Нарушение закона Фурье в идеальных кристаллах — различия между версиями
Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
(Новая страница: «Кафедра ТМ > Научный справочник > Механика > МДС > И…») |
(→Публикации по теме) |
||
| (не показано 9 промежуточных версий 4 участников) | |||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
[[ТМ|Кафедра ТМ]] > [[Научный справочник]] > [[Механика]] > [[Механика дискретных сред | МДС]] > [[Идеальный кристалл]] > '''Нарушение закона Фурье''' <HR> | [[ТМ|Кафедра ТМ]] > [[Научный справочник]] > [[Механика]] > [[Механика дискретных сред | МДС]] > [[Идеальный кристалл]] > '''Нарушение закона Фурье''' <HR> | ||
| + | |||
| + | На макроскопическом уровне распространение тепла в большинстве материалов описывается [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C законом Фурье], согласно которому тепловой поток пропорционален градиенту температуры. Являясь удобной математической моделью, закон Фурье приводит к ряду физических парадоксов, таких, как мгновенное распространение тепла. Заметные отклонения от закона Фурье наблюдаются на малых временных и пространственных масштабах. Кроме того известно, что в простейших дискретных системах, таких как [[простой гармонический одномерный кристалл|одномерный гармонический кристалл]] (цепочка частиц, связанных линейными пружинами) распространение тепла не подчиняется закону Фурье. В настоящее время вопрос о распространения тепла в идеальных кристаллических системах остается открытым. Вместе с тем, данный вопрос приобретает особую актуальность, так как с развитием нанотехнологий расширяется возможность применения [[Идеальный кристалл|идеальных бездефектных кристаллов]] и их уникальных теплопроводящих свойств. Кроме того, рациональное описание процессов теплопереноса необходимо для замыкания уравнений [[МДС|механики дискретных сред]] и приложения их к описанию термомеханики твердых тел на наномасштабном уровне. | ||
== Публикации по теме == | == Публикации по теме == | ||
| − | * | + | * '''Thermal transport in low dimensions: from statistical physics to nanoscale heat transfer.''' Edited by S. Lepri. Lecture notes in physics 921. Springer International Publishing, Switzerland, 2016. 418 p. [http://www.twirpx.com/file/1931441/ link] |
| − | * | + | * [[A.M. Krivtsov]]. '''On unsteady heat conduction in a harmonic crystal'''. 2015, ArXiv:1509.02506 ([http://arxiv.org/abs/1509.02506 abstract], [http://arxiv.org/pdf/1509.02506v2.pdf pdf], [[Heat transfer in a 1D harmonic crystal|simulation]]) ''(Аналитически получены аналоги уравнения теплопроводности и закона Фурье).'' |
| + | <!-- | ||
| + | * [[А.М. Кривцов]]. '''Распространение тепла в бесконечном одномерном гармоническом кристалле'''. Доклады Академии Наук (2015), том 464, № 2, C. 162-166. (Скачать pdf: [[Медиа: Krivtsov_2015 DAN rus proof.pdf|93 Kб]])'' | ||
| + | --> | ||
| − | * [ | + | * R.B. Wilson, [https://biomedicalprofiles.illinois.edu/profilesweb/ProfileDetails.aspx?From=SE&Person=325 D.G. Cahill]. '''Anisotropic failure of Fourier theory in time-domain thermoreflectance experiments.''' Nat Commun. (2014), 5:5075. [http://www.nature.com/ncomms/2014/141001/ncomms6075/full/ncomms6075.html Abstract.] |
| + | * C. W. Chang, D. Okawa, H. Garcia, A. Majumdar, [https://en.wikipedia.org/wiki/Alex_Zettl A. Zettl]. '''Breakdown of Fourier’s Law in Nanotube Thermal Conductors.''' Phys. Rev. Lett. (2008), volume 101, issue 7, 075903. ([http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.101.075903 Abstract], [http://research.physics.berkeley.edu/zettl/pdf/354.PRL.101-Chang.pdf pdf]) ''(Экспериментально показано, что при комнатной температуре теплопроводность C и BN нанотрубок не подчиняется закону Фурье, причем это нарушение сохраняется при длинах нанотрубок, значительно превышающих длину свободного пробега фононов.)'' | ||
| + | |||
| + | * F. Bonetto, [https://en.wikipedia.org/wiki/Joel_Lebowitz J.L. Lebowitz], L. Rey-Bellet. '''Fourier's law: a challenge to theorists'''. Mathematical Physics (2000), Imperial College Press, London, 128-150. ([http://arxiv.org/abs/math-ph/0002052 Abstract], [http://arxiv.org/pdf/math-ph/0002052v1.pdf pdf]). | ||
== См. также == | == См. также == | ||
| + | * [[Проект "Термокристалл"]]. | ||
* [[Перенос тепла в одномерных кристаллах]] | * [[Перенос тепла в одномерных кристаллах]] | ||
| + | * [[Простой гармонический одномерный кристалл]] | ||
| + | |||
| + | [[Category: Проект "Термокристалл"]] | ||
Текущая версия на 21:00, 29 июля 2017
Кафедра ТМ > Научный справочник > Механика > МДС > Идеальный кристалл > Нарушение закона ФурьеНа макроскопическом уровне распространение тепла в большинстве материалов описывается законом Фурье, согласно которому тепловой поток пропорционален градиенту температуры. Являясь удобной математической моделью, закон Фурье приводит к ряду физических парадоксов, таких, как мгновенное распространение тепла. Заметные отклонения от закона Фурье наблюдаются на малых временных и пространственных масштабах. Кроме того известно, что в простейших дискретных системах, таких как одномерный гармонический кристалл (цепочка частиц, связанных линейными пружинами) распространение тепла не подчиняется закону Фурье. В настоящее время вопрос о распространения тепла в идеальных кристаллических системах остается открытым. Вместе с тем, данный вопрос приобретает особую актуальность, так как с развитием нанотехнологий расширяется возможность применения идеальных бездефектных кристаллов и их уникальных теплопроводящих свойств. Кроме того, рациональное описание процессов теплопереноса необходимо для замыкания уравнений механики дискретных сред и приложения их к описанию термомеханики твердых тел на наномасштабном уровне.
Публикации по теме[править]
- Thermal transport in low dimensions: from statistical physics to nanoscale heat transfer. Edited by S. Lepri. Lecture notes in physics 921. Springer International Publishing, Switzerland, 2016. 418 p. link
- A.M. Krivtsov. On unsteady heat conduction in a harmonic crystal. 2015, ArXiv:1509.02506 (abstract, pdf, simulation) (Аналитически получены аналоги уравнения теплопроводности и закона Фурье).
- R.B. Wilson, D.G. Cahill. Anisotropic failure of Fourier theory in time-domain thermoreflectance experiments. Nat Commun. (2014), 5:5075. Abstract.
- C. W. Chang, D. Okawa, H. Garcia, A. Majumdar, A. Zettl. Breakdown of Fourier’s Law in Nanotube Thermal Conductors. Phys. Rev. Lett. (2008), volume 101, issue 7, 075903. (Abstract, pdf) (Экспериментально показано, что при комнатной температуре теплопроводность C и BN нанотрубок не подчиняется закону Фурье, причем это нарушение сохраняется при длинах нанотрубок, значительно превышающих длину свободного пробега фононов.)
- F. Bonetto, J.L. Lebowitz, L. Rey-Bellet. Fourier's law: a challenge to theorists. Mathematical Physics (2000), Imperial College Press, London, 128-150. (Abstract, pdf).
