|
Как известно, передача тепла (теплопроводность) в однородных
твердых телах происходит либо путем обмена кинетической
энергии при столкновении электронов (диффузия средней
кинетической энергии), либо путем постепенной передачи
колебаний кристаллической решетки от одной частицы к
другой, поскольку между ними имеются значительные силы
связей.
Первый тип теплопроводности носит название электронной.
Он характерен в основном для токопроводящих сред — металлов
и полупроводников. Второй тип теплопроводности можно
отождествить с особым видом упругих колебаний частиц
кристаллической решетки.
Согласно квантовой теории эти колебания могут быть
описаны посредством квазичастиц—фононов (по аналогии
с фотонами электромагнитного поля). Фононы — это кванты
поля колебаний кристаллической решетки. Число фононов
в породе непо-стоянно — их тем больше, чем интенсивнее
тепловое движение атомов, т. е. чем выше температура.
При температуре около 300 °С в 1 см3 породы находится
примерно 1020 фононов. Представление о фононах позволяет
описывать процесс передачи тепла как перетекание «газа»
фононов из области большей его плотности в область меньшей
плотности. Поэтому второй тип теплопроводности часто
называется фоноиным.
Каждый фонон, подобно фотону, обладает энергией, равной
hf, где h— постоянная Планка (Й= 1,0546 • 10^34 Дж •
с), / — частота тепловых колебаний. Следовательно, энергия
фо-нона примерно равна 6,6 • 10~21 Дж.
|
