热力学与动力学往年考试整理
热力考试题库及答案解析
热力考试题库及答案解析一、选择题1. 热力学第一定律的数学表达式是：A. ΔU = Q - WB. ΔH = Q + WC. ΔG = Q - WD. ΔS = Q/T答案：A2. 在绝热条件下，气体膨胀时，其温度将：A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 先增加后减少答案：B3. 理想气体状态方程为：A. PV = nRTB. PV = nTC. PV = RTD. PV = nR答案：A二、填空题4. 根据热力学第二定律，不可能制造一个循环动作的机器，其_______全部用来做功而不引起其他变化。
答案：能量5. 热机效率是指热机输出的功与_______之比。
答案：输入的热量三、简答题6. 简述热力学系统与外界交换能量的两种基本方式。
答案：热力学系统与外界交换能量的两种基本方式是做功和热交换。
7. 解释什么是熵，并简述熵增加原理。
答案：熵是热力学系统中无序度的量度，熵增加原理表明，在自发过程中，一个孤立系统的熵总是趋向于增加。
四、计算题8. 已知理想气体的初始状态为P1 = 2 atm，V1 = 3 m³，最终状态为P2 = 1 atm，V2 = 6 m³，求气体经历的功W。
答案：首先应用理想气体状态方程 PV = nRT，由于是理想气体，我们可以忽略温度和摩尔数的影响，直接通过体积和压力的关系来计算功。
根据等温过程的功的公式 W = P1V1 ln(V2/V1)，代入数值得到W = 2 * 3 * ln(6/3) = 6 * ln(2)。
9. 一个绝热容器内装有100克的冰，其温度为0°C，求冰完全融化成水后水的温度。
答案：冰的熔化热为334 J/g。
首先计算冰完全融化所需的热量 Q= 334 * 100 = 33400 J。
由于是绝热过程，根据能量守恒，这些热量将转化为水的内能，导致水温度的升高。
设水的比热容为 c，水的质量为 m，最终温度为 T，初始温度为 T0。
热力学与动力学往年考试整理
判断题：1.由亚稳相向稳定相转变不需要推动力。
X2.压力可以改变材料的结构，导致材料发生相变。
V3.对于凝聚态材料，随着压力升高，熔点提高。
V4.热力学第三定律指出：在0K时任何纯物质的熵值等于零。
X5.在高温下各种物质显示相同的比热。
V6.溶体的性质主要取决于组元间的相互作用参数。
V7.金属和合金在平衡态下都存在一定数量的空位，因此空位是热力学稳定的缺陷。
V8.固溶体中原子定向迁移的驱动力是浓度梯度。
X9.溶体中析出第二相初期，第二相一般与母相保持非共格以降低应变能。
X10.相变过程中如果稳定相的相变驱动力大于亚稳相，一定优先析出。
X1.根据理查德规则，所有纯固体物质具有大致相同的熔化熵。
2.合金的任何结构转变都可以通过应力驱动来实现。
3.在马氏体相变中，界面能和应变能构成正相变的阻力，但也是逆相变的驱动力。
4.在高温下各种纯单质固体显示相同的等容热容。
5.二元溶体的混合熵只和溶体的成分有关，与组元的种类无关。
6.材料相变形核时，过冷度越大，临界核心尺寸越大。
7.二元合金在扩散时，两组元的扩散系数总是相同。
8.焓具有能量单位，但它不是能量，也不遵守能量守恒定律；但是系统的焓变可由能量表达。
9.对于凝聚态材料，随着压力升高，熔点提高,BCC—FCC转变温度也升高。
10.由于马氏体相变属于无扩散切变过程，因此应力可以促发形核和相变。
简答题：1．一般具有同素异构转变的金属从高温冷却至低温时，其转变具有怎样的体积特征？试根据高温和低温下自由能与温度的关系解释此现象。
有一种具有同素异构转变的常用金属和一般金属所具有的普遍规律不同，请指出是那种金属？简要解释其原因？（8分）答：在一定温度下元素的焓和熵随着体积的增加而增大，因此疏排结构的焓和熵大于密排结构。
G=H-TS,低温下，TS项贡献很小，G主要取决于H。
而疏排结构的H大于密排结构，疏排结构的自由能G也大于密排结构。
所以低温下密排结构是稳定相。
高温下，G主要取决于TS项，而疏排结构的熵大于密排结构，其自由能G则小于密排结构。
第一章 热力学第一、二定律试题及答案
第一章 热力学第一定律一、选择题1．下述说法中,哪一种正确（ ）（A ）热容C 不是状态函数； (B ）热容C 与途径无关;(C ）恒压热容C p 不是状态函数；（D ）恒容热容C V 不是状态函数。
2．对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是( ）(A) 体系处于一定的状态，具有一定的内能；（B ） 对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值；（C ） 状态发生变化，内能也一定跟着变化;(D) 对应于一个内能值，可以有多个状态.3．某高压容器中盛有可能的气体是O 2 ,Ar ， CO 2， NH 3中的一种,在298K 时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度降低21K ，则容器中的气体（ ）(A ） O 2 （B) Ar （C ） CO 2 （D ） NH 34．戊烷的标准摩尔燃烧焓为—3520kJ·mol -1，CO 2（g)和H 2O(l ）标准摩尔生成焓分别为—395 kJ·mol —1和-286 kJ·mol —1，则戊烷的标准摩尔生成焓为( ）（A ） 2839 kJ·mol —1 （B ） -2839 kJ·mol —1 （C) 171 kJ·mol -1 (D ） —171 kJ·mol —15．已知反应)()(21)(222g O H g O g H =+的标准摩尔反应焓为)(T H m r θ∆，下列说法中不正确的是（ ）.(A ）。
)(T H m r θ∆是H 2O （g ）的标准摩尔生成焓 （B)。
)(T H m r θ∆是H 2O （g)的标准摩尔燃烧焓 (C)。
)(T H m r θ∆是负值 （D ）. )(T H m r θ∆与反应的θm r U ∆数值相等 6．在指定的条件下与物质数量无关的一组物理量是（ ）（A ） T ， P ， n (B ） U m ， C p, C V(C) ΔH, ΔU ， Δξ (D) V m ， ΔH f,m （B ）， ΔH c,m (B ）7．实际气体的节流膨胀过程中，下列那一组的描述是正确的（ ）(A ） Q=0 ΔH=0 ΔP< 0 ΔT≠0 （B ） Q=0 ΔH<0 ΔP 〉 0 ΔT>0(C) Q 〉0 ΔH=0 ΔP 〈 0 ΔT 〈0 （D ） Q<0 ΔH=0 ΔP 〈 0 ΔT≠08．已知反应 H 2(g) + 1/2O 2（g ） →H 2O （l)的热效应为ΔH ，下面说法中不正确的是（ )(A ） ΔH 是H 2O （l)的生成热 （B ） ΔH 是H 2(g)的燃烧热(C) ΔH 与反应 的ΔU 的数量不等 (D ） ΔH 与ΔH θ数值相等9．为判断某气体能否液化，需考察在该条件下的( )（A) μJ —T > 0 （B ） μJ-T < 0 （C ） μJ-T = 0 (D) 不必考虑μJ —T 的数值10．某气体的状态方程为PV=RT+bP （b>0),1mol 该气体经等温等压压缩后其内能变化为（ ）(A) ΔU>0 (B) ΔU <0 (C）ΔU =0 (D）该过程本身不能实现11．均相纯物质在相同温度下C V 〉C P的情况是（）（A) （∂P/∂T)V<0 (B) (∂V/∂T)P〈0(C）（∂P/∂V)T〈0 (D）不可能出现C V〉C P12．理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到达相同的压力,则其终态的温度，体积和体系的焓变必定是（）（A）T可逆> T不可逆，V可逆〉V不可逆，ΔH可逆〉ΔH不可逆(B）T可逆< T不可逆, V可逆< V不可逆，ΔH可逆〈ΔH不可逆(C) T可逆〈T不可逆, V可逆> V不可逆, ΔH可逆<ΔH不可逆（D) T可逆〈T不可逆，V可逆< V不可逆, ΔH可逆〉ΔH不可逆13．1mol、373K、1atm下的水经下列两个不同过程达到373K、1atm下的水汽：(1）等温可逆蒸发，（2)真空蒸发。
材料热力学与动力学复习资料+课后习题
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” - Final ：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U Q W∆=-dH PV U d Q =+=)(δRd Q S Tδ=()d dH TdS G H d TS =--=00lim()lim()0p T T T GS T→→∂∆-=∆=∂()()V T T P V V S ∂∂=∂∂//()()()T T T V P V V S T V H ∂∂+∂∂=∂∂///RK mol J T H S mm m ≈⋅≈∆=∆/3.8/K mol J T H S b v v ⋅≈∆=∆/9.87/3V V VQ dU C RdT dT δ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭-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时定容热容的实验值与绝对温度的3次方成比例。
热学期末考试题库及答案
热学期末考试题库及答案一、选择题1. 热力学第一定律的数学表达式是：A. ΔU = Q - WB. ΔH = Q + WC. ΔS = Q/TD. ΔG = H - TS答案：A2. 在理想气体的等压过程中，温度与体积的关系是：A. T ∝ VB. T ∝ 1/VC. T ∝ V^2D. T ∝ 1/V^2答案：A二、填空题3. 理想气体的内能只与______有关。
答案：温度4. 根据热力学第二定律，不可能制造一种循环动作的热机，从单一热源吸热全部用来做功而不引起其他变化。
这种热机被称为______。
答案：永动机三、简答题5. 解释什么是熵，并简述熵增原理。
答案：熵是热力学中表征系统无序程度的物理量。
熵增原理表明，在孤立系统中，自发过程总是向着熵增加的方向进行，直到达到平衡状态。
6. 描述什么是热机效率，并给出其表达式。
答案：热机效率是指热机在将热能转化为机械能的过程中，输出的机械功与输入的热能之比。
其表达式为：η = W/Q_in。
四、计算题7. 一个理想气体从状态A(P1, V1, T1)经历一个等容过程到达状态B(P2, V2, T2)。
已知P1 = 2 atm，V1 = 2 L，T1 = 300 K，求状态B 的体积V2。
答案：首先，根据理想气体状态方程 PV = nRT，可以得到P1V1/T1 = P2V2/T2。
由于是等容过程，体积V不变，所以V2 = V1 = 2 L。
8. 一个绝热容器内装有理想气体，初始温度为T0，经过一个绝热膨胀过程，气体温度变为T。
求气体的最终体积Vf，已知初始体积V0 = 1 m³，初始温度T0 = 300 K，最终温度T = 600 K。
答案：绝热过程中，根据热力学第一定律，Q = 0，W = ΔU。
对于理想气体，ΔU = nCvΔT。
由于是绝热过程，W = -PdV = nCv(T -T0)。
根据理想气体状态方程，PV/T = constant，可以得到Vf/V0 = T/T0。
大学热学试题题库及答案
大学热学试题题库及答案一、选择题1. 热力学第一定律表明，能量守恒，即能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
以下哪项描述正确？A. 能量可以被创造B. 能量可以被消灭C. 能量可以在不同形式间转换D. 能量只能以一种形式存在答案：C2. 在绝热过程中，系统与外界没有热量交换。
以下哪项描述正确？A. 绝热过程中系统的温度不变B. 绝热过程中系统的压力不变C. 绝热过程中系统的温度和压力都不变D. 绝热过程中系统的温度和压力都可能变化答案：D二、填空题1. 理想气体状态方程为__________，其中P表示压强，V表示体积，n 表示摩尔数，R表示气体常数，T表示温度。
答案：PV = nRT2. 根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果。
该定律的表述是__________。
答案：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果。
三、简答题1. 简述热力学第二定律的开尔文表述及其意义。
答案：热力学第二定律的开尔文表述是：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果。
其意义在于指出了自然界中能量转换的方向性和不可逆性，即能量在转换过程中总是伴随着熵增，表明了热机效率的极限。
2. 描述热力学第三定律，并解释其对低温物理研究的意义。
答案：热力学第三定律指出，当温度趋近于绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵都趋向于一个共同的值。
这一定律对低温物理研究的意义在于，它为低温下物质的熵和热力学性质的研究提供了理论基础，使得科学家能够更准确地预测和控制低温条件下物质的行为。
四、计算题1. 一个理想气体在等压过程中从状态A（P=100kPa, V=0.5m³）变化到状态B（V=1.0m³）。
已知气体常数R=8.314J/(mol·K)，摩尔质量M=28g/mol，求气体在该过程中的温度变化。
答案：首先计算气体的摩尔数n，n = PV/RT =(100×10³×0.5)/(8.314×T)。
动力工程专业资格历年真题汇编
动力工程专业资格历年真题汇编一、热能动力工程基础知识在动力工程领域中，热能动力工程是一个重要的分支。
它涵盖了热力学、热传导、热辐射等基础知识。
以下是一些历年真题中涉及的热能动力工程基础知识问题。
1. 热力学基础知识- 请简要描述热力学第一定律的表达式和含义。
- 请解释热力学第二定律的含义，并给出其数学表达式。
- 请说明热力学第三定律的含义及其适用条件。
2. 热传导与对流- 请解释热传导的基本原理，并给出热传导定律的表达式。
- 描述自然对流和强制对流之间的区别，并给出对流传热的基本方程。
- 当空气通过水平圆管中流动时，如何计算气体的对流热传导？3. 热辐射与辐射传热- 描述黑体辐射的特点，并给出斯特藩-玻尔兹曼定律的表达式。
- 请解释辐射传热中的吸收、反射和透射，并给出相关公式。
- 当一个对象处于真空中时，如何计算其辐射传热？二、热能动力设备与系统热能动力设备与系统是动力工程专业的核心内容，涉及燃烧、发电、供热等技术。
以下是一些历年真题中涉及的热能动力设备与系统的问题。
1. 燃烧器与锅炉- 请说明燃烧的基本过程，并解释燃烧的化学反应类型。
- 描述一种常见的燃烧器构造，并解释其工作原理。
- 请简要介绍锅炉的主要组成部分，并解释其工作原理。
2. 蒸汽与汽轮机- 描述蒸汽的物理性质，并给出蒸汽表中的常用参数。
- 请解释汽轮机的基本工作原理，并描述其主要组成部分。
- 当汽轮机的最高温度和最低温度固定时，如何提高汽轮机的效率？3. 供热与制冷系统- 请解释一种常见的供热系统结构，并说明其工作原理。
- 描述制冷循环中制冷剂的基本运行过程，并给出制冷循环的热力学分析方法。
- 当制冷剂的压缩比增大时，制冷循环的制冷量会如何变化？三、能源与环境保护能源与环境保护是当前热门的话题，动力工程专业也需要关注其相关知识。
以下是一些历年真题中涉及的能源与环境保护的问题。
1. 可再生能源- 请列举三种常见的可再生能源，并简要介绍其利用方式。
高中热力学试题及答案
高中热力学试题及答案一、选择题1. 热力学第一定律的数学表达式是：A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q - WC. ΔS = Q/TD. ΔG = Q - TΔS答案：A2. 根据熵增原理，孤立系统的熵总是：A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 无法确定答案：A3. 以下哪个过程是可逆过程？A. 摩擦生热B. 气体自由膨胀C. 气体在活塞下缓慢压缩D. 气体在活塞下快速压缩答案：C二、填空题4. 热力学第二定律的开尔文表述是：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不引起其他变化。
__________________________。
5. 理想气体的内能只与温度有关，与体积和压强无关。
对于一定质量的理想气体，其内能变化ΔU等于__________。
答案：nCvΔT三、简答题6. 简述热力学第二定律的克劳修斯表述。
答案：热力学第二定律的克劳修斯表述是：不可能实现一个循环过程，其唯一结果就是将热量从低温物体传递到高温物体。
7. 解释什么是熵，以及熵增原理的意义。
答案：熵是热力学中描述系统无序度的物理量，通常用符号S表示。
熵增原理表明，在孤立系统中，自发过程总是向着熵增加的方向发展，这反映了自然界趋向于无序的普遍趋势。
四、计算题8. 一个理想气体在等压过程中，温度从T1升高到T2，求该过程中气体的熵变ΔS。
答案：首先，根据等压过程的性质，体积V与温度T的关系为V/T = 常数。
对于理想气体，熵变ΔS可以通过以下公式计算：ΔS = nCln(T2/T1) + Rln(V2/V1)由于V/T = 常数，所以V2/V1 = T2/T1，代入公式得：ΔS = nCln(T2/T1)9. 一个质量为m，温度为T的物体，通过热传导的方式与环境达到热平衡，求物体的最终温度。
答案：当物体与环境达到热平衡时，物体的温度将等于环境的温度。
因此，物体的最终温度就是环境的温度。
结束语：本试题涵盖了高中热力学的基本概念和计算方法，旨在帮助学生理解和掌握热力学的基本原理及其应用。
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判断题：1.由亚稳相向稳定相转变不需要推动力。
⨯2.压力可以改变材料的结构，导致材料发生相变。
√3.对于凝聚态材料，随着压力升高, 熔点提高。
√4.热力学第三定律指出：在0 K时任何纯物质的熵值等于零。
⨯5.在高温下各种物质显示相同的比热。
√6.溶体的性质主要取决于组元间的相互作用参数。
√7.金属和合金在平衡态下都存在一定数量的空位，因此空位是热力学稳定的缺陷。
√8.固溶体中原子定向迁移的驱动力是浓度梯度。
⨯9.溶体中析出第二相初期，第二相一般与母相保持非共格以降低应变能。
⨯10.相变过程中如果稳定相的相变驱动力大于亚稳相，一定优先析出。
⨯1.根据理查德规则，所有纯固体物质具有大致相同的熔化熵。
2.合金的任何结构转变都可以通过应力驱动来实现。
3.在马氏体相变中，界面能和应变能构成正相变的阻力，但也是逆相变的驱动力。
4.在高温下各种纯单质固体显示相同的等容热容。
5.二元溶体的混合熵只和溶体的成分有关，与组元的种类无关。
6.材料相变形核时，过冷度越大，临界核心尺寸越大。
7.二元合金在扩散时，两组元的扩散系数总是相同。
8.焓具有能量单位，但它不是能量，也不遵守能量守恒定律；但是系统的焓变可由能量表达。
9.对于凝聚态材料，随着压力升高, 熔点提高, BCC－FCC转变温度也升高。
10.由于马氏体相变属于无扩散切变过程，因此应力可以促发形核和相变。
简答题：1．一般具有同素异构转变的金属从高温冷却至低温时，其转变具有怎样的体积特征？试根据高温和低温下自由能与温度的关系解释此现象。
有一种具有同素异构转变的常用金属和一般金属所具有的普遍规律不同，请指出是那种金属？简要解释其原因？（8分）答：在一定温度下元素的焓和熵随着体积的增加而增大，因此疏排结构的焓和熵大于密排结构。
G = H - TS, 低温下，TS项贡献很小，G主要取决于H。
而疏排结构的H大于密排结构, 疏排结构的自由能G也大于密排结构。
所以低温下密排结构是稳定相。
高温下，G主要取决于TS项，而疏排结构的熵大于密排结构，其自由能G则小于密排结构。
因此高温下疏排结构是稳定相。
几乎所有具有同素异构转变的金属都服从这个规律，真正可以称为例外的，不是什么特别的金属，而是在人类文明史上扮演了最重要作用的金属，Fe。
铁是具有磁性的金属，磁性自由能的贡献是使得铁不服从上述规律的重要原因。
2．金属和合金在平衡态下存在一定数量的空位，因此有人说一定数量的空位是金属和合金中的热力学稳定缺陷，此说法是否正确？根据空位数量对自由能及其组成要素（焓和熵）的影响方式，从热力学角度进行简要解释。
（8分）答：当晶体中引入一定数量的空位时，比没有空位时更低一些。
这时，空位是热力学稳定缺陷。
空位增加时晶体的焓和熵均增大，由于G = H - TS, 因此在某个空位浓度将出现自由能的最小值，此时的空位浓度为平衡浓度。
3．试举出三种二元溶体模型；简要指出各溶体模型的原子相互作用能I AB的特征。
（6分）根据下图a)中给出的成分－自由能曲线，在自由能曲线上指出稳定区，亚稳区和失稳区；并在图中b)简单汇出可能的溶解度曲线和失稳分解曲线，并标注出溶解度曲线和失稳分解曲线。
答：理想溶体模型，规则溶体模型和亚规则溶体模型。
对于理想溶体模型，I AB＝0；对于规则溶体模型，I AB为不等于0的常数；对于亚工作溶体模型，I AB为溶体浓度的函数。
4．试利用给出的a,b两种溶体Gm-X图中化学势的图解示意图，指出两种溶体的扩散特征有什么不同；那一种固溶体中会发生上坡扩散。
（7分）(a) (b)答：固溶体中原子定向迁移的驱动力是化学势梯度，而不是浓度梯度。
左图中的化学势的梯度和浓度梯度方向一致，因此元素沿着浓度方向迁移，不发生上坡扩散；右图中的化学势梯度和浓度梯度的方向不一致，因此表现出和浓度梯度的方向相反的元素迁移，即上坡扩散。
5．向Cu中加入微量的Bi、As合金时所产生的效果完全不同。
加入微量的Bi会使Cu显著变脆，而电阻没有显著变化，加入微量的As并不会使Cu变脆，但是能显著提高电阻。
试根据右面的相图，从溶解度角度对上述现象加以解释。
（8分）答：从相图可以看出，Bi在Cu中的溶解度可以忽略，加入微量的Bi会出现纯组元Bi，并分布在晶界，使Cu变脆；As在Cu中有一定的溶解度，添加微量的As 不会有第二相Cu3Au析出，因此不会使得Cu脆化，但是能提高电阻。
6． 将固溶体相和晶界相视为两相平衡状态，如果已知上述两相的自由能－成分曲线，指出：采用什么方法或法则来确定两相的平衡成分？一般来说，两相的平衡溶质成分具有怎样的关系？（5分）答：采用平行线法则。
一般来说，晶界相的自由能曲线高于晶内相的自由能曲线，因此由平行线法则确定的晶界相的平衡浓度高于晶内相的平衡浓度。
7． 简要回答什么是耗散结构以及产生耗散结构的必要条件；举出2个自组织现象的实例。
（6分）答：自然界中自发形成的宏观有序现象，开放系统，远离平衡态，非线性作用，涨落作用。
贝纳德对流实验，云街。
8． 在相变形核阶段，体积自由能、界面能以及应变能中哪些是相变的驱动力？哪些是相变的阻力？试解释：在形核阶段，形核的总自由能为正值，为什么核心能形成呢？以马氏体为例，在核心长大阶段的自由能以及界面能和应变能如何变化？（8分）答：在相变形核阶段，体积自由能是相变的驱动力，界面能和应变能是相变的阻力。
在形核阶段，虽然形核的总自由能为正值，但是由于能量起伏，可使得核胚达到临界尺寸以形核。
在马氏体核心长大阶段，界面能的贡献逐渐减小，而应变能逐渐增加，相变驱动力增加。
9. 根据过饱和固溶体中析出第二相时的相平衡关系或者Gibbs -Thomson 方程，简要说明第二相粒子粗化过程；从温度对长大速率和对扩散两个方面的影响，简要说明温度对粒子粗化的作用。
答： 设两个半径不等的相邻β相颗粒析出于α相中。
根据Gibbs -Thomson 方程可知，α固溶体溶解度与β相的半径 r 有关。
如果析出颗粒为r 时的溶质B 在α相中的溶解度和析出物为无限大时的溶解度相差不是很大，那么， RTrV C r C B γαα2)()(ln =∞)21()()(RTrV C r C B γαα+⋅∞≈)exp(0KT Q D D -=)11)(21()(/r r RT V r C D dt dr a B -+∞⋅=γα由此可见， β相颗粒的半径越小，与β相平衡的α相中的B 原子的溶解度就越大。
如果β相颗粒与α相处于平衡状态，则在两个β颗粒之间的α相区出现B 原子的浓度梯度。
在此浓度梯度驱动力的作用下，小粒子周围的B 原子将向大颗粒扩散，这样小颗粒与α相平衡将遭到破坏，使其溶解，大粒子粗化。
10. 对于一个二元合金体系A －B(下图)，其混合自有能可表示为：G =G ideal + G E ,其中： G ideal =RT(X A lnX A +X B lnX B )如果G E >0, 则会出现如下图的情况：在某一温度下，G 的曲线出现两个峰值。
试用热力学原理说明，不论在何温度下，当X 趋近1时，总有G < 0解答：在两组元混合时∆G idea 总为负值，且∞=∆=∆→→B ideal X A ideal X dX G d dX G d B A /)(lim /)(lim 11 而根据亨利定律： C dX G d E X =∆→/)(lim 1， C 为常数。
由此可以判定：当X 趋近1时，总有∆G<0。
分析计算题：1． 已知纯钛 α/β平衡温度为882︒C, 相变焓为14.65 kJ/mol 。
估算 β钛过冷到800︒C 时，β-Ti 转变为 α-Ti 的相变驱动力（不计上述过冷温度范围对相变的焓变及熵变的影响）。
（10分）解答：根据自由能的表达式在平衡温度T 0对于固态相变，如果相变温度不远离T 02． 从过饱和固溶体（α）中析出的第二相通常都是很小的粒子（β），一般这些小粒子在表面张力的作用下会受到附加压应力的作用，写出附加压应力与表面张力和球形粒子尺寸的关系。
以二元溶体为例，用图示的方法简要分析附加压应力对溶体相与析出相界面（α/β）平衡关系的影响。
在析出的初期，这小粒子一般与基体保持共格关系，简要分析其原因。
（15分） 解答：过饱和固溶体α中析出第二相β。
如果析出的第二相β为球体，β相球体弯曲表面上的表面张力将引起界面两侧存在不同压力，其压力差为由于附加压力的作用，第二相摩尔自由能曲线上移。
由于公切线位置的改变， β相在α相中的溶解度增加。
在析出的初期，这小粒子一般与基体保持共格关系，其原因在于析出相和母相保持共格可以降低界面能。
)/(00T H T H G T T T ∆-∆≈∆00T T S T H ∆∆＝0T H H T ∆≈∆)/(000T H T H G T T T ∆-∆≈∆00T H T G T T ∆⋅∆≈∆mol kJ Kmol kJ K G T /04.11155/65.1482=⋅≈∆T T T S T H G ∆-∆=∆r P σβ2=3． 在25︒C 和0.1MPa 下，金刚石和石墨的标准熵分别为2.4 J/mol ⋅K 和5.7 J/mol ⋅K, 标准焓分别为395 kJ/mol 和394 kJ/mol, 密度分别为3.5 g/cm3和2.3 g/cm3, 碳的摩尔质量为12g 。
试计算石墨在此条件下转变为金刚石的相变驱动力；试根据自由能与体积和温度的关系（dG = VdP - SdT ）计算室温下实现石墨－金刚石转变所需临界压力（不计压力对石墨以及压力对金刚石造成的体积改变）。
（15分）解答：在25︒C 和0.1MPa 下, 石墨-金刚石转变自由能变化在25︒C 和0.1MPa 下石墨转变为金刚石的相变驱动力为1983 J/mol在等温条件下室温下实现石墨－金刚石转变所需临界压力为1107.8MPa 。
4． 碳钢淬火马氏体在进行低温回火时，并不析出该温度下的稳定碳化物Fe 3C(θ), 而是首先析出一种碳含量更高的亚稳碳化物Fe 2.5C(ε)，但是当回火较长时间时却观察不到ε碳化物。
根据下图给出的各相自由能曲线分析其原因。
（8分） K mol J S mol kJ H d g d g ⋅-=-=∆=-=∆--/3.37.54.2/1394395mol J S H G d g d g /1983298=∆-∆=∆--SdT VdP dG -=VdP G P P ⎰=∆21)(12P P V G g g g -=∆-)(12P P V G d d d -=∆-P V G d g ∆⋅∆=∆-m d g V G P ∆∆=∆-/()MPa Pa m m N cm J cm J V G P d g 8.1107108.1107)100/1/(8.1107/8.1107)43.322.5/(1983)5.3/12()3.2/12(/1983/6333=⨯⋅=-=-=∆∆=∆-＝＝解答：从图中可以看出，给定成分的过饱和固溶体中析出ε碳化物的相变驱动力比析出Θ相的驱动力要小些。