디바이 온도의 뜻

정답: B. 온도의 세제곱에 비례하여 작아진다

격자 진동의 에너지는 양자화되어 있어, kT가 진동 에너지의 단위 ħω보다 작은 진동은 거의 여기되지 않습니다. 디바이 온도보다 충분히 낮은 온도에서 여기되는 것은 에너지가 낮은 장파장의 음향 포논뿐이며, 그 수가 온도와 함께 늘어나므로 격자 비열은 T³에 비례합니다(디바이 T³ 법칙). 거의 3R로 일정해지는 것은 디바이 온도와 같은 정도 이상의 고온에서의 고전적 극한으로, 뒬롱-프티 법칙에 해당합니다. 온도에 비례하는 비열은 금속의 전도 전자에 의한 전자 비열의 특징으로, 페르미 준위 근처의 전자만 열로 여기되기 때문입니다.

정답: B. 포논의 수가 늘어나, 운동량이 보존되지 않는 포논끼리의 산란(움클랍 과정)이 늘기 때문

포논끼리의 충돌 가운데 운동량의 합이 보존되는 정상 과정은 열의 흐름을 거의 방해하지 않지만, 운동량의 합이 역격자 벡터만큼 바뀌는 움클랍 과정은 열 흐름을 상쇄하는 방향으로 작용하여 열저항의 주된 원인이 됩니다. 고온에서는 포논의 수가 온도에 비례하여 늘어나므로 평균 자유 행로는 대략 1/T로 짧아지고, 비열은 거의 일정하므로 κ ∝ 1/T가 됩니다. 디바이 온도보다 높은 온도에서는 원자 1 mol당 비열이 거의 3R로 일정하며, 비열이 크게 낮아지는 것은 오히려 저온 쪽입니다. 표면이나 결정립계에서의 산란은 온도에 거의 관계없으며, 포논의 평균 자유 행로가 길어지는 극저온에서 지배적인 산란으로, 그 영역에서는 κ가 비열과 마찬가지로 온도와 함께 작아집니다.