
概念： 晶格热振动，即点阵中的质点（原子、离子） 总是围绕着平衡位置做微小振动； 温度↑，动能↑→频率、振幅↑ 各质点热运动时动能的总和，就是该物体的 热量：
2）德拜比热模型
基本观点：晶体中原子具有相互作用，晶体近似 为连续介质。 基础：由于晶格中对热容的主要贡献是弹性波的 振动，声频波的波长远大于晶体的晶格常数， 可以把晶体近似看成连续介质。
弥补了爱因斯坦量子热容模 型的不足；但不能解释超 导等复杂问题，因为晶体 不是连续体。
结论：
1.温度较高时，即T 》θD时，Cv=3R，即杜隆 -珀替定律。 2. 温度较低时，即T《θD时，Cv与T3成正比并 随T→0而趋于0. 3. 温度越低，与实验值越吻合。
1.1.4 热性能的物理本质
热力学的状态： 宏观性质
微观量的统计结果
微观上，热性能
微观质点不断 做热运动
的物理本质是： 晶格热振动
概念：
晶格热振动，即点阵中的质点（原子、离子）
总是围绕着平衡位置做微小振动；
实际中，晶格热振动是三维方向的，现假设晶 格热振动是一维方向的。根据牛顿第二定律简谐振 动方程，设质点质量是m，在x方向上某一瞬间的
对于固体和液体来说，Cp和CV近似相等，但是在要求较高的计算中不能忽略。 对于理想气体来说，Cp,m − CV,m = R，其中R是理想气体常数
例题一
• 烧杯中装有200 下部分的质量是 ml酒精，用出一半后，余 ，密度是 ，
比热容是
。（酒精的密度是
0.8×103kg/m3；酒精的比热容是
2.4×103J/kg.K）
C Ci ni
ni 为化合物中元素i 的原子数，Ci 为元素i的摩尔热容。
例题：
利用柯普定律计算化合物NaCl、H2O、Fe2O3
的摩尔热容。
用途：
杜隆－珀替定律：从比热推算未知物质的原子量;
柯普定律：可得到原子热即摩尔热容，进一步推算化合物的分 子热。
量子理论！
存在的问题：
杜隆—珀替定律在高温时与实验结果很吻合，但在低温时，CV 的实验值并不是一个恒量，它随温度降低而减小，在接近绝对 零度时，热容值按T3的规律趋于零。对于低温下热容减小的现
容，所以这个定律也叫原子热容定律，即“大多数固态单 质的原子热容几乎都相等”。
• 杜隆－珀替定律出现在道尔顿原子论问世不久, 原子量数 据还处于混乱的年代，杜隆和珀替大胆地按此定律修正了 一批元素的原子量。如当时公认锌的原子量为129；按原 子热容定律修正为64.5,这和现代精确的原子量65.39很相 近。又如当时公认银的原子量为379；按原子热容修正为 108，这和现在的银原子量 107.8682很相近。对铅、金、 锡、铜、镍、铁、硫等元素的原子量,也都有类似的修订。 此外还有一些元素如锂、钠、钾、钙、镁等，它们没有挥 发性的化合物，确定原子量过程中常用的气体密度法无法 采用，所以它们的原子量约值也是由原子热容定律确定的。 这个定律虽然只能确定原子量的约值，但它是与一般化学 分析方法迥然不同的物理方法，它为统一原子量提供了独 特的信息。正确的原子量是发现周期律的依据,所以杜隆珀替定律起过重要的历史作用。
化学平衡——化学组成和物质数量不随时间变化。
热力学基本定律：
热力学第一定律——能量守恒。 系统必须不断从外界获得能量才能保持不
断地对外做功
只说明了功、热 转化的数量关系，它不能 解决过程进行的限度问题，以及过程进行的方 向问题。后两个问题要依靠热力学第二定律解 决。
热力学第二定律——过程的方向性
浓缩到一定程度时脱溶沉淀析出盐晶体，盐的成分相对于海水
发生了突变，又如海上的冰山常被认为是飘浮在海上的淡 “水”，因为海水结冰时冰的成分相对于海水也发生了突变。
• （3）某种物理性质的跃变：如顺磁－铁磁转变，顺电－
铁电转变，正常态－超导态转变等，反映了某一种长程有
序的出现或消失；又如金属－非金属转变，液态－玻璃态 转变等，则对应于构成物相的某一种粒子（如电子或原子）
热容的经验定律和经典理论
1. 杜隆-珀替定律： 恒压下元素的原子热容为 C p 25J /(mol .K )
轻元素的原子热容需改用表中的值
元素 H B C O F Si P S Cl
。
Cp
9.6 11.3 7.5
16.7 20.9 15.9 22.5 22.5 20.4
2. 柯普定律： 化合物分子热容等于构成该化合物各元素原子 热容之和，即
入了多少量的B金属，加热到多少度时会得到什么状态的 产物？多少度时合金才会熔化？ 相图是用来描述合金的状态与温度及成分之间关系的 简明图形。对于任一成分的合金，只要从相图上找出相应
的表象点，就可以了解此时合金中存在哪些相，各个相的
成分以及相对量。但在相图中，不能确定一个合金的具体 结构状态，如晶粒的大小与形状，相的弥散程度等。尽管
这些热学性能是不是孤 立的？有无内在联系？
热学性能：
热容、热膨胀、热传导、热稳定性等；
§1.1 热学性能的物理基础
系统（体系）：在热力学中，将所研究的宏观 物质称为热力学系统。 环境：将体系以外，与体系密切相关，影响所 能及的部分，称为环境。 热力学平衡状态：一定外界环境条件下，系统 的宏观性质不随时间而改变的状态称为热力学 平衡状态。 热力学平衡状态 动态平衡状态
是
，写作
。
答案： 0.88×103J/kg.K 或 0.88×103J/kg. ℃
热容的经验定律和经典理论
1. 杜隆-珀替定律：
• 大部分固态单质的比热容与原子量的乘积几乎都相等。 1819年法国科学家P.-L.杜隆和A.T.珀替测定了许多单质 的比热容之后，发现这个定律。比热容和原子量的乘积就
是1摩尔原子的温度升高1度所需的热量，习称为原子热
1)
爱因斯坦热容模型
基本观点：原子的振动是独立而互不依赖的； 具有相同的周围环境，振动频率都是相同的； 振动的能量是不连续的、量子化的。
结论： 1. 高温时，Cv=3R，与杜隆-珀替公式相一致。
2. 低温时，Cv随T变化的趋势和实验结果相符， 但是比实验更快的趋近于零。 3. T→0K时，Cv也趋近于0，和实验结果相符。
如此，相图仍是研究材料的重要工具。
外界条件发生变化的过程中物相在某一特定的条件下（临 界值时）发生突变。例如：H2O，即可以柔如水，也可坚如冰， 也可虚无缥缈如蒸汽。 突变可以表现为： （1）从一种结构变化为另一种结构，如气相凝聚为液相，液相 凝聚为固相，或固相中不同晶体结构之间的转变。 （2）化学成分的不连续变化，例如用海水制盐时，当海水蒸发
象无法用经典理论很好的进行解释，需要用量子理论来解释。
热容的量子理论
普朗克量子理论基本观点：同一物体内，同一 温度下，质点的热振动大小不是一个定值，即
动能大小不是定值，但能量是量子化的,hν。
简化模型： 爱因斯坦量子热容模型 德拜比热模型
• 量子化 （ quantization） • 在经典物理学中，对体系物理量变化的最小值没有限制， 它们可以任意连续变化。但在量子力学中，物理量只能以确定 的大小一份一份地进行变化，具体有多大要随体系所处的状态 而定。这种物理量只能采取某些分离数值的特征叫作量子化。 变化的最小份额称为量子。例如，频率为υ的谐振子，其能量 不是连续变化，而是只能以hυ的整数倍变化，欲使其能量改变 hυ的几分之几是不可能的。微粒的角动量也是量子化的，其固 有量子是h/2π。量子化是微观体系基本的运动规律之一，它与 经典力学是不相容的。 • 例如: • flash影片是由许多时间帧构成的，每隔0.0几秒，就换一 张图片，而不是连续不断的。每张图片，就是构成一段录像的 “量子”，是不可分割的。这其实就是一种量子化。