一. 名詞解釋
1. 標準態:一般將乙個組元在乙個大氣壓下和所研究的溫度下的穩定狀態選為標準態,這樣,在室溫下的鐵,水銀和氧氣的標準態即為乙個大氣壓下的體心立方結構,乙個大氣壓下的液體及乙個大氣壓下的雙原子氣體.
//近年來,sgte組織已推出使用一種sre標準態,即規定在1*105pa壓力下,298.15k時元素的穩定結構為標準態//人們也可能不取穩定的結構來作為組元的標準態.例如:
可取氣體的水作為298k時的標準態,而不以液態作為標準態,或者以鐵的fcc結構(奧氏體)作為298k時的標準態而不以bcc結構(鐵素體)作為標準態,標準態也可能是個虛擬的狀態,這個狀態並不實際存在而僅僅是理論上的設定.通過這樣的設定,可有利於計算體系的性質.
2. 狀態函式:試定義乙個函式性質為a,在狀態1時,有值a1,在狀態2,有值a2,不管實行的途徑如何,a在兩態之間的差值da=a2-a1,a即稱為狀態函式,其微分為全微分.
3. 比熱: 體系的比熱是指體系在恆壓下每克的熱容量.
4. 熱容量:給體系所加的熱量或從體系抽出的熱量和體系溫度改變之比,即: .
5. 自發過程:從不平衡態自發的移向平衡態的過程稱為自發過程
6. 吉布斯自由能:乙個封閉體系當狀態微量改變時,則,在恆溫恆壓下,令g=u+pv-ts,即dg=dh-tds或者dg=du+pdv-tds,g即為吉布斯自由能.
7. 亥姆霍茲自由能:在恆溫恆容時,令f=u-ts,df=du-tds,其中f稱為helmholz自由能.
8. 配置熵:當不計混合熱(熔解熱)時,由於不同原子互相配置(混合)出現不同組態而引起的熵值的增加,稱為配置熵.
9. 振動熵:當兩種大小不同的原子互相混合時,除因出現各種排列組態引起配置熵外,還由於排列很不緊密,因而增加振幅而引起振動熵.
10. 磁性熵:由自旋電子引起的混亂度或熵.鐵磁材料在低於curie溫度時,反鐵磁材料在低於neel溫度時必須考慮磁性熵.
11. 理想溶液:服從拉烏爾定律的溶液,其具有四個特性:
12. 規則溶液:符合方程: 的溶液稱為規則溶液.其具有四個性質:
13. 偏摩爾量:在極大溶液中加入1mol某一組元(使其他組元的摩爾分數保持不變)測定溶液性質的變數,這個性質的變數稱為偏摩爾量.
14. 化學勢:體系吉布斯自由能為定量性質,其偏摩爾量為化學勢或者化學位.
二. 思考題
1. 為什麼在熱力學範疇內,人們一般僅僅考慮內能和焓的相對值,而很少涉及到絕對值?
答:雖然根據愛因斯坦的質能關係式,可以賦予這些函式絕對值,從理論上講,體系的能量是可以用其質量來度量的,1g相當於9*1020erg或2*1010kcal.一般的化學反應,熱效應不會多於幾個千卡,所對應的質量變化,就遠小於測量所能達到的範圍,因而在材料研究的領域內,除非涉及核能,能量和焓的絕對值是任意的.
所以考慮其相對值而不考慮其絕對值.
三. 作圖證明:當一定成分合金在一定溫度下由兩相混合物組成時,則這合金的自由能值和兩相混合的自由能值在一條直線上.
解:如左圖所示,設合金的成分為x,其摩爾自由能值為g(高度為bx),它為兩相的混合物,其中一相的成分是x1(物質的量為n1),摩爾自由能值為g1(高度為ax1);另一相的濃度為x2(物質的量為n2),摩爾自由能為g2(高度為cx2),則:
由式7-34可得:
由式7-35可得:
因此:式7-36證明了a.b.c在一條直線上.
四:推導題
(1) 吉布斯相率
(2) 已知在二元系中存在下述關係式:,其中為活度係數, 為常數,試匯出二元系的多餘自由能.
答:五.計算題
材料熱力學知識點
第一章單組元材料熱力學 名詞解釋 1 可逆過程 2 gibbs自由能最小判據 3 空位啟用能 4 自發磁化 5 熵 6 熱力學第一定律熱力學第二定律 7 richard定律 填空題1 熱力學第二定律指出 乙個孤立系統總是由熵低的狀態向熵高的狀態變化，平衡狀態則是具有最大熵的狀態。2 按boltzma...
材料熱力學作業
動力學的基本內容包括質點動力學 質點系動力學 剛體動力學 達朗貝爾原理等。以動力學為基礎而發展出來的應用學科有天體力學 振動理論 運動穩定性理論，陀螺力學 外彈道學 變質量力學，以及正在發展中的多剛體系統動力學 晶體動力學等。1.材料熱力學是從能量角度研究材料，試舉出和你研究領域相近的兩種應用熱力學...
工程熱力學複習總結
熵的定義式 1 8 1 式中，下標rev是reversible的縮寫，表示可逆。熵的單位是j k。熱力學第一定律表示式 2 3 1 式 2 3 1 中規定，系統對外作功，為正值，反之，為負值。對於微元過程，則 2 3 2 式 2 3 1 和 2 3 2 是熱力學第一定律的解析式，稱為閉口系統能量方程...