材料热力学与动力学复习资料+课后习题

材料热力学与动力学（复习资料） 一、 概念  热力学基本概念和基本定律 1. 热0：一切互为热平衡的物体，具有相同的温度。 2. 热1： - 焓：恒压体系 吸收的热量=焓的增加 焓变等于等压热效应 - 变化的可能性 过程的方向；限度 平衡 3. 热2：任何不受外界影响体系总是单向地趋向平衡状态 熵+自发过程+可逆过程隔绝体系的熵值在平衡时为最大 熵增原理（隔离体系） Gibbs 自由能：dG<0，自发进行（同T，p： ） 4. 热3： - (H.W.Nernst，1906)： - (M．Plank，1912)：假定在绝对零度时，任何纯物质凝聚态的熵值为零S*(0K)=0 - (Lewis，Gibson，1920)：对于过冷溶体或内部运动未达平衡的纯物质，即使在0K 时，其熵值也不等于零，而是存在所谓的“残余熵” - Fin al：在OK 时任何纯物质的完美晶体的熵值等于零  单组元材料热力学 1. 纯金属固态相变的体积效应 - 除非特殊理由，所有纯金属加热固态相变都是由密排结构（fcc）向疏排结构（bcc）的转变 加热过程发生的相变要引起体积的膨胀 BCC 结构相在高温将变得比其他典型金属结构（如 FCC 和HCP 结构）更稳定（除了 Fe） - 热力学解释 1 G：温度相同时，疏排结构的熵大于密排结构；疏排结构的焓大于密排结构 低温：H；高温：TS - 热力学解释 2 Maxwell 方程： - α-Fe γ-Fe：磁性转变自由能 - Richard 规则：熔化熵 - Trouton 规则：蒸发熵 （估算熔沸点） 2. 晶体中平衡状态下的热空位 - 实际金属晶体中空位随着温度升高浓度增加，大多数常用金属（Cu、Al、Pb、W、Ag… ）在接近熔点时，其空位平衡浓度约为10-4；把高温时金属中存在的平衡空位通过淬火固定下来，形成过饱和空位状态，对金属中的许多物理过程（例如扩散、时效、回复、位错攀移等）产生重要影响 3. 晶体的热容 - Dulong-Petit：线性谐振动子+能量均分定律 适应于较高温度及室温附近，低温时与实验不符 UQ WdHPVUdQ)(RdQST()ddHTdSGHdTS00lim()lim()0pTTTGSTVTTPVVS//TTTVPVVSTVH///RKmolJTHSmmm/3.8/KmolJTHSbvv/9.87/3VVVQdUCRdTdT - Einstein(固体振动热容理论)：晶体总共吸收了n 个声子，被分配到3N 个谐振子中；不适用于极低温度，无法说明在极低温度...