材料熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)復(fù)習(xí)題答案

1、一、常壓時(shí)純一、常壓時(shí)純Al的密度為的密度為ρ=2.7gcm3，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)Tm=660.28℃，熔化時(shí)體積增加，熔化時(shí)體積增加5%。用。用理查得規(guī)則和克理查得規(guī)則和克克方程估計(jì)一下，當(dāng)壓力增加克方程估計(jì)一下，當(dāng)壓力增加1Gpa時(shí)其熔點(diǎn)大約是多少？時(shí)其熔點(diǎn)大約是多少？解：由理查德規(guī)則RTmHmRTmHmSm???????…?由克克方程…?VTHdTdP???溫度變化對(duì)ΔHm影響較小，可以忽略，?代入?得…?VTHdTdP???dTT1VT

2、mRdpVTTmR?????對(duì)?積分dTT1VTTmRpdTTmTmppp????????整理???????????TmT1lnVTmRpVTRVTmRTmT???????Al的摩爾體積Vm=mρ=10cm3=1105m3Al體積增加ΔV=5%Vm=0.05105m3K14.60314.810510RVpT79?????????Tm’=Tm=660.28273.1560.14=993.57KT?二、熱力學(xué)平衡包含哪些內(nèi)容，如何判斷熱力學(xué)

3、平衡。二、熱力學(xué)平衡包含哪些內(nèi)容，如何判斷熱力學(xué)平衡。內(nèi)容：（1）熱平衡，體系的各部分溫度相等；（2）質(zhì)平衡：體系與環(huán)境所含有的質(zhì)量不變；（3）力平衡：體系各部分所受的力平衡，即在不考慮重力的前提下，體系內(nèi)部各處所受的壓力相等；（4）化學(xué)平衡：體系的組成不隨時(shí)間而改變。熱力學(xué)平衡的判據(jù)：（1）熵判據(jù)：由熵的定義知dS對(duì)于孤立體系，有，因此有dSQT??不可逆可逆0Q??，由于可逆過(guò)程由無(wú)限多個(gè)平衡態(tài)組成，因此對(duì)于孤立體系有dS可逆不可逆

4、0?可逆不可逆0?，對(duì)于封閉體系，可將體系和環(huán)境一并作為整個(gè)孤立體系來(lái)考慮熵的變化，即平衡自發(fā)環(huán)境體系總0SSS??????（2）自由能判據(jù)若當(dāng)體系不作非體積功時(shí)，在等溫等容下，有??0d?VTF平衡狀態(tài)自發(fā)過(guò)程上式表明，體系在等溫等容不作非體積功時(shí)，任其自然，自發(fā)變化總是向自由能減小的方向進(jìn)行，直至自由能減小到最低值，體系達(dá)到平衡為止。（3）自由焓判據(jù)若當(dāng)體系不作非體積功時(shí)，在等溫等壓下，有0d?G平衡狀態(tài)自發(fā)過(guò)程所以體系在等溫等容不

5、作非體積功時(shí)，任其自然，自發(fā)變化總是向自由能減小的方向進(jìn)行，直至自由能減小到最低值，體系達(dá)到平衡為止。020ln(3)BBBAABABABGRTxxLxxL??????????五、向五、向Fe中加入中加入?形成元素會(huì)使形成元素會(huì)使?區(qū)縮小，但無(wú)論加入什么元素也不能使兩相區(qū)縮小到區(qū)縮小，但無(wú)論加入什么元素也不能使兩相區(qū)縮小到0.6at%以內(nèi)，請(qǐng)說(shuō)明原因。以內(nèi)，請(qǐng)說(shuō)明原因。解：當(dāng)時(shí)1γBαB??xxγαFe0γαA0αBγB11??????

6、?GRTGRTxx加入一種合金元素后，，此時(shí)0Bx??01ααγBFexGRT????在1400K（xγB最大值點(diǎn)）時(shí)，有最小值71.7J此時(shí)≈0.6at%0αγFeG??Bx?則：=0.6at%%1001400314.87.71?????Bx六、今有六、今有Fe18Cr9Ni和Ni80Cr20兩種合金，設(shè)其中含碳量為兩種合金，設(shè)其中含碳量為0.1wt%，求，求T=1273?C時(shí)碳在這兩種合金中活度。時(shí)碳在這兩種合金中活度。解：對(duì)于Fe

7、20Cr10Ni合金，由xi與yi的關(guān)系可得00462.01CCC???xxy21330.0Cr?y09447.0Ni?y69223.0Fe?y從表91查得JγCr=100964Jmol，JγNi=46000Jmol而molJ21701178.1946115])21([CCgrC0Fe0FeC0???????TIyGGG???molJ35788555.1121079C?????TI?58.1)]2(1exp[CCgrC0CCFe0FeC

8、0C????????MMvvyJIyGIGGRTf????因此在Fe20Cr10Ni合金%727.000727.0CCC???xfa?對(duì)于Ni80Cr20合金，有%465.0NiγC??a七、假如白口鐵中含有七、假如白口鐵中含有3.96%C及2.2%Si，計(jì)算在，計(jì)算在900?C時(shí)發(fā)生石墨化的驅(qū)動(dòng)力，以鑄時(shí)發(fā)生石墨化的驅(qū)動(dòng)力，以鑄鐵分別處于鐵分別處于?滲碳體兩相狀態(tài)與滲碳體兩相狀態(tài)與?石墨兩相狀態(tài)時(shí)碳的活度差來(lái)表示此驅(qū)動(dòng)力。由于石墨兩相