In der Physik ist Thermalleitvermögen, (oder angezeigt), das Eigentum einer Fähigkeit eines Materials, Hitze zu führen. Es erscheint in erster Linie im Gesetz von Fourier für die Hitzeleitung.

Die Wärmeübertragung über Materialien des hohen Thermalleitvermögens kommt an einer höheren Rate vor als über Materialien des niedrigen Thermalleitvermögens. Entsprechend werden Materialien des hohen Thermalleitvermögens in Hitzebecken-Anwendungen weit verwendet, und Materialien des niedrigen Thermalleitvermögens werden als Thermalisolierung verwendet. Das Thermalleitvermögen von Materialien ist Temperaturabhängiger.

Das Gegenstück des Thermalleitvermögens ist thermischer spezifischer Widerstand.

Einheiten des Thermalleitvermögens

Im Internationalen System von Einheiten (SI) wird Thermalleitvermögen in Watt pro Meter kelvin (W / gemessen (M · K)) oder W · M · K.

Im Reichssystem des Maßes wird Thermalleitvermögen in Btu / gemessen (hr · ftF) wo 1 Btu / (hr · ftF) = 1.730735 W / (M · K).

Andere Einheiten, die nah mit dem Thermalleitvermögen verbunden sind, sind in der üblichen Anwendung im Aufbau und den Textilindustrien. Die Bauindustrie macht von Einheiten wie der R-Wert (Widerstand-Wert) und der U-Wert (Thermaldurchlässigkeitsgrad) Gebrauch. Obwohl verbunden, mit dem Thermalleitvermögen eines Produktes sind R und U-Werte von der Dicke eines Produktes abhängig.

Ebenfalls hat die Textilindustrie mehrere Einheiten einschließlich der Klamotten und Clo, die Thermalwiderstand eines Materials in einem Weg ausdrücken, der den in der Bauindustrie verwendeten R-Werten analog ist.

Zeichen: R-Werte und U-Werte, die in den Vereinigten Staaten angesetzt sind (gestützt auf den Reichseinheiten des Maßes) entsprechen dem nicht und sind mit denjenigen nicht vereinbar, die in Europa verwendet sind (gestützt auf den SI-Einheiten des Maßes).

Maß

Es gibt mehrere Weisen, Thermalleitvermögen zu messen. Jeder von diesen ist für eine beschränkte Reihe von Materialien, abhängig von den Thermaleigenschaften und der mittleren Temperatur passend. Es gibt eine Unterscheidung zwischen vergänglichen und Steady-Statetechniken.

Im Allgemeinen sind Steady-Statetechniken nützlich, wenn sich die Temperatur des Materials mit der Zeit nicht ändert. Das macht die Signalanalyse aufrichtig (unveränderlicher Staat bezieht unveränderliche Signale ein). Der Nachteil ist, dass eine gut konstruierte experimentelle Einstellung gewöhnlich erforderlich ist. Die Geteilte Bar (verschiedene Typen) ist das allgemeinste für feste Felsen-Proben verwendete Gerät.

Die vergänglichen Techniken führen ein Maß während des Prozesses des Anheizens durch. Ihr Vorteil ist schnellere Maße. Vergängliche Methoden werden gewöhnlich durch Nadel-Untersuchungen ausgeführt. Eine durch das Angström beschriebene Methode schließt schnell das Radfahren der Temperatur vom heißen bis Kälte und zurück und das Messen der Temperaturänderung ein, weil sich die Hitze entlang einem dünnen Streifen des Materials in einem Vakuum fortpflanzt.

Experimentelle Werte

Thermalleitvermögen ist in der materiellen Wissenschaft, Forschung, Elektronik wichtig, Isolierung und verwandte Felder besonders bauend, wo hoch Betriebstemperaturen erreicht werden. Jedoch werden in solchem Handel verwendete Materialien chemischen Reinheitsstandards selten unterworfen. Mehrere Materialien werden in der Liste des Thermalleitvermögens gezeigt. Diese sollten ungefähr wegen der mit materiellen Definitionen verbundenen Unklarheiten betrachtet werden.

Einerseits verwenden Lösungen für das Computerabkühlen oder die Turbinenklingen gewöhnlich hohe leitende Thermalmaterialien wie Silber, Kupfer und Aluminium, um spezifische Bestandteile abzukühlen. Andererseits im Aufbau oder den Brennöfen werden niedrige leitende Thermalmaterialien wie Polystyrol und Tonerde verwendet, um sich warm / heiße Teile von kalten zu trennen.

Definitionen

Das Gegenstück des Thermalleitvermögens ist thermischer spezifischer Widerstand, der gewöhnlich in Kelvin-Metern pro Watt gemessen ist (K · M · W). Wenn, sich mit einem bekannten Betrag des Materials befassend, seine Thermalleitfähigkeit und das gegenseitige Eigentum, Thermalwiderstand, beschrieben werden können. Leider, dort unterscheiden sich Definitionen für diese Begriffe.

Leitfähigkeit

Für den allgemeinen wissenschaftlichen Gebrauch ist Thermalleitfähigkeit die Menge der Hitze, die in der Einheitszeit durch einen Teller des besonderen Gebiets und der Dicke geht, wenn sich seine entgegengesetzten Gesichter in der Temperatur durch einen kelvin unterscheiden. Für einen Teller des Thermalleitvermögens k, Gebiet A und Dicke L das ist kA/L, der in W gemessen ist · K (gleichwertig zu: W / ° C). Thermalleitvermögen und Leitfähigkeit sind dem elektrischen Leitvermögen analog (A · M · V) und elektrische Leitfähigkeit (A · V).

Es gibt auch ein als Wärmeübertragungskoeffizient bekanntes Maß: Die Menge der Hitze, die in der Einheitszeit durch das Einheitsgebiet eines Tellers der besonderen Dicke geht, wenn sich seine entgegengesetzten Gesichter in der Temperatur durch einen kelvin unterscheiden. Das Gegenstück ist thermischer insulance. In der Zusammenfassung:

• Thermalleitfähigkeit = kA/L, gemessen in W · K
• Thermalwiderstand = L / (kA), gemessen in K · W (gleichwertig zu: °C/W)
• Wärmeübertragungskoeffizient = k/L, gemessen in W · K · M
• thermischer insulance = L/k, gemessen in K · m² · W.

Der Wärmeübertragungskoeffizient ist auch bekannt als Thermaleintritt

Widerstand

Es ist ein Thermaleigentum eines Materials, dem Fluss der Hitze zu widerstehen.

Es ist ein durch ein Material angebotener Widerstand (ein Metall im Allgemeinen, und eine Hitze versenken Material insbesondere) zur Leitung oder dem Fluss der Hitze dadurch.

Thermalwiderstand ist das Gegenstück der Thermalleitfähigkeit, d. h., das Senken seines Werts wird die Hitzeleitung und umgekehrt erheben.

Wenn Thermalwiderstände der Reihe nach vorkommen, sind sie zusätzlich. So, wenn Hitze durch zwei Bestandteile jeder mit einem Widerstand von 1 °C/W fließt, ist der Gesamtwiderstand 2 °C/W.

Ein allgemeines Technikdesignproblem schließt die Auswahl an einem passenden großen Hitzebecken für eine gegebene Hitzequelle ein. Das Arbeiten in Einheiten des Thermalwiderstands vereinfacht außerordentlich die Designberechnung. Die folgende Formel kann verwendet werden, um die Leistung zu schätzen:

:

wo:

• R ist der maximale Thermalwiderstand des Hitzebeckens zum umgebenden, in °C/W (gleichwertig zu K/W)

• ist der Temperaturunterschied (Temperaturfall), in °C
• P ist die Thermalmacht (Hitzefluss), in Watt
• R ist der Thermalwiderstand der Hitzequelle, in °C/W

Zum Beispiel, wenn ein Bestandteil 100 W der Hitze erzeugt, und einen Thermalwiderstand von 0.5 °C/W hat, wie ist der maximale Thermalwiderstand des Hitzebeckens? Nehmen Sie an, dass die maximale Temperatur 125 °C ist, und die Umgebungstemperatur 25 °C ist; dann von 100 °C zu sein. Der Thermalwiderstand des Beckens der Hitze gegen den umgebenden muss dann 0.5 °C/W oder weniger sein.

Durchlässigkeitsgrad

Ein dritter Begriff, Thermaldurchlässigkeitsgrad, vereinigt die Thermalleitfähigkeit einer Struktur zusammen mit der Wärmeübertragung wegen der Konvektion und Radiation. Es wird in denselben Einheiten wie Thermalleitfähigkeit gemessen und ist manchmal als die zerlegbare Thermalleitfähigkeit bekannt. Der Begriff U-Wert ist ein anderes Synonym.

Das Beeinflussen von Faktoren

Temperatur

Die Wirkung der Temperatur auf dem Thermalleitvermögen ist für Metalle und Nichtmetalle verschieden. In Metallen ist Leitvermögen in erster Linie wegen freier Elektronen. Folgendes Gesetz von Wiedemann-Franz Thermalleitvermögen von Metallen ist zur absoluten Temperatur (in Kelvin) Zeiten elektrisches Leitvermögen ungefähr proportional. In reinen Metallen nimmt der elektrische spezifische Widerstand häufig proportional zur Temperatur zu, und so bleibt Thermalleitvermögen ungefähr unveränderlich. In der Legierung ist die Änderung im elektrischen Leitvermögen gewöhnlich kleiner und so Thermalleitvermögen-Zunahmen mit der Temperatur, häufig zur Temperatur proportional.

Andererseits ist das Leitvermögen in Nichtmetallen hauptsächlich wegen Gitter-Vibrationen (phonons). Abgesehen von hohen Qualitätskristallen bei niedrigen Temperaturen bedeuten die phonon, dass der freie Pfad von phonons bedeutsam bei höheren Temperaturen nicht reduziert wird. So ist das Thermalleitvermögen von Nichtmetallen an nicht zu niedrige Temperaturen ungefähr unveränderlich. Bei niedrigen Temperaturen ganz unter Debye-Temperaturthermalleitvermögen-Abnahmen gerade wie die Hitze tut die Kapazität.

Materielle Phase

Wenn ein Material eine Phase-Änderung vom festen bis Flüssigkeit erlebt oder von Flüssigkeit bis Benzin sich das Thermalleitvermögen ändern kann. Ein Beispiel davon würde die Änderung im Thermalleitvermögen sein, das wenn Eis (Thermalleitvermögen von 2.18 W / vorkommt (M · K) an 0 °C) schmilzt in flüssiges Wasser (Thermalleitvermögen von 0.58 W / (M · K) an 0 °C).

Materielle Struktur

Reine kristallene Substanzen können verschiedenes Thermalleitvermögen entlang verschiedenen Kristalläxten wegen Unterschiede in der phonon Kopplung entlang einer gegebenen Kristallachse ausstellen. Saphir ist ein bemerkenswertes Beispiel des variablen Thermalleitvermögens, das auf der Orientierung und Temperatur, mit 35 W / gestützt ist (M · K) entlang der C-Achse und 32 W / (M · K) vorwärts eine Achse.

Elektrisches Leitvermögen

In Metallen verfolgt Thermalleitvermögen ungefähr elektrisches Leitvermögen gemäß dem Gesetz von Wiedemann-Franz, weil frei bewegende Wertigkeitselektronen nicht nur elektrischen Strom übertragen sondern auch Energie heizen. Jedoch hält die allgemeine Korrelation zwischen der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit für andere Materialien wegen der vergrößerten Wichtigkeit von phonon Transportunternehmen für die Hitze in Nichtmetallen nicht. Wie gezeigt, im Tisch unten ist hoch elektrisch leitendes Silber weniger thermisch leitend als Diamant, der ein elektrischer Isolator ist.

Konvektion

Luft und anderes Benzin sind allgemein gute Isolatoren ohne Konvektion. Deshalb fungieren viele Dämmstoffe, indem einfach sie eine Vielzahl von gasgefüllten Taschen gehabt wird, die groß angelegte Konvektion verhindern. Beispiele von diesen schließen ausgebreitetes und ausgestoßenes Polystyrol (populär gekennzeichnet als "Styropor") und Kieselerde aerogel ein. Natürliche, biologische Isolatoren wie Pelz und Federn erreichen ähnliche Effekten, indem sie Konvektion von Luft oder Wasser in der Nähe von einer Haut eines Tieres drastisch gehemmt wird.

Leichtes Benzin, wie Wasserstoff und Helium hat normalerweise hohes Thermalleitvermögen. Dichtes Benzin wie xenon und dichlorodifluoromethane hat niedriges Thermalleitvermögen. Eine Ausnahme, Schwefel hexafluoride, ein dichtes Benzin, hat ein relativ hohes Thermalleitvermögen wegen seiner hohen Hitzekapazität. Argon, ein Benzin, das dichter ist als Luft, wird häufig in der isolierten Verglasung (doppelte verglasene Fenster) verwendet, um ihre Isolierungseigenschaften zu verbessern.

Physische Ursprünge

Hitzefluss ist außerordentlich schwierig, zu kontrollieren und in einer Laboreinstellung zu isolieren. So am Atomniveau gibt es keine einfachen, richtigen Ausdrücke für das Thermalleitvermögen. Atomar wird das Thermalleitvermögen eines Systems dadurch bestimmt, wie Atome, die das System zusammensetzen, aufeinander wirken. Es gibt zwei verschiedene Annäherungen, für das Thermalleitvermögen eines Systems zu berechnen.

• Die erste Annäherung verwendet die Grünen-Kubo Beziehungen. Obwohl das analytische Ausdrücke verwendet, die im Prinzip gelöst werden können, verlangt das Berechnen des Thermalleitvermögens eines dichten flüssigen oder festen Verwendens dieser Beziehung den Gebrauch der molekularen Dynamik-Computersimulation.
• Die zweite Annäherung basiert nach der Entspannungszeitannäherung. Wegen des anharmonicity innerhalb des Kristallpotenzials, wie man bekannt, zerstreuen sich die phonons im System. Es gibt drei Hauptmechanismen für das Zerstreuen:
• Das Grenzzerstreuen, ein phonon das Schlagen der Grenze eines Systems;
• Das Massendefekt-Zerstreuen, ein phonon das Schlagen einer Unreinheit innerhalb des Systems und Zerstreuens;
• Das Phonon-phonon Zerstreuen, ein Phonon-Einbrechen in zwei niedrigere Energie phonons oder einen phonon, der mit einem anderen phonon kollidiert und sich in eine höhere Energie phonon verschmilzt.

Gitter-Wellen

Hitzetransport sowohl in glasigen als auch in kristallenen dielektrischen Festkörpern kommt durch elastische Vibrationen des Gitters (phonons) vor. Dieser Transport wird durch das elastische Zerstreuen von akustischem phonons durch Gitter-Defekte beschränkt. Diese Vorhersagen wurden durch die Experimente von Chang und Jones auf der kommerziellen Brille und Glaskeramik bestätigt, wo freie Mittelpfade durch die "innere Grenze beschränkt wurden, die sich" zu Länge-Skalen von 10 Cm bis 10 Cm zerstreut.

Die phonon bedeuten, dass freier Pfad direkt mit der wirksamen Entspannungslänge für Prozesse ohne Richtungskorrelation vereinigt worden ist. So, wenn V die Gruppengeschwindigkeit eines phonon Welle-Pakets ist, dann wird die Entspannungslänge als definiert:

:::::::::

wo t die charakteristische Entspannungszeit ist. Da Längswellen eine viel größere Phase-Geschwindigkeit haben, als Querwellen, V viel größer ist als V, und die Entspannungslänge oder der freie Mittelpfad von längs gerichtetem phonons viel größer sein werden. So wird Thermalleitvermögen durch die Geschwindigkeit von längs gerichtetem phonons größtenteils bestimmt.

Bezüglich der Abhängigkeit der Welle-Geschwindigkeit auf der Wellenlänge oder Frequenz (Streuung) wird niederfrequenter phonons der langen Wellenlänge in der Entspannungslänge durch das elastische Zerstreuen von Rayleigh beschränkt. Dieser Typ der leichten sich zerstreuenden Form kleine Partikeln ist zur vierten Macht der Frequenz proportional. Für höhere Frequenzen wird die Macht der Frequenz abnehmen bis beim höchsten Frequenzzerstreuen ist fast unabhängige Frequenz. Ähnliche Argumente wurden nachher zu vielen sich formenden Glassubstanzen mit der Brillouin-Lichtstreuung verallgemeinert.

Phonons im akustischen Zweig beherrschen die Phonon-Hitzeleitung, weil sie größere Energiestreuung und deshalb einen größeren Vertrieb von phonon Geschwindigkeiten haben. Zusätzliche optische Weisen konnten auch durch die Anwesenheit der inneren Struktur (d. h., Anklage oder Masse) an einem Gitter-Punkt verursacht werden; es wird angedeutet, dass die Gruppengeschwindigkeit dieser Weisen niedrig ist und deshalb ihr Beitrag zum Gitter, ist Thermalleitvermögen λ klein.

Jede phonon Weise kann in einen längs gerichteten und zwei Querpolarisationszweige gespalten werden. Durch das Extrapolieren der Phänomenologie des Gitters weist zu den Einheitszellen hin es wird gesehen, dass die Gesamtzahl von Graden der Freiheit 3pq ist, wenn p die Zahl von primitiven Zellen mit der q Zelle der Atome/Einheit ist. Von diesen nur 3 Punkten werden mit den akustischen Weisen vereinigt, die restlichen 3 Punkte (q-1) werden durch die optischen Zweige angepasst. Das deutet an, dass Strukturen mit größerem p und q eine größere Zahl von optischen Weisen und einem reduzierten λ enthalten.

Von diesen Ideen kann es beschlossen werden, dass die Erhöhung der Kristallkompliziertheit, die durch einen Kompliziertheitsfaktor VGL (definiert als die Zahl der Atom-Einheitszelle / primitiven Einheitszelle) beschrieben wird, λ vermindert. Micheline Roufosse und P.G. Klemens haben die genaue Proportionalität in ihrem Artikel Thermal Conductivity of Complex Dielectric Crystals at Phys abgeleitet. Hochwürdiger. B 7, 5379-5386 (1973). Das wurde durch das Annehmen getan, dass die Entspannungszeit τ mit der steigenden Zahl von Atomen in der Einheitszelle und dem zehn Schuppen der Rahmen des Ausdrucks für das Thermalleitvermögen in hohen Temperaturen entsprechend abnimmt.

Das Beschreiben von anharmonic Effekten wird kompliziert, weil genaue Behandlung als im harmonischen Fall nicht möglich ist und phonons nicht mehr genauer eigensolutions zu den Gleichungen der Bewegung sind. Selbst wenn der Staat der Bewegung des Kristalls mit einer Flugzeug-Welle in einer bestimmten Zeit beschrieben werden konnte, würde sich seine Genauigkeit progressiv mit der Zeit verschlechtern. Zeitentwicklung würde durch das Einführen eines Spektrums anderen phonons beschrieben werden müssen, der als der Phonon-Zerfall bekannt ist. Die zwei wichtigsten anharmonic Effekten sind die Thermalvergrößerung und das phonon Thermalleitvermögen.

Nur wenn die phonon Nummer "n" vom Gleichgewicht-Wert"n" abgeht, kann ein Thermalstrom, wie festgesetzt, im folgenden Ausdruck entstehen

wo die Energietransportgeschwindigkeit von phonons ist. Nur zwei Mechanismen bestehen, der Zeitschwankung von "n" in einem besonderen Gebiet verursachen kann. Die Zahl von phonons, die sich ins Gebiet davon verbreiten, an Gebiete zu grenzen, unterscheidet sich von denjenigen, die sich, oder Phonons-Zerfall innerhalb desselben Gebiets in anderen phonons verbreiten. Eine spezielle Form der Gleichung von Boltzmann

Staaten das. Wenn unveränderliche Zustandbedingungen angenommen werden, ist die Gesamtzeit derivate der phonon Zahl Null, weil die Temperatur rechtzeitig unveränderlich ist und deshalb die phonon Zahl auch unveränderlich bleibt. Zeitschwankung wegen des Phonon-Zerfalls wird mit einer Entspannungszeit (τ) Annäherung beschrieben

der dass feststellt, je mehr die phonon Zahl von seinem Gleichgewicht-Wert abgeht, desto mehr seine Zeitschwankung zunimmt. An unveränderlichen Zustandbedingungen und lokalem Thermalgleichgewicht werden angenommen wir bekommen die folgende Gleichung

Mit der Entspannungszeitannäherung für die Gleichung von Boltzmann und dem Annehmen von Steady-Statebedingungen kann das phonon Thermalleitvermögen λ bestimmt werden. Die Temperaturabhängigkeit für λ entsteht aus der Vielfalt von Prozessen, deren Bedeutung für λ von der Temperaturreihe von Interesse abhängt. Meinen Sie, dass freier Pfad ein Faktor ist, der die Temperaturabhängigkeit für λ, wie festgesetzt, in der folgenden Gleichung bestimmt

wo Λ der freie Mittelpfad für phonon ist. Diese Gleichung ist ein Ergebnis, die vier vorherigen Gleichungen mit einander zu verbinden und das für kubische oder isotropische Systeme zu wissen, und.

Bei niedrigen Temperaturen (wird durch die spezifische Hitze bestimmt und ist deshalb zu T proportional.

Quasischwung von Phonon wird als q definiert und unterscheidet sich vom normalen Schwung auf Grund dessen, dass es nur innerhalb eines willkürlichen gegenseitigen Gitter-Vektoren definiert wird. Bei höheren Temperaturen (sind 10 K und Quasischwung, wo q Welle-Vektor des Ereignisses ist, phonon und q, q Welle-Vektoren des Endergebnisses phonons, kann auch einen gegenseitigen Gitter-Vektoren G das Komplizieren des Energietransportprozesses einschließen. Diese Prozesse können auch die Richtung des Energietransports umkehren.

Deshalb sind diese Prozesse auch bekannt als Umklapp (U) Prozesse und können nur vorkommen, wenn phonons mit genug großen Q-Vektoren aufgeregt sind, weil, wenn die Summe von qand q Punkte außerhalb Brillouin den Schwung nicht in Zonen aufteilen, erhalten wird und der Prozess das normale Zerstreuen (N-Prozess) ist. Die Wahrscheinlichkeit eines phonon, um Energie E zu haben, wird durch den Vertrieb von Boltzmann gegeben. Zum U-Prozess, um das Verfallen phonon vorzukommen, um einen Welle-Vektoren q zu haben, der grob Hälfte des Diameters der Zone von Brillouin ist, weil sonst Quasischwung nicht erhalten würde.

Deshalb müssen diese phonons Energie dessen besitzen, der ein bedeutender Bruchteil der Energie von Debye ist, die erforderlich ist, um neuen phonons zu erzeugen. Die Wahrscheinlichkeit dafür ist zu, damit proportional. Die Temperaturabhängigkeit des freien Mittelpfads hat eine Exponentialform. Die Anwesenheit des gegenseitigen Gitter-Welle-Vektoren bezieht ein Netz phonon backscattering und einen Widerstand gegen phonon und Thermaltransport ein, der begrenzter λ resultiert, weil es bedeutet, dass Schwung nicht erhalten wird. Nur Schwung-Nichtkonservieren-Prozesse können Thermalwiderstand verursachen.

Bei hohen Temperaturen (T> Θ) hat der freie Mittelpfad und deshalb λ eine Temperaturabhängigkeit T, an den von der Formel durch das Bilden der folgenden Annäherung ankommt

Thermalleitvermögen wird gewöhnlich durch die Gleichung von Boltzmann mit der Entspannungszeitannäherung beschrieben, in der das Phonon-Zerstreuen ein Begrenzungsfaktor ist. Eine andere Annäherung soll analytische Modelle oder molekulare Dynamik verwenden, oder Monte Carlo hat Methoden gestützt, Thermalleitvermögen in Festkörpern zu beschreiben.

Kurze Wellenlänge phonons wird durch Unreinheitsatome stark gestreut, wenn eine beeinträchtigte Phase da ist, aber Mitte und lange Wellenlänge phonons werden weniger betroffen. Mitte und lange Wellenlänge phonons tragen bedeutenden Bruchteil der Hitze, um so weiter Gitter Thermalleitvermögen zu reduzieren, man muss Strukturen einführen, um diese phonons zu streuen. Das wird durch das Einführen des Schnittstelle-Zerstreuen-Mechanismus erreicht, der Strukturen verlangt, deren charakteristische Länge länger ist als dieses des Unreinheitsatoms. Einige mögliche Weisen, diese Schnittstellen zu begreifen, sind nanocomposites und eingebetteter nanoparticles/structures.

Elektronisches Thermalleitvermögen

Heiße Elektronen von höheren Energiestaaten tragen mehr Thermalenergie als kalte Elektronen, während elektrisches Leitvermögen gegen den Energievertrieb von Transportunternehmen ziemlich unempfindlich ist, weil der Betrag der Anklage, dass Elektronen tragen, von ihrer Energie nicht abhängt. Das ist ein physischer Grund für die größere Empfindlichkeit des elektronischen Thermalleitvermögens zur Energieabhängigkeit der Dichte von Staaten und Entspannungszeit beziehungsweise.

Mahan und Sofo haben hat in ihrem Artikel Das beste thermoelektrische gezeigt (PNAS 1996 93 (15) 7436-7439), dass Materialien mit einer bestimmten Elektronstruktur Elektronthermalleitvermögen reduziert haben. Gestützt auf ihrer Analyse kann man das demonstrieren, wenn die Elektrondichte von Staaten im Material der Delta-Funktion, die elektronischen Thermalleitvermögen-Fälle der Null nah ist. Durch die Einnahme der folgenden Gleichung, wo λ das elektronische Thermalleitvermögen ist, wenn der elektrochemische potenzielle Anstieg innerhalb der Probe Null als ein Startpunkt ist. Als nächster Schritt werden die Transportkoeffizienten so im Anschluss an, wo, mit geschrieben wie der Radius von Bohr. Die ohne Dimension Integrale ich werde als definiert, wo s (x) die ohne Dimension Transportvertriebsfunktion ist. Die Integrale ich bin die Momente der Funktion, x, sind die Energie von Transportunternehmen. Indem wir gegen die vorherigen Formeln den Transportkoeffizienten zur Gleichung für λ auswechseln, bekommen wir die folgende Gleichung. Von der vorherigen Gleichung sehen wir, dass λ, um Null der eingeklammerte Begriff zu sein, der enthält, mich nenne, müssen Null sein. Jetzt, wenn wir annehmen, dass, wo δ die Delta-Funktion von Dirac ist, ich nenne, bekommen die folgenden Ausdrücke,

. Indem wir diese Ausdrücke zur Gleichung für λ einsetzen, sehen wir, dass es zur Null geht. Deshalb, P (x) muss Delta-Funktion sein.

Gleichungen

Erstens definieren wir Hitzeleitung, H:

:

wo die Rate des Hitzeflusses ist, ist k das Thermalleitvermögen, A ist das böse Gesamtschnittgebiet, Oberfläche zu führen, ΔT ist Temperaturunterschied, und x ist die Dicke, Oberfläche zu führen, die die zwei Temperaturen trennt. Dimension des Thermalleitvermögens = MLTK

Umordnen der Gleichung gibt Thermalleitvermögen:

:

(Zeichen: Ist der Temperaturanstieg)

D. H. Es wird als die Menge der Hitze, ΔQ definiert, während der Zeit Δt durch eine Dicke x in einer Richtung übersandt, die zu einer Oberfläche des Gebiets A, pro Einheitsgebiet von A, wegen eines Temperaturunterschieds ΔT unter unveränderlichen Zustandbedingungen normal ist, und wenn die Wärmeübertragung nur vom Temperaturanstieg abhängig ist.

Wechselweise kann davon als ein Fluss der Hitze (Energie pro Einheitsgebiet pro Einheitszeit) geteilt durch einen Temperaturanstieg (Temperaturunterschied pro Einheitslänge) gedacht werden

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Siehe auch

• Wärmeübertragung
• Wärmeübertragungsmechanismen
• Isolierte Pfeifen
• Zwischengesichtsthermalwiderstand
• Laserblitz-Analyse
• Spezifische Hitze
• Die Thermal Bridge
• Thermokontakt-Leitfähigkeit
• Thermischer diffusivity
• Thermalberichtiger
• Thermalwiderstand in der Elektronik
• Thermistor
• Thermoelement

Links

• Luft Thermalleitvermögen-Rechenmaschine

Weiterführende Literatur

• Halliday, David; Wiedereinschnitt, Robert; & Spaziergänger, Jearl (1997). Grundlagen der Physik (5. Hrsg.). John Wiley and Sons, INC., NY internationale Standardbuchnummer 0-471-10558-9.
• Srivastava G. P (1990), "Die Physik von Phonons." Adam Hilger, IOP Publishing Ltd, Bristol.
• TM 5-852-6 AFR 88-19, Band 6 (Army Corp. der Ingenieur-Veröffentlichung)