第3章单组元材料热力学_第1页
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文档简介

1、第三章单组元材料热力学3.2 晶体中的热空位o 理想晶体中不存在空位，但实际金属晶体中存在空位。随着温度升高，晶体中的空位浓度增加，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，即晶格内每10000个结点中有一个空位。o 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，这种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。晶体中引入空位后所带来的焓、熵和自由能的变化3.3 晶体的热容o 热容(Heat Capacity)是材料(物质)的极重要的物理性质，也是极重要的热力学函数.o 经典固体振动热容理论（杜

2、隆-普替定律）o 爱因斯坦(Einstein)的固体振动热容理论o 德拜的固体振动热容理论内能U、焓H、熵S、Gibbs自由能G和Helmholtz自由能F等均可以用热能表示ppTHCvvTUC)0( KHdTCHp)0( KUdTCUvTCdTTQdSTppKSdTTCS0)0(TvvKSdTTCS0)0(TTppKHdTTCTdTCG00)0(TTvvKUdTTCTdTCF00)0( H(0K)和U(0K)是绝对零度的焓和内能，目前其绝对值尚无法得知。 S(0K)为绝对零度下的熵，根据热力学第三定律(Third Law)，认为单组元在绝对零度下的熵为0。o 能量均分定理在解释热容问题所遇到

3、的巨大困难迫使人们至新审查能量均分定理。能量均分定理是由经典统计力学导出的，在经典物理包括经典统计力学中有一个根本的假设就是能量是连续改变的，能量均分定理在解释热容以及热辐射问题上所遇到的不可克服的困难使得普朗克提出量子论假设。o 根据量子论，振动和转动的能量不是连续改变，普朗克说振动能是的改变只能是能量子hv的整数倍Enhv，其中v是振动频率，h是普朗克常数6.26x10-34,由普朗克的量子论可以解决上述困难。由经典物理到普朗克的量子论是物理学中的一大变革。波尔兹曼分布利用Cp及Gibbs-Helmholtz方程式求GITTcbTTaTTHGITcbTTaHTGTcdTbdTTadTTdHTGdTcbTaTHHdTcTbTdTadTCHddTCHcTbTaCcTbTaCCppppp)2/(2/1ln)2/(2/1ln/2/1/)/1 ()/(/2/120203020222积分：积分：由：状态改变时：值：由实验求得例题：ITTcbTTaTTHGITcbTTaHTGTcdTbdTTadTTdHTGdTcbTaTHHdTcTbTdTadTCHddTCHcTbTaCcTbTaCCppppp)2/(2/1ln

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