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 WdHPVUdQ)(RdQST()ddHTdSGHdTS00lim()lim()0pTTTGSTVTTPVVS//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...