1樓:
這個首先要看什麼材料了,純的半導體材料和非電導體材料一般是聲子傳熱(即晶格振動傳播能量),而慘雜了其他元素的半導體材料和導電材料除了聲子傳熱以外還有電子傳熱。別的傳熱方式比如真空輻射傳熱,光子傳熱就不清楚了。哦,還有流體的話就更復雜了,較熱區域的分子會彌散,也就是說分子自己攜帶自己的熱能遷移至能量低(涼的)區域,所以這種傳熱方式我們有時叫diffusion。
不一定準確,也不一定全面,但希望能有所幫助。
量子力學中如何解釋熱傳導
2樓:宇筠鋒
我查了一下物理辭典,其中並沒有「熱擴散」這個詞條。有這樣兩個詞條值得注意:熱傳導與熱傳遞。熱傳遞包括三種形式——熱傳導、熱輻射和對流。
你說的熱源在真空中就是靠熱輻射來進行熱傳遞的,但它不是熱傳導。
在解釋非金屬固體的熱傳導時,最能顯示出量子力學的特色。比如像氯化鈉那樣的晶體,其中各離子緊密聯絡在一起,這是一個3n(n是該晶體內離子的總數)自由度的振動系統,它有3n個特徵頻率;各離子的實際振動以及這些振動的傳播——波動都是上述特徵頻率各自對應不同振幅的簡諧振動及波動的組合。每種頻率相應的振動能量是量子化的,這個振動的量子(e=hν,e=(1/2+n)e,ν是某個特徵頻率,n是非負整數,1/2是振子在0度時的零點能)是一種準粒子——聲子。
在假設離子間的作用力就像彈力的簡化模型中,這些聲子彼此之間是相互獨立的。這樣,原本強耦合的系統就轉化成了無耦合的系統。在更精確的模型中,離子間的作用力與正比於位移的彈力有所偏離,相應的聲子之間就有微弱的相互作用力,這時聲子群就更像是氣體分子群了。
當晶體一部分的溫度較高時,這裡的各離子或原子振動加劇,就相當於這裡佔據較高的ν所對應的量子態的n較多——較高能的聲子的數量較多,這些聲子向溫度低的部位「擴散」,就使得那些地方的較高能的聲子的數量也多了起來——那裡的原子或離子的振動也劇烈起來。這個過程就是熱傳導。
不同的晶體,特徵頻率的集合彼此不同,相應的聲子的大小就不同,聲子間作用力也不同,聲子與各離子或原子之間的散射也不同,所以,不同的晶體有不同的導熱係數。相關的計算非常複雜。
量子場論認為:一般說到的力就是基本粒子之間交換虛的玻色媒介子,比如,產生引力效果的就是大量虛引力子在兩物體之間來來往往、相互交換;產生電磁力效果的就是大量虛光子在兩帶電物體之間來來往往、相互交換……電場或磁場就是帶電粒子吸收又發出的一大群虛光子,它們有點兒像武俠或神怪影片或遊戲裡的那些人物可以自己從手掌中生出火球或閃光那樣去影響對方。也有點兒類似於澳洲土著拋接的那種叫「飛去來」的飛鏢。
與巨集觀事物的類比也只能是有一點形似而已,因為從本質上看,微觀世界的奇異性是全新的,是我們日常生活中從未經驗過的。
電荷可以說是物質的一種屬性。電荷總是被某種粒子攜帶的,單獨的電荷是不可想象的(日常用語中常把帶有電荷的粒子就簡稱為電荷,但這不是電荷的嚴格意義,要注意區分)。什麼樣的粒子是攜帶著電荷呢?
按量子場論的觀點,某個微粒如果能夠發出並吸收(虛)光子從而影響其他具有此類特性的微粒(同時也受後者的影響),那它就是帶電粒子。
熱是一個巨集觀概念,其實質,一是運動,二是無規則;這無規則只有在大量粒子共存時才能體現出來——做什麼樣運動的粒子都有,根本無法指明哪個粒子在做哪種運動,只能用統計的辦法來處理;在微觀,少量粒子的情況下,運動總是有一定規則的,這時熱就失去了意義。
3樓:匿名使用者
同志量子力學不直接解釋這個
你說的屬於固體物理得範疇
主要是 格波 聲子 來描述
假如描述團簇的 統計物理
個人感覺 你的問題在固體物理中能找到答案
4樓:匿名使用者
熱傳遞 關鍵是 傳遞 沒東西給他傳 他當然就傳不了了
如果在真空中 互相之間 不接觸 當然就不能熱傳遞了
分子運動 互相碰撞 傳遞吧
5樓:匿名使用者
我只知道熱傳導方程滿足:對時間的一階導等於對空間的二階導的a倍!
還在學習《數學物理方法》,沒學量子力學。
6樓:匿名使用者
在量子力學中,你所研究的物體屬於哪一種分佈是最重要的,就金屬來說,電子滿足費米分佈,因而通過建立薛定諤方程,求出相應的波函式,波函式絕對值的平方就是粒子的概率,
7樓:匿名使用者
熱傳導是熱力學問題。如果解釋微觀的話要考慮分子原子熱運動,跟量子力學也沒什麼關係。世界上很多問題都不是用量子力學來解釋的。
熱是大量微觀粒子無規則運動的巨集觀表現,這個粒子可以是原子分子或電子等,而電只與帶電粒子相關如質子電子等及其反粒子,力是物質間的相互作用,自然界有4個基本力:引力(任何物質粒子)、電磁力(帶電粒子及鐵磁性粒子)、強力(核子)、弱力(自旋為1/2的物質粒子)。
舉個例子,金屬晶體中晶格格點上的原子的振動屬於熱,自由電子的無規則運動也屬於熱但在電場下的規則運動-漂移屬於電,振動原子對這些自由電子有散射作用,屬於力。
8樓:西西
個人認為,當物質達到奈米量級的時候,物質的性質明顯不同於巨集觀材料,因為微小量級的量子效應開始明顯。會發生散射衍射隧道共振等現象。我不是做熱傳導的,是做電傳導的,覺得或許有些類似,你可以參考一下電子傳輸的理論,目前國際上比較熱門,而且文章頁很多。
9樓:匿名使用者
其實在量子力學這個不太好解釋,在數學物理方法中有相關內容。熱傳導問題是輸運問題的一種,求解起來也很麻煩,所有需要幾個定解條件:
1。初始條件,就是初始時刻的溫度分佈,寫成函式形式。既然是函式,也不能太複雜,對於實際問題很多采用近似。
2.邊界條件,第一類是給定邊界的溫度,第二類是給定邊界上的法嚮導數,第三類是給定邊界溫度與邊界法嚮導數的線性關係。
然後就是求解了,常用方法就是分離變數法,方法就是一套一套的,之所以叫定解就是答案有一定規律,比較方便。
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