声子气的状态方程和声子气运动的守恒方程

摘要

根据爱因斯坦的狭义相对论中质能的等效关系,把固体(本文指非导体)晶格(原子)的质量分为晶格(原子)的静质量和晶格热振动能量的等效质量两个部分,后者就是固体中声子气的等效质量.晶格(原子)热振动的能量则分为晶格(原子)静质量具有的热能以及声子气质量具有的热能.基于固体的状态方程,导得了晶格静质量热振动的状态方程和声子气的状态方程.声子气在固体介质中的宏观运动就是热量在固体中的传递过程.建立了声子气运动的守恒方程组,分析表明,忽略惯性力时声子气的动量守恒方程就退化为傅里叶导热定律,阐明了傅里叶导热定律的物理本质是声子气驱动力与阻力的平衡方程.当热流密度很大惯性力不能忽略时,傅里叶导热定律不再适用.