Đề tài nghiên cứu khoa học: Tính chất nhiệt của vật liệu

Đề tài nghiên cứu khoa học: Tính chất nhiệt của vật liệu trình bày về một số tính chất nhiệt, phân tích nhiệt visai, phương pháp nhiệt trọng lượng, quét nhiệt visai. Mời các bạn tham khảo đề tài nghiên cứu khoa học để nắm bắt nội dung chi tiết. Tài liệu hữu ích với các bạn chuyên ngành Vật lí.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề tài nghiên cứu khoa học: Tính chất nhiệt của vật liệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA KHOA HỌC VẬT LIỆU BỘ MÔN KHOA HOC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU GV: TS. TRẦN THỊ THANH VÂN Tính chất nhiệt của vật liệuNhóm 6:Bùi Lý Việt TrinhBùi Duy khánhNguyễn Văn ĐạiNguyễn Thị Thu1|PageGiới thiệuPhân tích nhiệt là phương pháp phân tích các tính chất vật lý cũng nhưhóa học của mẫu đo một cách liên tục như những hàm của nhiệt độ,nhiệt độ ở đây thay đổi có quy luật được định sẵn . trên cơ sở lý thuyếtvề nhiệt động học, từ sự thay đổi các tính chất đó ta có thể xác địnhđược các thông số yêu cầu của việc phân tích. Các thông tin mà pp nàymang lại cho chúng ta là rất quan trọng đối với việc nghiên cứu và pháttriển một số loại sản phẩm.3 phương pháp chính được đề cập đến là:  Phân tích nhiệt visai (DTA)  Quét nhiệt visai (DSC)  Phân tích nhiệt trọng lượng ( TGA) I. Một số tính chất nhiệt 1. Nhiệt dung, nhiệt dung riêng.Nhiệt dung là lượng nhiệt vật hoặc một khối chất thu vào hay tỏa ra đểtăng hoặc giảm 1°K hoặc 1°C. Nhiệt dung C được viết như sauTrong đó dQ - năng lượng cần để gây ra độ biến thiên nhiệt độ dT.Thông thường, nhiệt dung được tính theo mol của vật liệu (chẳng hạnJ/mol. K hoặc cal/mol.K).Trong thực tế, có hai cách đo nhiệt dung của vật liệu tương ứng với cácđiều kiện môi trường kèm theo sự truyền nhiệt. Một là nhiệt dung đẳngtích Cv (thể tích mẫu được giữ không đổi) và hai là nhiệt dung đẳng ápCp luôn luôn lớn hơn Cv. Tuy nhiên, sự khác nhau giữa chúng là rất ítđối với đa số các vật liệu rắn ở nhiệt độ phòng và thấp hơn.Nhiệt dung do dao động mạng.2|PageTrong đa số các vật rắn, dạng cân bằng năng lượng nhiệt chủ yếu làbằng sự tăng năng lượng dao động của các nguyên tử. Nguyên từ trongvật liệu rắn không ngừng dao động ở tần số rất cao và với biên độtương đối nhỏ. Những dao động của các nguyên tử lân cận phối hợp vớinhau bằng liên kết nguyên tử và theo phương thức truyền sóng mạng,có thể xem đó là những sóng đàn hồi hay nói đơn giản là những sóngâm, có bước sóng ngắn và tần số rất cao, lan truyền trong tinh thể vớitốc độ âm thanh. Năng lượng dao động nhiệt của vật liệu bao gồm mộtdãy các song đàn hồi có phân bố và tần số khác nhau. Theo lý thuyếtlượng tử, năng lượng dao động nhiệt trong chất rắn bị lượng tử hoá; chỉcó một số giá trị năng lượng là được phép. Một lượng tử đơn của nănglượng dao động được gọi là một phonon (tương tự như lượng tử củabức xạ điện từ phonon). Bản thân song dao động có khi cũng được gọibằng thuật ngữ phonon.Chính những dao động song (song đàn hồi) này gây nên tần xạ nhiệtcủa các điện tử tự do như trong dẫn điện điện tử và cũng tham gia vậnchuyển năng lượng trong dẫn nhiệt.Nhiệt dung riêng (thường ký hiệu bằng chữ c nhỏ) là nhiệt dung củamột đơn vị khối lượng vật liệu (đơn vị J/kg.K hoặc cal/g.K) có giá trịbằng nhiệt lượng cần truyền cho một đơn vị khối lượng chất đó để làmtăng nhiệt độ lên 1°C. Trong hệ thống đo lường quốc tế, đơn vị đo củanhiệt dung riêng là Joule trên kilôgam trên Kelvin, J•kg−1•K−1 hayJ/(kg•K), hoặc Joule trên mol trên Kelvin.Các công thức tính:Công thức 1: Gọi C là nhiệt dung riêng.khi đó một vật có khối lượng M ởnhiệt độ T1 cần truyền một nhiệt lượng là Q để nhiệt độ vật tănglên T2 khi đó C có giá trị bằng:Công thức 2: Giả sử vật rắn khảo sát có khối lượng M, nhiệt độ T vànhiệt dung riêng C.Cho vật rắn vào nhiệt lượng kế (có que khuấy) chứa nước ở nhiệt độ T1.Gọi: m1 là khối lượng của nhiệt lượng kế và que khuấy.3|PageC1 là nhiệt dung riêng của chất làm nhiệt lượng kế.m2 là khối lượng nước chúa trong nhiệt lượng kế.C2 là nhiệt dung riêng của nước.Nếu T >T1 thì vật rắn tỏa ra một nhiệt lượng Q và nhiệt độ vật giảm từ Txuống T2.Q=M.C.(T – T2)Đồng thời nhiệt lượng kế que khuấy và nước nhận số nhiệt lượng ấy đểtăng nhiệt từ T1 đến T2.Q=(m1.C1+m2.C2)(T2–T1)Suy ra: 2. Độ dẫn nhiệt4|PageDẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phần tử khác khichúng tiếp xúc trực tiếp với nhau và có sự chênh lệch nhiệt độ. Dẫn nhiệt trên tinh thể do lan truyền dao động nhiệt của các phân tửĐộ dẫn nhiệt là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng dẫnnhiệt của vật liệu. Biểu thức:trong đó:  q - mật độ nhiệt thông, tức là dòng nhiệt đi qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian (diện tích được lấy vuông góc với hướng của dòng nhiệt)  k - hệ số dẫn nhiệt.  dT/dx – građient nhiệt độ qua môi trường dẫn nhiệt.Đơn vị của q và k tương ứng là W/m2 và W/m.K. Phương trình chỉ cógiá trị đối với dòng nhiệt ở trạng thái ổn định, nghĩa là trong điều kiện màmật độ dòng nhiệt không thay đổi theo thời gian. Dấu trừ trong biểu thứcchỉ dòng nhiệt truyền từ chỗ nóng đến chỗ lạnh, tức là theo hướng giảmgrađien nhiệt độ.Vd : độ dẫn nhiệt của 1 số vật liệu5|PageCác cơ chế dẫn nhiệtTron ...