山东大学材料热力学习题201504

材料热力学习题

第一章

1 计算1mol液态银过冷至800C凝固时的熵值变化。

。

Ag(s) Cp=5.09+2.04×10-3T+0.36×105T-2cal/mol·K (298K-熔点) Ag(l) Cp=7.30 cal/mol·K (熔点-1600K)

2 计算上例中800C凝固时的△G。

3 已知H=U+PV，F=U-TS，G=H-TS，dU=TdS-PdV，求理想气体可逆过程中以S， P，V，T为自变量的dH，dF及dG的表达式。

4 导出TdS方程，要求用P，V，T，Cp或Cv为自变量的表达式。

5 简述熵、自由焓、自由能作为“反应过程”自发、可逆判据的适用条件。

。

第二章

1 简述相点、相格、相空间的含义及物理意义。 2 分别写出等同和可辨粒子体系的热力学表达式。

3 推导A、B二元合金无限互溶固溶体配置熵的表达式，并讨论金属提纯问题。（已知XA+XB=1, A、B总量为1mol）

4 简述Maxwell-Boltzman统计分配定律中各项的含义及配分函数的物理意义。 5 简述配分函数的物理意义。

6 分别导出等同与可辨粒子体系F、S、U、H表达式（以Z为自变量）。

7 已知Zt=（2πmKT/n2）3/2V，其中m=M(分子量)/N0，V为气体体积，求1mol理想Ar气体平动熵（1atm，298K，原子量39.24）。理论值St=153.96(J/K·mol)。

第三章

1 已知1组元的偏摩尔量，求另一组元的偏摩尔量。

2 对比理想气体与实际气体，理想溶液与实在溶液i组元化学位表达式有何异同点。

3 从△SMid，△GMid的变化说明为何难以获得纯净物质。

4 已知Cd-Sn合金，40í时,PCd=180mmHg，该温度下，纯Cd(s)饱和蒸汽压为P0Cd=250mmHg，Cd、Sn摩尔质量分别为112.4、118.7。求：aCd，rCd，XCd，Pid Cd。 5 写出二元理想溶液与规则溶液△HM，△SM，△GM的表达式，并加以对比说明，求 规则溶液的过剩Gex，Sex，Hex。

6 已知一组元的活度及活度系数，求另一组元的活度与活度系数。

7 绘出二元溶体 △HM=0、＜ 0、＞0时的△HM、 GM 、△GM、-T△SM曲线。

第四章

1 说明公式r12-r23cosθ-r13cosφ+(?r23/?θ)sinθ+(?r13/?φ)sinφ=0的物理意

义。

2 (dγ/da2)T变化值对吸附有何影响。 3 说明Γ2（1）的物理意义。

4 简述式ln(ar/ar=∝)=2σM/RTρr的含义。

5 讨论高温退火时，小晶粒溶解、大晶粒长大现象，并绘出示意图。 6 讨论公式?r/? t=(2DMσn∝/RTρr)(1/r-1/r)的含义。 7 计算面心立方（100）（111）晶面表面能的比值。 8 简述晶界界面能的测定方法。

9 用扩散机制讨论高温退火时，第二相粒子中，小晶粒溶解、大晶粒长大现象。

第五章

1 一级、二级、三级相变各有何不同。并分别举出一、二、三级相变的实例。 2 推导可-可方程表达式。

3 讨论脱溶分解与调幅分解的相变驱动力，并绘图说明。

4 讨论奥氏体相变中，含碳量变化对先共析铁素体转变和共析转变驱动力的影响。

Fe C1 C2 Fe3C Fe C1 C0 C2 Fe3C

A → F A → F+Fe3C

5 讨论纯金属晶体形核（纯金属凝固过程）与晶体长大（纯金属凝固过程）热力学条件。

6 为什么金属熔化不需过热。

7 讨论固态相变时，界面能与应变能对相变驱动力有何影响。 8 讨论先共析固溶体相变驱动力，并推导公式（Fe-Fe3C相图）

α+γrrr/α+γr

△G=RT[xrc ln(xr/C/xC ）+xFeln(xFe/xC )]

9 一级、二级相变各有何不同。并分别举出一、二级相变的实例

第六章

α/βαββα0β0α

1 导出Ki=xi/xi=exp[1/RT(Gi-Gi+Gex,i-Gex,i)]并说明各项的含义。 2 推导完全互溶二元系相图计算公式（6.22；6.23）。

3 推导部分互溶固相线与液相线相图计算公式（6.19；6.20）。 已知：液态为理想溶液，固态为规则溶液。

4 已知Cu-Ni为完全互溶二元匀晶相图，求此相图 Tm（Cu）=1083℃，Tm（Ni）=1453℃，△Hm（Cu）=3120cal/mol， △Hm（Ni）=4180cal/mol. 5 已知Sn-Pb部分互溶共晶相图求相图。

。

Tm（Sn）=505K，Tm（Pb）=601C，△Hm（Sn）=1692cal/mol，

△Hm（Pb）=1150cal/mol，及513K（473K）时α(β)相Sn溶于Pb(Pb溶于Sn) 的液相平衡浓度。

αβ

xSn=2.2 xSn=0.52 xlSn=0.97 xlSn=0.86 设液相为理想溶液，固相为稀规则溶液。

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