材料热力学知识点总结

曾敬山2010材料热力学ShanghaiUniversity1材料热力学知识点总结一.名词解释1.标准态:一般将一个组元在一个大气压下和所研究的温度下的稳定状态选为标准态,这样,在室温下的铁,水银和氧气的标准态即为一个大气压下的体心立方结构,一个大气压下的液体及一个大气压下的双原子气体.//近年来,SGTE组织已推出使用一种SRE标准态,即规定在1*105Pa压力下,298.15K时元素的稳定结构为标准态//人们也可能不取稳定的结构来作为组元的标准态.例如:可取气体的水作为298K时的标准态,而不以液态作为标准态,或者以铁的fcc结构(奥氏体)作为298K时的标准态而不以bcc结构(铁素体)作为标准态,标准态也可能是个虚拟的状态,这个状态并不实际存在而仅仅是理论上的设定.通过这样的设定,可有利于计算体系的性质.2.状态函数:试定义一个函数性质为A,在状态1时,有值A1,在状态2,有值A2,不管实行的途径如何,A在两态之间的差值dA=A2-A1,A即称为状态函数,其微分为全微分.3.比热:体系的比热是指体系在恒压下每克的热容量.4.热容量:给体系所加的热量或从体系抽出的热量和体系温度改变之比,即:TQC.5.自发过程:从不平衡态自发的移向平衡态的过程称为自发过程6.吉布斯自由能:一个封闭体系当状态微量改变时,则WQdU,在恒温恒压下,令G=U+PV-TS,即dG=dH-TdS或者dG=dU+PdV-TdS,G即为吉布斯自由能.7.亥姆霍兹自由能:在恒温恒容时,令F=U-TS,dF=dU-TdS,其中F称为Helmholz自由能.8.配置熵:当不计混合热(熔解热)时,由于不同原子互相配置(混合)出现不同组态而引起的熵值的增加,称为配置熵.9.振动熵:当两种大小不同的原子互相混合时,除因出现各种排列组态引起配置熵外,还由于排列很不紧密,因而增加振幅而引起振动熵.10.磁性熵:由自旋电子引起的混乱度或熵.铁磁材料在低于Curie温度时,反铁磁材料在低于Neel温度时必须考虑磁性熵.11.理想溶液:服从拉乌尔定律的溶液,其具有四个特性:曾敬山2010材料热力学ShanghaiUniversity212.规则溶液:符合方程:的溶液称为规则溶液.其具有四个性质:13.偏摩尔量:在极大溶液中加入1mol某一组元(使其他组元的摩尔分数保持不变)测定溶液性质的变量,这个性质的变量称为偏摩尔量.14.化学势:体系吉布斯自由能为定量性质,其偏摩尔量为化学势或者化学位.二.思考题1.为什么在热力学范畴内,人们一般仅仅考虑内能和焓的相对值,而很少涉及到绝对值?答:虽然根据爱因斯坦的质能关系式,可以赋予这些函数绝对值,从理论上讲,体系的能量是可以用其质量来度量的,1g相当于9*1020erg或2*1010kcal.一般的化学反应,热效应不会多于几个千卡,所对应的质量变化,就远小于测量所能达到的范围,因而在材料研究的领域内,除非涉及核能,能量和焓的绝对值是任意的.所以考虑其相对值而不考虑其绝对值.三.作图证明:当一定成分合金在一定温度下由两相混合物组成时,则这合金的自由能值和两相混合的自由能值在一条直线上.解:如左图所示,设合金的成分为x,其摩尔自由能值为G(高度为bx),它为两相的混合物,其中一相的成分是x1(物质的量为n1),摩尔自由能值为G1(高度为ax1);另一相的浓度为x2(物质的量为n2),摩尔自由能为G2(高度为cx2),则:由式7-34可得:由式7-35可得:曾敬山2010材料热力学ShanghaiUniversity3因此:式7-36证明了a.b.c在一条直线上.四:推导题(1)吉布斯相率(2)已知在二元系中存在下述关系式:,其中为活度系数,为常数,试导出二元系的多余自由能.答:曾敬山2010材料热力学ShanghaiUniversity4五.计算题曾敬山2010材料热力学ShanghaiUniversity5曾敬山2010材料热力学ShanghaiUniversity6曾敬山2010材料热力学ShanghaiUniversity7曾敬山2010材料热力学ShanghaiUniversity8