热力学知识点.pdf
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1、第一章 单组元材料热力学名词解释:1 可逆过程2 Gibbs 自由能最小判据3 空位激活能4 自发磁化:5 熵:6 热力学第一定律 热力学第二定律7 Richard 定律填空题1 热力学第二定律指出:一个孤立系统总是由熵 低 的状态向熵 高 的状态变化,平衡状态则是具有最大熵的状态。2 按 Boltzmann 方程,熵 S 与微观状态数 W 的关系式为 S=klnW3 热容的定义是系统升高 1K 时所吸收的热量,它的条件是物质被加热时不发生相变和化学反应4-Fe 的定压热容包括:振动热容、电子热容和磁性热容。5 纯 Fe 的 A3 的加热相变会导致体积 缩小6 Gibbs-Helmholtz
2、方程表达式是 7 铁磁性物质的原子磁矩因交换作用而排列成平行状态以降低能量的行为被称为自发磁化论述题1 根据材料热力学原理解释为什么大多数纯金属加热产生固态相变时会产生体积膨胀的效应?2 试根据单元材料的两相平衡原理推导克拉伯龙(Clapeyron)方程。3 试用 G-T 图的图解法说明纯铁中的 A3 点相变是异常相变。4 试画出磁有序度、磁性转变热容及磁性转变(指铁磁-顺磁转变)自由能与温度的关系曲线。计算题1 已知纯钛/的平衡相变温度为 882OC,相变焓为 4142Jmol-1,试求将-Ti 过冷到800OC 时,的相变驱动力2 若某金属形成空位的激活能为 58.2KJmol-1,试求在
3、 700OC 下,该金属的空位浓度。3 纯 Bi 在 0.1MPa 压力下的熔点为 544K。增加压力时,其熔点以 3.55/10000KMPa-1的速率下降。另外已知融化潜热为 52.7Jg-1,试求熔点下液、固两相的摩尔体积差。(Bi 的原子量为 209gmol-1.第二章 二组元相名词解释:溶体:以原子或分子作为基本单元的粒子混合系统所形成的结构相同,性质均匀的相理想溶体:在宏观上,如果组元原子(分子)混合在一起后,既没有热效应也没有体积效应时所形成的溶体。混合物:由结构不同的相或结构相同而成分不同的相构成的体系化合物:两种或两种以上原子组成的具有特定结构的新相溶解度:溶体相在与第二相平
4、衡时的溶体成分(浓度),固溶体在与第二相平衡时的溶解度也成为固溶度。溶解度间隙:溶体的自由能-成分曲线上出现拐点时,溶体的结构稳定性会发生变化,导致同类原子偏聚在一起的失稳分解,从而形成形溶解度的的中断,也称为出现溶解度间隙。有序化:如果原子的相互作用能 IAB 远小于零,溶体中异类组元的原子更倾向聚合在一起的现象称为有序化。Henry 定律:稀溶体的溶质定律。在温度一定时,以 A 组元为溶剂,B 组元为溶质的稀溶体中,溶质的活度系数为常数,为 为为 为为 为BBBBffXa Raoult 定律:即稀溶体的溶剂定律。当溶质的浓度极低时,溶剂的活度系数近似等于 1,即 aA=XA填空题1 在恒压
5、下,对二元溶体而言,摩尔自由能取决于温度和溶体成分。得出这一结论的原理是吉布斯相律2 如果有 NA个 A 原子和 NB个 B 原子构成 1mol 的理想溶体。设 Na 为阿伏加德罗常数。则理想溶体的微观状态数 W=!N!N!NBAa3 混合物摩尔自由能的计算4 A、B 两组元形成的二元正规溶体,设其 Spinodal 曲线和溶解度间隙曲线的顶点温度为Ts,相互作用能为 IAB,则顶点温度 Ts 和相互作用能 IAB的关系式为R2ITABS 5 偏摩尔 Gibbs 自由能就是化学势,二元溶体中 i 组元化学势的通式为:imimiXGX1G 为 为(6 溶体中组元的活度ai等于组元的浓度Xi乘以活
6、度系数fi,活度系数产生的原因是相互作用能论述题1 试证明混合物自由能服从混合律(Mixture law),即混合物的摩尔自由能与两相的MmG摩尔自由能和之间的关系式为 mG mG mBBBMBmBBMBBMmGXXXXGXXXXG 式中,、和分别为混合物、相和 相的成分MmX mX mX2 试利用在 Gm-X 图中化学势的图解法,解释为什么有的固溶体当中会发生上坡扩散。计算题1 试用正规溶体模型计算一个 IAB=16.7KJmol-1成分为 XB=0.4 的二元固溶体,其发生Spinodal 分解的上限温度是多少?其发生 Spinodal 分解的顶点温度 Ts 又为多少?2 某 A-B 二元
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