欢迎来到三一办公! | 帮助中心 三一办公31ppt.com(应用文档模板下载平台)
三一办公
全部分类
  • 办公文档>
  • PPT模板>
  • 建筑/施工/环境>
  • 毕业设计>
  • 工程图纸>
  • 教育教学>
  • 素材源码>
  • 生活休闲>
  • 临时分类>
  • ImageVerifierCode 换一换
    首页 三一办公 > 资源分类 > PPT文档下载  

    材料科学与技术讲义材料的热性质与光性质.ppt

    • 资源ID:5061732       资源大小:255KB        全文页数:21页
    • 资源格式: PPT        下载积分:15金币
    快捷下载 游客一键下载
    会员登录下载
    三方登录下载: 微信开放平台登录 QQ登录  
    下载资源需要15金币
    邮箱/手机:
    温馨提示:
    用户名和密码都是您填写的邮箱或者手机号,方便查询和重复下载(系统自动生成)
    支付方式: 支付宝    微信支付   
    验证码:   换一换

    加入VIP免费专享
     
    账号:
    密码:
    验证码:   换一换
      忘记密码?
        
    友情提示
    2、PDF文件下载后,可能会被浏览器默认打开,此种情况可以点击浏览器菜单,保存网页到桌面,就可以正常下载了。
    3、本站不支持迅雷下载,请使用电脑自带的IE浏览器,或者360浏览器、谷歌浏览器下载即可。
    4、本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰。
    5、试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓。

    材料科学与技术讲义材料的热性质与光性质.ppt

    第三节 材料的热性能,一、材料的热容,1、经典热容理论,2、爱因斯坦热容模型,3、德拜热容模型,二、材料的热膨胀,二、材料的热膨胀,1、热膨胀系数,所有材料都有热胀冷缩性,平均线热膨胀系数:,热膨胀系数,温度 T1 时的试样长度;,温度 T2 时的试样长度,平均体热膨胀系数:,温度 T1 时的试样体积;,温度 T2 时的试样体积,热膨胀系数一般是温度的函数,线热膨胀系数和体热膨胀系数,2、热膨胀的起因,温度 T 时的线热膨胀系数:,温度 T 时的体热膨胀系数:,热膨胀系数是工程上重要的物理参数之一:,许多材料的线热膨胀系数是各相异性,各向同性材料(立方系):,材料间的封接,真空系统中要求材料的热膨胀系数相近、否则易漏气;多晶、多相的复杂结构的材料中,各相、各方向膨胀系数的不同会引起热应力,热膨胀的本质:,原子平均距离随温度的增大,起因于:,原子间作用力随距离非线性变化、原子的振动是非简谐振动,距离,力,引力,斥力,合力,平衡位置(合力为零)的两侧合力曲线的斜率不等,0,原子相互作用势能曲线,势能曲线关于 处的虚线不对称,原子间作用力,作用力和势能曲线的斜率较大;,作用力和势能曲线的斜率较小;,0,3、影响热膨胀因素,0,原子振动时的平均距离:,温度越高、振幅越大,原子在平衡位置两侧受力的不对称越显著,新平衡位置右移越多、越大,晶体膨胀越大。,温度 T、平均位置,原子振动能量,原子平均间距随温度的变化:,热膨胀与结构有关:,非晶材料属液相结构,材料的热膨胀除起因于原子间距的增大外、还与材料中的自由体积(未被原子占据的空穴)的膨胀有关,热膨胀与原子结合键有关:,结合键强、热膨胀小,离子键、共价键结合的材料:热膨胀小;,以共价键和范德瓦尔斯结合的聚合物:热膨胀系数最大,金属键:具有中等的热膨胀系数;,三、材料的导热性,1、傅里叶导热定律,材料温度不均匀时,或两温度不同的物体相接触时,热量自动从高温区向低温区传递,热传导:,均匀金属棒的两端分别与两恒温热源接触,热平衡时各处的温度不随时间变化,稳态,热流密度:单位时间内通过与热传导方向垂直的,单位面积的热能,通过金属棒的热流密度:,负号:热能从高温向低温传递,热导率,,单位:,热导率反映材料的导热能力、不同材料的导热能力差异很大,绝缘材料:,金属:,合金:,非金属:,2、热传导机理(微观机制),固体的组成质点只能在平衡位置附近作微小振动,不能像气体依靠分子碰撞传递热量,固体导热机制:声子(晶格振动的晶格波)和自由电子,固体热导率:,声子热导率,电子热导率,非金属材料:,以声子导热为主,纯金属:,以电子导热为主,合金:,电子和声子共同起作用,a、金属的热导率,金属主要热载流子 自由电子(电载流子),热导率和电导率间的联系:,不太低的温度下,(Wiedemann Franz 首先发现),金属热导率与电导率之比正比于温度,洛仑兹系数(Lorentz number),理论值:,b、合金的热导率,如同合金的电导率比纯金属的电导率,,合金,金属,原因:合金中的自由电子受合金晶格、,杂质、非均匀相的散射强烈,10,20,30,40,组成,,热导率,Cu Zn 合金热导率随Zn 含量的变化,Zn 含量增加、热导率下降,c、非金属(陶瓷)、聚合物的热导率,传递热量的热载流子主要是声子,陶瓷的组成和结构远比金属复杂:,除晶相、还包括玻璃相及一定的空隙,声子在传播时受原子构成高度无序的不均匀相的强烈地散射,热的不良导体、热导率远小于金属,陶瓷中的空隙对热导率影响最大,空隙率高、导热率低,多孔陶瓷、多孔聚合物,绝热材料,四、材料的热应力,材料热胀或冷缩引起的内应力,热应力:,引起材料塑性变形、特性变化、甚至断裂,热应力主要来源下列三个方面:,1、热胀冷缩受到限制产生的热应力,均质、各向同性的棒,受到均匀加热或冷却、棒内不存在温度梯度,若棒两端未被夹持:,棒能自由膨胀或收缩、内部无热应力,若棒两端被刚性固定:,温度:,热应力:,弹性模量;,应变、线性相对变化量,加热时,棒受压缩应力作用;,冷却时,棒受拉伸应力作用,2、温度梯度产生的热应力,材料受热或冷却时,内部温度分布与其形状、大小及热导率,和温度变化率有关,3、多相复合材料中各相膨胀系数不同引起的热应力,材料中若有温度梯度,引起热应力,例:材料被从外部迅速加热或冷却:,加热:表面比内部温度高、表面膨胀比内部大,相邻的,内部限制表面的自由膨胀,表面受到压应力、相邻内部受到拉应力,冷却:表面受拉应力、相邻内部受压应力,与情况2类似,不是机械力的约束、而是各相间膨胀、收缩的相互制约引起,第四节 材料的光学性质,光在高科技的地位不断提高,电子器件和光子器件融合、光集成器件是重要的研究方向,一、光的属性、光与物质的作用,1、光的属性回顾,光的波动性与粒子性,有些情况波动性占主导地位;有些情况粒子性占主导地位,波动性与粒子性的联系方程:,光子能量,通常意义的光 可见光:,电磁破,光(电磁)波 横波,两个振动矢量:,电场强度,传播方向,磁场强度,电磁波在真空中传播速度:,电磁波在介质中传播速度:,介质的相对介电常数和相对磁导率,2、光与物质的作用,从一种介质(空气)入射另一种介质的光成为四部分:,反射、透射、散射、吸收部分,入射光束强度,,反射强度,,透射强度,,散射强度,,吸收强度,反射率、透射率、散射率、吸收率,金属对可见光不透明,入射光,反射,吸收,b、电子能态转变,光与物质间作用的实质,光子与物质中的原子、离子、电子间的相互作用,两种主要作用:电子极化和电子能态变化,a、电子极化,光波中电场分量对物质的作用远大于磁场分量的作用,光波的交变电场引起的电子位移极化,电子极化:,电子极化吸收部分光能、引起光速减小、导致光的折射,光子的吸收或散射一般涉及电子能态的转变,光子因被吸收或被散射而消失或改变方向和能量;电子因吸收光子的能量而被激发到高能态,孤立原子吸收光子的情况:,频率为 的入射光子,能量,E2 能级上的电子只有吸收能量为,的光子,才能到达 E4 能级,孤立原子能级是分立能级,电子对吸收光子的能量有严格的要求,电子能级,晶体吸收光子的情况:,晶体中、原来孤立原子的分立能级被准连续的能带所取代,孤立原子,晶体,易于实现,跃迁条件,跃迁辐射:激发的逆过程,电子在激发态停留时间很短,由激发态回到基态、产生电磁辐射,过程可是直接、也可是间接,二、金属的光学特性,入射光子,能量,费米能级,满态,空态,金属的光学性质与金属的能带密切有关,费米能级以上为准连续的空能级;以下为充满电子的准连续的能级,(绝对零度下),除高频电磁辐射 射线、射线外,几乎所有的低频辐射光子(无线电波 紫外),都能被吸收,金属对可见光不透明:,入射光,反射,吸收,任意光子 总能找到一个空能级 E、满足跃迁条件:,以下的占有电子能级,金属不透明,厚的金箔几乎可吸收全部入射光子,满态,空态,发射光子,反射光:光激发的电子的跃迁辐射光,大多数金属的反射系数:,入射光中仅一小部分在金属表面层内以热的形式损耗掉,金属的颜色:,不是由吸收光的波长决定、而是由反射光的波长决定,日光照射下大多金属呈现银灰色,有色金属:反射光中该颜色波长的可见光成分多,三、非金属的光学性质,

    注意事项

    本文(材料科学与技术讲义材料的热性质与光性质.ppt)为本站会员(牧羊曲112)主动上传,三一办公仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知三一办公(点击联系客服),我们立即给予删除!

    温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。




    备案号:宁ICP备20000045号-2

    经营许可证:宁B2-20210002

    宁公网安备 64010402000987号

    三一办公
    收起
    展开