1. 热容的本质是什么？定压热容与定容热容的区别与联系 。
1）物体在温度升高1k时所吸收的热量称作该物体的热容。
2）物体的热容还与它的热过程性质有关，假如加热过程是恒压条件下进行的，所测定的热容称为恒压热容(cp)；加热过程是在保持物体容积不变的条件下进行的，则所测定的热容称为恒容热容(cv)。
3）根据热力学第二定律，定压加热时，材料要对外界作功，所以一般有cp > cv，它们间的关系为：
4）对于物质的凝聚态，cp、cv相差很小，但高温时有较大的差别。
3. 影响热容的因素有哪些？
1、温度对热容的影响：在德拜温度以上，热容为常数或随温度只有微小的变化，cv变化很小，接近常数3r。在低温条件下，cv ∝ t3。
在高温与低温之间，情况比较复杂，德拜温度可以看作是两者间的转折点。
2、键强度，弹性模量和熔点的影响：德拜温度取决于材料的键强度，弹性模量和熔点。通常为熔点的0.2～0.5倍。
3、无机材料的热容对材料的结构不敏感，相变时，由于热量不连续变化，热容出现突变
4. 试用原子势能曲线的不对称性解释热膨胀是晶格振动非简谐效应所引起
1、晶格振动中相邻质点间的作用力，实际上是非线性的，即作用力并不简单地与位移成正比。
2、质点在平衡位置两侧时受力的情况并不对称，在质点平衡位置r0的两侧，合力曲线的斜率是不等的，3、当r< r0时，曲线的斜率较大，r> r0时，斜率较小，所以r< r0时，斥力随位移增大得很快，r> r0时，引力随位移的增大要慢些，在这样的受力情况下，质点振动时的平均位置就不在r0处而要向右移，因此相邻质点间平均距离增加，温度越高，振幅越大，质点在r0两侧受力不对称情况越显著，平衡位置向右移动得越多，相邻质点间平均距离也就增加得越多，以致晶胞参数增大，晶体膨胀。
4、从位能曲线的非对称性同样可以得到较具体的解释，温度愈高，平均位置移得愈远，晶体就愈膨胀。
6. 声子产生热阻的本质是什么？
格波在晶体中传播时遇到的散射，即声子同晶体中质点的碰撞；理想晶体中热阻的**，主要是声子同声子的碰撞引起的。声子间的碰撞引起的散射是晶格中热阻的主要**。引起散射的其它原因还有：
缺陷、杂质、晶粒界面等。
7. 影响热导率的因素有哪些？
1、温度的影响： 低温：主要是声子传导。
自由程则有随温度的升高而迅速降低的特点，低温时，上限为晶粒的距离，在高温时，下限为晶格的间距。 高温下热辐射显著，光子传导占优势；在低温时，热导率λ与t3成比例。高温时，λ则迅速降低。
2、晶体结构（显微结构）的影响结晶构造的影响 ：声子传导与晶格振动的非谐和有关。晶体结构越复杂，晶格振动的非谐和越大，自由行程则趋于变小，从而声子的散射大，λ 低。
各向异性晶体的热导率：也呈各向异性，膨胀系数低的方向热导率最大。温度升高，不同方向的 λ 的差异减小，与热膨胀类似。
多晶体与单晶体的热导率：同一种物质，多晶体的热导率总比单晶体小，但在低温下，多晶热导率与单晶的平均热导率一致。温度升高，差异迅速变大。
这是因为：多晶体中晶粒尺寸小、晶界多，缺陷多，晶界处杂质也多，声子容易散射，故平均自由行程小，从而 λ 小。温度增高，这种阻碍作用更为明显。
3化学组成的影响质点的原子量愈小，密度愈小，杨氏模量愈大，德拜温度愈高，λ则升高。 缺陷和杂质会导致声子散射，降低声子的自由行程；固溶体的形成也是如此。取代元素的质量大小与基质元素相差愈大，取代后结合力改变愈大，对 λ 影响也愈大。
4、多相材料：如气孔的影响：在不改变结构状态的情况下，气孔率的增大，总是使导热系数降低，多孔/泡沫硅酸盐/纤维制品/粉末和空心球状轻质陶瓷制品的保温原理，最好是均匀/分散的封闭气孔。
8.影响热膨胀的因素有哪些？
影响因素有： 化学键型：化学键的键强越大，膨胀系数越小。
与结合能和熔点：结合力强，势能曲线深而狭窄，升高同样的温度，质点振幅增加的较少，热膨胀系数小。温度和热容：
温度t越低，tgθ越小，则α越小；反之，温度t愈高，α愈大。结构：结构紧密的固体，膨胀系数大；固体结构疏松，内部空隙较多，当温度升高，原子振幅加大，原子间距离增加时，部分的被结构内部空隙所容纳，宏观膨胀就小。
9.证明固体材料的热膨胀系数不因内含均匀分散的气孔而改变。
1、对于内含均匀分散气孔的固体材料，可视为固相与气相组成的复合材料，其热膨胀系数为：
2、由于空气组分的质量分数wi≈0，所以气孔对热膨胀系数没有贡献。
11.比较同一组成的单晶、多晶、非晶态物质的热导率。
1、无机材料的热导主要为低温下的声子传导和高温下的光子传导。影响热传导性质的声子散射主要机构有：声子间的碰撞过程；点缺陷的散射；晶界散射；位错的散射。
2、对于晶体，在低温下，仅考虑声子间的碰撞，碰撞的几率正比于exp(-d/2t)，而声子平均自由程正比exp(d/2t)，即温度越高，平均自由程越小，同时热容又与温度的三次方呈正比，因此晶体的热导率于温度在低温时有一峰值，随着温度的升高，平均自由程小到原子的大小数量级，不能再小，而热容在高温为一常数，因此高温晶体的热导率不随温度发生变化。但随着温度升高，光子传热不可忽略，而光子的热导率与温度的三次方呈正比，因此热导率随温度提高而增大。
3、对于同组成的多晶体，由于晶粒尺寸小、晶界多、缺陷多、晶界处杂质多，对声子散射大，因此多晶体与单晶体相比，同一种物质多晶体的热导率总比单晶小。
4、对于非晶态相，可以把其看作直径为几个晶格间距的极细晶粒组成的多晶体。因此其平均自由程很小，而且几乎不随温度发生变化，因此热导率仅随热容发生变化。
5、非晶体的声子导热系数在所有温度下都比晶体小；两者在高温下比较接近；两者曲线的重大区别在于晶体有一峰值。由于非晶体材料特有的无序结构，声子平均自由程都被限制在几个晶胞间距的量级，因而组分对其影响小。
12. 固体材料声子热导机理及其对晶体结构影响热导的解释
1、当把格波的传播看成是质点-声子的运动以后，就可把格波与物质的相互作用，理解为声子和物质的碰撞，把格波在晶体中传播时遇到的散射，看作是声子同晶体中质点的碰撞，把理想晶体中热阻的**，看成是声子同声子的碰撞。晶体热传导是声子碰撞的结果。
2、声子传导与晶格振动的非谐性有关，晶体结构愈复杂，晶格振动的非谐性程度愈大，格波受到的散射愈大，因此声子平均自由程较小，热导率较低。
14. 简述影响抗热震损伤性的因素
材料中微裂纹的扩展、蔓延的程度，积存的弹性应变能、裂纹扩展的断裂表面能等是影响材料的抗热损伤性的主要因素。材料内部积存的弹性应变能越小，材料的扩展就小；裂纹扩展的断裂表面能越大，裂纹的蔓延程度越小。强度高的材料原有裂纹在热应力的作用下容易扩展蔓延，对热稳定性不利。
15. 如何表示陶瓷材料的抗热震性，影响其抗热震性的因素是什么？
1、陶瓷材料的抗热震性主要指陶瓷材料承受一定程度的温度急剧变化而结构不致被破坏的性能。
2、抗热震性能的表述和测试方法主要有以下三种：材料升至不同的温度后，淬冷（风冷或水冷），测得试样表面产生开裂的最大温差。材料升至预定温度后，淬冷，完成规定次数后，试样残余抗弯强度与常温热震前抗弯强度的比值，测得强度保持率。
材料升至预定温度后，淬冷，反复测试直至材料产生宏观裂纹的次数。
3、影响抗热震性的主要因素有材料特性和陶瓷结构。材料特性，如材料的热膨胀系数、导热系数、弹性模量、材料固有强度、断裂韧性等。一般地讲，热膨胀系数越小，材料因温度变化而引起的体积变化小，相应产生的温度应力小，抗热震性越好；热导率大，材料内部的温差越小，由温差引起的应力差越小，抗热震性越好；材料固有强度越高，承受热应力而不致破坏的强度越大，抗热震性好；弹性模量越大，材料产生弹性变形而缓解和释放热应力的能力越强，抗热震性越好。
陶瓷结构，如材料的内部组织结构和几何形状等。一般地讲，材料组织相对疏松，有一定气孔率，有适当的微裂纹存在，都可以提高断裂能，使材料在热冲击下不致被破坏。另外，形状相对简单、外形相对均匀的构件抗热震性能要好于形状复杂、结构不均匀的构件。
2、提高无机材料强度改进材料韧性的途径有哪些？为什么？
材料强度的本质是内部质点间的结合力。控制强度的主要参数有三个，弹性模量e、断裂表面能和裂纹尺寸c。e是非结构敏感的。
单相材料的微观结构对的影响不大。因此，唯一可以控制的是材料中的微裂纹。1微晶、高密度和高纯度2人为地在表面预加一层压应力3化学强化即离子交换通过改变表面化学组成，使表面的摩尔体积比内部大。
4相变增韧一些成分发生相变时在基体中引起微裂纹，吸收主裂纹扩展的能量。5弥散增韧在基体中加入(或原位生成)具有一定颗粒尺寸的微细粉料，达到增韧的效果，称为弥散增韧。金属粉末利用其塑性变形来吸收弹性应变能的释放，增加了断裂表面能，陶瓷粉末存在于基体的晶界中，以高弹性模量和高温强度增加复合材料的断裂表面能。
1. 试述光与固体材料的作用机理
在固体材料**现的光学现象是电磁辐射与固体材料中的原子、离子或电子之间相互作用的结果。一般存在两种作用机理：一是电子极化，即在可见光范围内，电场分量与传播过程中遇到的每一个原子都发生相互作用，引起电子极化，即造成电子云和原子核的电荷中心发生相互位移，所以当光通过介质时，一部分能量被吸收同时光速减小，后者导致折射。
二是电子能态转变：即电磁波的吸收和发射包含电子从一种能态向另一种能态转变的过程。材料的原子吸收了光子的能量之后可将较低能级的电子激发到较高能级上去，电子发生的能级变化与电磁波频率有关。
3. 材料显示颜色的原因是什么？讨论当材料的禁带宽度分别小于1.8ev、在1.8-3.1ev间，以及大于3.1ev时其吸收特性如何？颜色与透明性如何。
eg<1.8ev的半导体材料，是不透明的，因为所有可见光都可以通过激发价带电子向导带转移而被吸收。 eg=1.
8 3.1的非金属材料，是带色，部分透光的，因为只有部分可见光通过激发价带电子向导带转移而被材料吸收，材料呈现的颜色为吸收光的补色。eg＞3.
1ev的无机材料，是无色透明的，因为所有可见光都不被吸收，电子不能被光子激发到价带，故此类材料不吸收可见光，是透明和无色的。