材料的熱性質
以三選一題型學習比熱的Dulong-Petit定律與德拜T³定律、金屬與絕緣體中熱的載子、Wiedemann-Franz定律、熱擴散率及其量測、熱膨脹的起源、因瓦合金，以及耐熱衝擊的材料。
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材料的熱性質的重點
固體的許多熱性質，可以用將原子振動量子化的聲子來說明。室溫附近許多元素的莫耳比熱約為3R，但在低溫下振動不易被激發，絕緣體的比熱與 T³ 成正比而變小。熱在金屬中主要由傳導電子傳遞，在絕緣體中由聲子傳遞，金屬的熱導率與電導率以Wiedemann-Franz定律相連。
熱導率表示穩態下熱流動的難易，熱擴散率 α = κ/(ρc) 則表示溫度變化傳播的快慢，可用雷射閃光法量測。熱膨脹源自原子間位能的不對稱性，鍵結越強的材料越小。對於急遽溫度變化造成破裂的熱衝擊，線膨脹係數越小的材料越能承受。
材料的熱性質的題目列表（15題）
- 依Dulong-Petit定律，室溫附近許多固體元素的莫耳比熱約為3R（R 為氣體常數8.31 J/(mol·K)）。以這個定律估算鋁（莫耳質量26.98 g/mol）每單位質量的比熱，最接近下列何者？
- 在遠低於德拜溫度的溫度下，絕緣體晶體的比熱（晶格比熱）如何隨溫度變化？
- 鑽石是電的絕緣體，但室溫的熱導率約為2000 W/(m·K)，比銅（約400 W/(m·K)）還大。主要原因為下列何者？
- 使用Wiedemann-Franz定律 κ = LσT（勞倫茲數 L = 2.44×10⁻⁸ W·Ω/K²），估算300 K下電導率 σ = 5.9×10⁷ S/m 之銅的熱導率，最接近下列何者？
- 純銅（室溫熱導率約400 W/(m·K)）中固溶約30%鋅的黃銅，熱導率降到約120 W/(m·K)。主要原因為下列何者？
- 絕緣體單晶的晶格熱導率，在與德拜溫度相當或更高的溫度下，溫度升高時大約與 1/T 成正比而下降。主要原因為下列何者？
- 設矽（密度2330 kg/m³，比熱700 J/(kg·K)）室溫的熱導率為150 W/(m·K)，聲子的平均速度為6000 m/s。由與氣體動力論同形式的式子 κ = (1/3)Cvl（C 為每單位體積的比熱）估算聲子的平均自由徑 l，最接近下列何者？
- 鋁（熱導率237 W/(m·K)，密度2700 kg/m³，比熱900 J/(kg·K)）的熱擴散率 α = κ/(ρc) 最接近下列何者？
- 在相同室溫（約20℃）下放置夠久的金屬板與木板，用手觸摸時，金屬感覺比較冷。主要原因為下列何者？
- 以雷射閃光法對厚度 L = 2.0 mm 的圓板表面照射脈衝光，背面溫升達到最大值一半所需的時間為 t½ = 0.050 s。以忽略熱損失的Parker公式 α = 0.1388L²/t½ 求得的熱擴散率最接近下列何者？
- 固體因加熱而膨脹（發生熱膨脹）的主要原因為下列何者？
- 將室溫附近的線膨脹係數由大到小排列，下列何者正確？
- Fe-36%Ni合金（因瓦合金，Invar）的線膨脹係數在室溫附近約為1×10⁻⁶ K⁻¹ 而非常小，其原因下列何者正確？
- 依Grüneisen關係，固體的體膨脹係數大約與定容比熱成正比。關於接近絕對零度之低溫下絕緣體的線膨脹係數，下列敘述何者正確？
- 把燒紅的石英玻璃（熔融石英）放入水中也不易破裂，鈉鈣玻璃卻容易破裂。石英玻璃耐熱衝擊性高的主要原因為下列何者？