熱膨脹與其他物理性能的關(guān)系

1、熱膨脹與其他物理性能的關(guān)系熱膨脹與其他物理性能的關(guān)系1、熱膨脹與結(jié)合能、熔點(diǎn)的關(guān)系、熱膨脹與結(jié)合能、熔點(diǎn)的關(guān)系2、熱膨脹與溫度、熱熔的關(guān)系、熱膨脹與溫度、熱熔的關(guān)系熱膨脹：物體的體積或長(zhǎng)度隨著溫度的升高熱膨脹：物體的體積或長(zhǎng)度隨著溫度的升高而增大的現(xiàn)象而增大的現(xiàn)象假設(shè)物體原來的長(zhǎng)度為假設(shè)物體原來的長(zhǎng)度為L(zhǎng)0,溫度升高溫度升高T后長(zhǎng)后長(zhǎng)度增量為度增量為L(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)指出它們存在如下關(guān)系式：，實(shí)驗(yàn)指出它們存在如下關(guān)系式： =L/(L0*T) 稱線膨脹系數(shù)，即溫度變化稱線膨脹系數(shù)，即溫度變化1物體單位長(zhǎng)物體單位長(zhǎng)度的變化量。大多數(shù)情況下，無(wú)機(jī)材料的度的變化量。大多數(shù)情況下，無(wú)機(jī)材料的 并不是一個(gè)常數(shù)，而是

2、隨溫度稍有變化。并不是一個(gè)常數(shù)，而是隨溫度稍有變化。1熱膨脹與結(jié)合能、熔點(diǎn)的關(guān)系熱膨脹與結(jié)合能、熔點(diǎn)的關(guān)系 結(jié)合能：是指兩個(gè)或多個(gè)粒子結(jié)合成更大結(jié)合能：是指兩個(gè)或多個(gè)粒子結(jié)合成更大的微粒釋放的能量，或相應(yīng)的微粒分解成的微粒釋放的能量，或相應(yīng)的微粒分解成原來的粒子需要吸收的能量，這兩種表述原來的粒子需要吸收的能量，這兩種表述是等價(jià)的。是等價(jià)的。 熔點(diǎn)：是固體將其物態(tài)由固態(tài)轉(zhuǎn)變?nèi)埸c(diǎn)：是固體將其物態(tài)由固態(tài)轉(zhuǎn)變(熔化熔化)為為液態(tài)的溫度。液態(tài)的溫度。熱膨脹與結(jié)合能的關(guān)系 熱膨脹和質(zhì)點(diǎn)的位能性質(zhì)有關(guān)，即與質(zhì)點(diǎn)熱膨脹和質(zhì)點(diǎn)的位能性質(zhì)有關(guān)，即與質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力有關(guān)。結(jié)合力越強(qiáng)，勢(shì)能曲線間的結(jié)合力有關(guān)。結(jié)合力越

3、強(qiáng)，勢(shì)能曲線深而狹窄，升高同樣的溫度差，質(zhì)點(diǎn)振幅深而狹窄，升高同樣的溫度差，質(zhì)點(diǎn)振幅增加得越少，平均位置增量越少，熱膨脹增加得越少，平均位置增量越少，熱膨脹系數(shù)越小。因此，膨脹系數(shù)較少。即結(jié)合系數(shù)越小。因此，膨脹系數(shù)較少。即結(jié)合能越大，膨脹系數(shù)越小。能越大，膨脹系數(shù)越小。表2-6 某些單質(zhì)晶體的原子半徑與結(jié)合能、熔點(diǎn)及膨脹系數(shù)的關(guān)系單質(zhì)材料單質(zhì)材料 ro(10-10m) 結(jié)合能結(jié)合能103J/mol 熔點(diǎn)熔點(diǎn)(oC) l(10-6)金剛石金剛石1.54712.335002.5硅硅2.35364.514153.5錫錫5.3301.72325.3結(jié)合能與熔點(diǎn)的關(guān)系由于物質(zhì)的熔點(diǎn)是其結(jié)合強(qiáng)度的強(qiáng)弱的

4、表征之一。由此可知，熔點(diǎn)高的材料，膨脹系數(shù)較小。線膨脹系數(shù)與熔點(diǎn)的關(guān)系亦可由經(jīng)驗(yàn)公式表示 lTm=b式中，l為線膨脹系數(shù)；Tm為金屬熔點(diǎn)；b為常數(shù)。由上式亦可知熔點(diǎn)與熱膨脹系數(shù)的關(guān)系如圖給出了金屬、非金屬元素的熱膨脹系數(shù)與熔點(diǎn)之間的關(guān)系2、熱膨脹系數(shù)與溫度、熱容的關(guān)系熱膨脹是固體材料受熱以后晶格振動(dòng)加劇而引起的容積膨脹，而晶格振動(dòng)的激化就是運(yùn)動(dòng)能量的增量，升高單位溫度時(shí)能量的增量也就是熱容的定義。所以線膨脹系數(shù)與熱容密切相關(guān)并有著相似的規(guī)律。格留涅申(Geuneisen)從晶格振動(dòng)理論推導(dǎo)出金屬熱膨脹系數(shù)與熱容之間的關(guān)系式（稱為格留涅申關(guān)系式）為 式中，l和l分別為體膨脹系數(shù)和線膨脹系數(shù)；k0為絕對(duì)零度時(shí)的體積彈性模量；v是體積；Cv是恒容熱；r為常數(shù)，表示原子非線性振動(dòng)的物理量。VKrCVV0VKrCVl03格留涅申定律指出：體膨脹與恒容熱容成正比，