晶格热导率的基本机制 — 物理计算题
题目
某绝缘晶体中热量主要由声子输运,晶格热导率可写为 κ = (1/3)C_V·v·l,其中 C_V 为体积热容,v 为声子平均群速,l 为声子平均自由程。在较高温度下,该晶体中倒逆(Umklapp)三声子过程是限制声子平均自由程的主导散射机制。实验测得该晶体在某温度下:体积热容 C_V = 2.4×10⁶ J/(m³·K),声子平均群速 v = 4×10³ m/s,晶格热导率 κ = 1.6×10³ W/(m·K)。求:(1) 此温度下声子的平均自由程 l;(2) 将 l 与晶格常数(约 3×10⁻¹⁰ m)比较,说明为何倒逆过程是主导的热阻机制。