재료의 열적 성질

그뤼나이젠 관계에 따르면 고체의 부피 팽창 계수는 대략 정적 비열에 비례한다. 절대 영도에 가까운 저온에서 절연체의 선팽창 계수에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A온도가 내려가도 실온과 거의 같은 값을 유지한다
  2. B온도가 내려갈수록 커지며, 절대 영도에서 최대가 된다
  3. C비열과 마찬가지로 온도와 함께 작아지며, 절대 영도에서 0에 가까워진다
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정답: C. 비열과 마찬가지로 온도와 함께 작아지며, 절대 영도에서 0에 가까워진다

그뤼나이젠 관계 β = γC_v/(BV)(β는 부피 팽창 계수, γ는 그뤼나이젠 상수, C_v는 정적 몰 비열, B는 체적 탄성률, V는 몰 부피)에 의해, 열팽창 계수는 비열과 거의 같은 온도 의존성을 보입니다. 디바이 온도보다 충분히 낮은 온도에서는 비열이 T³에 비례하여 작아지므로, 절연체의 선팽창 계수도 T³에 비례하여 0에 가까워집니다. 열팽창은 진동의 비조화성에서 생기므로, 진동이 거의 여기되지 않는 극저온에서는 팽창도 잘 일어나지 않습니다. 실온의 값을 극저온까지 그대로 쓰면 냉각에 의한 수축을 너무 크게 어림하게 됩니다. 디바이 온도보다 높은 온도에서는 비열이 거의 일정하므로 선팽창 계수도 거의 일정해집니다.

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