7. Fyzikln a tepeln vlastnosti

keramickch materil

Fyzikln vlastnosti

hustota krystalografick hustota relativn oteven porozita bod tn

Hustoty keramickch materil

Bod tn

Tepeln vlastnosti

tepeln kapacita tepeln vodivost tepeln roztanost faktory ovlivujc tepelnou roztanost

Tepeln kapacita je schopnost materilu absorbovat teplo je definovna jako energie nutn k zven teploty materilu

tepeln kapacita (molrn teplo) (J/mol*K)

dodan energie (J/mol)

teplotn zmna (K)

Tepeln kapacita

tepeln kapacita se m bu: pi konstantnm tlaku (cp) nebo pi konstantnm objemu (cV) cp > cv

dTdQc =

specifick teplo je vztaeno na jednotkovou hmotnost: KkgJ

tepeln kapacita * roste s teplotou * dosahuje limitn hodnoty 3R

z pohledu statistick termodynamiky: * energie je uloena v atomovch vibracch. * s rostouc teplotou roste prmrn energie atomovch vibrac

Zvislost tepeln kapacity na teplot

Adapted from Fig. 19.2, Callister 7e.

Plynov konstanta

3R

= 8.31 J/mol-K

cv = konstantn

Debyeova teplota (obvykle men ne teplota laboratorn)

T (K) D 0 0

Uloen energie v materilech fonony tepeln vlny vibran mdy

Adapted from Fig. 19.1, Callister 7e.

Dal energetick pspvky Energetick hladiny elektron

dominantn pro anorganick a makromolekulrn materily

Ukldn energie do vibranch md atom

Adapted from Fig. 19.3, Callister 7e.

Uloen energie v materilech

Tepeln kapacita anorganickch materil a jej zvislost na teplot

tepeln vodivost je schopnost materilu penet teplo matematick vyjden:

teplotn gradient

tepeln vodivost (J/m*K*s) tepeln tok (J/m2*s)

atomov vibrace v teplej zn penej energii (vibrace) do chladnjch oblast

T 2 > T 1 T 1 x 1 x 2 Tepeln tok

Tepeln vodivost

dxdTkq = Fourierv zkon

Adapted from Fig. 19.3, Callister 7e.

Tepeln vodivost: srovnn ro

stou

c k

polymery Polypropylen 0.12 Polyethylen 0.46-0.50 Polystyren 0.13 Teflon 0.25

vibracemi/ rotacemi etzc makromolekul

keramika MgO 38 Al2O3 39 Na-Ca sklo 1.7 SiO2 1.4

vibracemi atom

kovy hlink 247 ocel 52 wolfram 178 zlato 315

vibracemi atom a pohybem elektron

k (W/m*K) Penos energie Materil

Selected values from Table 19.1, Callister 7e.

Tepeln vodivost keramickch materil a jej zvislost na teplot

Tepeln vodivost keramickch materil a jej zvislost na atomov hmotnosti kationtu

Tepeln vodivost BeO a jeho zvislost na relativn hustot

Teplotn roztanost zmna rozmr materilu pi ohvn

)( pokonpo

pokon TTL

LL=

koeficient teplotn roztanosti (1/K or 1/C)

T po

T kon L kon

L po

dvod: prmrn dlka vazby roste s teplotou

Adapted from Fig. 19.3(a), Callister 7e. (Fig. 19.3(a) adapted from R.M. Rose, L.A. Shepard, and J. Wulff, The Structure and Properties of Materials, Vol. 4, Electronic Properties, John Wiley and Sons, Inc., 1966.)

vazebn energie

dlka vazby (r)

rost

ouc

T

T 1

r(T 5

) r(

T 1)

T 5 vztah mezi dlkou vazby a vazebnou energi

Teplotn roztanost: srovnn

Q: pro obvykle kles s rostouc vazebnou energi?

Polypropylen 145-180 Polyethylen 106-198

Polystyren 90-150 Teflon 126-216

Polymery pi laboratorn T

Keramika MgO 13.5 Al2O3 7.6 Na-Ca sklo 9 SiO2 0.4

Kovy hlink 23.6 ocel 12 wolfram 4.5 zlato 14.2

(10-6/K) Materil

Selected values from Table 19.1, Callister 7e.

polymery maj men protoe maj slab sekundrn vazby

Tepeln roztanost materil

Faktory ovlivujc tepelnou roztanost

kovy a keramika

Snmek slo 1Snmek slo 2Snmek slo 3Snmek slo 4Snmek slo 5Snmek slo 6Tepeln kapacitaZvislost tepeln kapacity na teplotUloen energie v materilechSnmek slo 10Snmek slo 11Tepeln vodivostTepeln vodivost: srovnnSnmek slo 14Snmek slo 15Teplotn roztanostTeplotn roztanost: srovnnSnmek slo 18Snmek slo 19Snmek slo 20Snmek slo 21