1单组元热力学lhx07

1、1单组分材料热力学，1单组分材料热力学，1.1引言，1.2吉布斯自由能，1.3相变体积效应，1.4热容，1.5热容计算自由能，1.6单组分材料两相平衡，1.7吉布斯-亥姆霍兹方程，1.8磁转换自由能，1.1引言，纯铁-软磁材料，纯铝和纯钛-重要结构材料，纯铜-导电材料，纯二氧化硅-低膨胀材料，纯硅-中央处理器芯片纯氧化镁和氧化铝-耐火和耐热材料，聚乙烯-工业和农业薄膜，1.1简介，封闭结构，开放结构，表1.1纯金属同素异形转变的结构特征，低温相/高温相fcc/bcc，复杂结构转变Mn(a/b/g)(A12/A13/bcc)； sn(a/b)(A4/A5)；u(a/b/g)(/Ab/bcc)、C

2、a(a/b)、Ce(g/b)、Fe(g/d)、La(b/g)、Mn(g/d)、Th(a/b)、Yb(b/g)、hcp/bcc、Be(a/b)、Dy(a/b)、Er(a/b)、Gd(a/b)、Hf(a/b)、Ho(a/b)、Li(a/b)、Lu(a/b)、Na(a/b)、Nd(a/b)、Pr(a/b)熵减少的过程是不可能的。吉布斯自由能和熵判据：研究对象必须是一个孤立的系统。事实上，物质状态的变化与环境交换能量或物质。热容、A/温度和压力是恒定的，必须考虑炉子的熵来判断样品状态的变化。热力学第一定律，1.2吉布斯自由能，环境熵，系统内能，系统对环境所做的功，由系统性质描述的孤立系统的熵变化，由样

3、品状态函数表示的炉的熵变化，1.2吉布斯自由能，热力学第二定律，P，t=常数，P，T=常数过程判据，样品在等温等压下的自发和不可逆过程是样品自身吉布斯自由能降低的过程。1.3相变的体积效应，只有体积功热力学第一定律，1.3相变的体积效应，可逆过程，1.3相变的体积效应，凝聚态，麦克斯韦方程，t必须，熵随体积增加，即稀疏结构的熵大于稠密结构的熵，而当t不变时，焓随体积增加。1.3相变的体积效应，T 0，0，TS，0，G=H，致密结构，t0，TS0，G=-TS，稀疏结构，ti，Fe a/。空位的数量通过影响焓和熵来影响吉布斯自由能，空位的增加会导致内能的增加。引入一个空位引起的内能增加是u，1.3

4、相变的体积效应。斯特林公式，无空位的微观构型数为1，玻尔兹曼方程，1.3相变体积效应，焓，熵和晶体中引入空位所带来的自由能变化。1.3相变的体积效应、1.3相变的体积效应，例1.2理查德定律：1纯金属的熔化熵等于R，氧化物的熔化熵可达3R。尝试估算液态金属在熔点时的空位浓度。溶液1，N=Na，如果1摩尔纯金属的熔化熵全部来自空位，则熔化时体积变化很大，熔点液体的空位浓度不应太大。熔化熵还有其他来源，1.3相变的体积效应，解2，这个解接近实际结果，熔化熵来自另一个来源，熔化焓全部由空位提供，在熔点以下，1.4热容(热容)，热容与纯元素温度的关系有一个非常成熟的理论爱因斯坦和德拜热容理论，平均热容

5、：一种物质受热时吸收的热量没有相变和化学反应。不同温度范围内的平均热容量不同于一定温度下的热容量，1.4热容量，两种热力学状态函数，容量性质或广义性质都与系统物质的数量成正比，强度性质或本身的集约性质，比热，1克物质的热容量c，1.4热容量，等压热容量，等压过程，定容热容量，定容热容量，实验测得的不同值的A，B， 对于不同的材料，开尔文温度，焓，内能，熵，自由能和热容量，理论上计算的热容量通常是定容的。准静态过程、第三定律、1.4热容量，例1.3利用平衡条件，找到晶体定容热容量的爱因斯坦表达式。 (1)原子在平衡位置热振动，通过吸收热量吸收量子的过程是每个谐振子的过程(2)每个原子是三个谐振子

6、，n个原子构成3N个独立的谐振子(3)每个谐振子具有相同的振动频率，每个谐振子取一系列不连续且不同的能量值，声子，每个谐振子有一个符号，a1，a2，a3，a3N，它吸收n个声子、1.4热容、 实际上不可识别的声子，A1K1K2，A2K3，A3K4，A1K3K2，A2K1，A3K4，分布方案数，熵变化和吸收N个声子的内能变化为，1.4热容，当亥姆霍兹自由能变化值DF最小时，出现等体积过程的平衡态。 爱因斯坦的定容热容表达式很好地描述了热容与温度之间的关系，爱因斯坦的定容热容理论不能解释定容热容的实验值与极低温度下的绝对温度、1.4热容和低温下的德拜定容热容的立方成正比。每个谐振子都有不同的振动频

7、率，并且不是相互独立的。每个元素的德拜特征温度QD，K，QD，QD，QD，1.5从热容量计算自由能，最复杂的热容量CP是aFe，G0H，以aFe为例，振动热容量：离子振动对晶格的贡献电子热容量：自由电子吸收能的贡献磁热容量：原子磁矩由它决定，可以用爱因斯坦的定容热容量表达式来展开，即体积膨胀系数，压缩系数， 电子热容、电子热容系数、磁热容伊辛模型、二维简单立方晶格、原子磁矩排列顺序，这些都很难与实验结果准确吻合。 1.5根据热容量计算自由能，1.5根据热容量计算自由能。1.5根据热容量计算自由能，1.5根据热容量计算自由能，1.5根据热容量计算自由能，1.5根据热容量计算自由能，1.5根据热容

8、量计算自由能，实施例1.4尝试比较纯铁的两个固相(aFe和gFe)的焓，并尝试分析为什么点A3和A4处的加热转变是吸热转变。在低温下，铁将从反铁磁性转变为顺磁性，这将导致一个特殊的热容峰，如铁磁性转变为顺磁性，并增加铁的热容。仍然难以解释点A3处加热相变的吸热特性。但这不足以使铁的热容量高于铁。1.5低温下铁的焓高于铁的焓的真正原因是铁和铁的基本焓在绝对零度时不同。1.6当单位物质的两相处于平衡状态，且A相和B相处于平衡状态时，当物质在等温等压下从一相变为另一相时，吉布斯自由能变为0。如果压力变化dP，温度相应变化dT后，两相仍处于平衡状态，1.6单位物质的两相平衡，克拉贝龙方程，凝聚相转变：

9、当压力变化很小时，Sm和Vm变化很小，对于等温等压下的可逆相转变，1.6单位物质的两相平衡，对于有气相的两相平衡，1摩尔气体体积，克劳修斯-克拉贝龙方程，1.6单位物质的两相平衡，Sb，Bi，Si，Ga，ge等。熔化时吸收热量，体积收缩，相平衡温度随压力的增加而降低。固相和气相、液相和气相之间的平衡温度呈指数关系，液固之间呈线性关系。对于大多数单组分材料，它在熔化时吸收热量，体积膨胀并随着压力的增加而增加。1.6单位材料的两相平衡，温度不变，压力变化，相变，1.6单位材料的两相平衡，室温下13GPa的相变，Vm降低，增加，相变，相变，马氏体转变机理，dP/dT0转变温度随压力增加而降低，1.6

10、单位材料的两相平衡，实施例1.5试计算压力增加时纯铁的相变温度A3的变化，根据克拉贝龙方程，a3=1183k，=-0.075 m3 . mol-1泰勒展开是对纯铁的G和A状态的摩尔自由能、和进行的，P=1大气、(-0.312、mm3.mol-1，相平衡温度随压力的变化，虚线A3-D的两相平衡、1.6单位材料，例如1.6在常温常压下。1.6单位材料的两相平衡，根据前一种方法，在P=1大气压下溶液的泰勒展开可获得如下：P13GPa，T=室温，j mol-1，(p-1)，1.6单位材料的两相平衡，铁基合金中各种转变的驱动力，1.7吉布斯-亥姆霍兹方程，S0中的实施例1.8为395.41和393.51

11、j mol-1；密度为3.513和2.260克厘米-3，碳的摩尔质量(m)为12克。尝试判断此时碳的哪个结构更稳定。石墨能在室温下通过增加压力变成钻石吗？在等温带中，石墨向金刚石的焓、熵和自由能变化分别为，1.7吉布斯-亥姆霍兹方程，在等温带中，1j=10-3 GPA.cm3=10大气压，当溶液可逆且体积不变时。1.8磁转换自由能、磁化系数、反磁性材料，如铜、银、锌、镉、汞、金刚石、氯化钠、钠玻璃等。c 0、抗磁性、顺磁性材料如碱金属、碱土金属、大多数过渡金属、明矾(KAl(SO4)212H2O)、顺磁性、c 0、铁磁性物质包括铁、钴、镍、稀土金属和各种铁氧体等。铁磁性，c0，J是磁化强度，H

12、是磁场强度，磁化率很大，这是自发磁化引起的。室温下为铁磁性的金属在超过居里温度后变成顺磁性的，自发磁化消失，1.8的磁转换自由能。自发磁化由于交换作用降低能量，铁磁材料的原子磁矩排列成平行状态。磁有序参数不伴随晶体结构的变化。原子磁矩是由未填充的3d和4f电子壳层中不成对电子的自旋矩引起的。晶体中每个原子的磁矩由有序排列变为无序排列，1.8的磁矩自由能、磁性有序度和纯铁的磁性相变热容，吉布斯自由能随温度从铁磁态上升到顺磁性态而变化，在一定温度下，磁矩的有序态变为无序态时，吉布斯自由能也随之变化，当温度低于居里温度TC时，金属处于从绝对零度到TC的磁性有序态，磁性有序度由1变为0。除了晶格振动热

13、容量和电子热容量外，晶体的热容量还具有由磁矩有序排列的破坏决定的磁转变热容量。当温度超过时，磁矩有序排列热容量将在温度超过后逐渐减小，1.8磁矩跃迁自由能。假设每个原子只有一个不成对的电子，它就构成了玻尔磁子，也就是说，原子磁矩的两个方向：平行和反平行。如果在温度t下，在由n个原子组成的晶体中，n个原子的磁矩是反平行的，而(Nn)个原子的磁矩是平行的。DGDHTDS，1.8磁跃迁自由能，磁跃迁焓DH，磁跃迁熵DS和km是反平行焓变化系数在一个原子从平行排列变为反平行排列时所带来的焓变化，因此x=n/N，当x=1/2时，磁矩的阶数为s0。是DHmax、1.8的磁变换自由能，可以通过斯特林近似得到。对于1mol晶体，NAvogadro常数，k=R/N，R是气体常数，那么，与磁矩量级为1的状态相比，自由能在一定温度t下发生变化，当TTC时，有x1/2，