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?
- A온도가 내려가도 실온과 거의 같은 값을 유지한다
- B온도가 내려갈수록 커지며, 절대 영도에서 최대가 된다
- C비열과 마찬가지로 온도와 함께 작아지며, 절대 영도에서 0에 가까워진다
정답과 해설 보기
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.