Dynamical Analysis of Non-Fourier Heat Conduction and Its Application in Nanosystems

این پایان نامه قانون کلی هدایت گرما، ترمودینامیک برگشت ناپذیر و اثر اندازه رسانایی حرارتی نشان داده شده در نانوسیستم ها را از منظر نظریه ترموماس اخیراً توسعه یافته مورد مطالعه قرار می دهد. این اشتقاق، معادله بولتزمن فونون میکروسکوپی و مکانیک پیوسته ماکروسکوپی را پل می‌کند. مفاهیم کلیدی مانند تولید آنتروپی، دما و رابطه متقابل Onsager در مورد هدایت حرارتی غیر فوریه مورد بررسی قرار می گیرند. در نهایت، عبارات مفیدی از تصویر دینامیک گاز فونون استخراج می‌شوند و برای پیش‌بینی موفقیت‌آمیز هدایت حرارتی مؤثر در نانوسیستم‌ها استفاده می‌شوند.

This thesis studies the general heat conduction law, irreversible thermodynamics and the size effect of thermal conductivity exhibited in nanosystems from the perspective of recently developed thermomass theory. The derivation bridges the microscopic phonon Boltzmann equation and macroscopic continuum mechanics. Key concepts such as entropy production, temperature and the Onsager reciprocal relation are revisited in the case of non-Fourier heat conduction. Lastly, useful expressions are extracted from the picture of phonon gas dynamics and are used to successfully predict effective thermal conductivity in nanosystems.