Теплопровідність кристалів

В твердих тілах на відміну від газів і рідин неможлива конвекція, тобто рух атомів один відносно іншого. Кожен атом кристала зв‘язаний з сусідніми атомами за допомогою молекулярних сил. Всі атоми перебувають в рівноважному стані.

Теплопровідність в кристалічній речовині здійснюється фононами. Енергетичні потоки фононів в кристалах залежать від градієнта температур. Кількісний тепловий потік фононів в кристалах добре описується законом теплопровідності Фур‘є

æ (2.7.15)

де æ – коефіцієнт теплопровідності; − градієнт температури в напрямі осі х; і переріз стержня і час переносу енергії в кристалічній речовині.

При низьких температурах слід врахувати квантовий характер теплових хвиль в кристалі. Але у випадку, коли в кристалі можливі будь-які коливання. В цьому випадку в кристалі можливі довільні квантові переходи. Через це квантовий характер теплопровідності є непомітним.

При температурах, для яких в кристалі збуджуються коливання з достатньо малими частотами. В цьому випадку теплопровідність носить чисто квантовий характер з малими енергетичними переходами.