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+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。
材料热力学与动力学：热力学定律习题
p2 p1
vapHm R
(1 T2
1) T1
（定积分式）
ln p vapH m / RT C （不定积分式）
第一章 热力学定律 习题课
13. Gibbs-Helmholtz方程
( A / T )
T
V
U T2
(G /Tபைடு நூலகம்)
T
p
H T2
第一章 热力学定律 习题课
1．判断下列说法是否正确： ① 状态给定后，状态函数就有一定的值，反之亦然。
② 状态函数改变后，状态一定改变。
③ 状态改变后，状态函数一定都改变。
解释：若外界条件不变，即状态给定后，所有的状态函数都有定 值。当某一个或某几个状态函数发生变化时，状态一定改变；反 之，当状态发生改变时，状态函数中，一定有某一个或几个发生 变化，而不一定全部的状态函数都发生变化。 如：气体节流膨胀过程，焓不变。
第一章 热力学定律 习题课
10.热力学基本关系式
dU TdS pdV dH TdS Vdp
dA SdT pdV dG SdT Vdp
11.克拉佩龙方程
dT dp
TVm Hm
第一章 热力学定律 习题课
12.克劳修斯—克拉佩龙方程
d ln p dT
Vap H m RT 2
（微分式）
ln
第一章 热力学定律 习题课
⑤ 恒温过程一定是可逆过程。
解释：恒温过程是指系统与环境的温度始终保持相 等且恒定，是一个自始至终保持热平衡的过程，即 为可逆过程。数学表达式dT = 0； ✓若对于一个ΔT = 0的过程，则说明该过程始终态温 度相等，并不一定是恒温过程。 ✓等温可逆过程一定是恒温过程。
可以这么看，一个思想封闭的人遇到烦恼时就 会焦躁不按或者抑郁忧愁，也就是内心混乱度增 加。但是当这个人向他人敞开心扉获得安慰之后 ，他就会趋于平静。所以，同学们都要学会向他 人倾诉，同他人交流，不要把自己封闭在一个狭 小的世界里。
“材料热力学”补充习题参考答案
“材料热力学”补充习题参考答案教材各章习题参考答案 (魏)3.2 ΔG = -108.9 J/mol; ΔS = -21.42 J/(mol.K) 3.6 (a )22.09/(.)S J mol K ?=；(b) At 0?C, ?G =0;(c) ?H = 5841.9 J;(d) ?S =21.39J /(mol.K)，?G = 109.38 J/mol4.1 (a ) 2898.28J/mol; ( b ) No; ( c ) 345 J/mol; ( d ) 14939 atm; ( e )4921 J/mol 4.2 ( a ) 272.8K; ( b ) Pa P 610345?≈? ; ( c ) 249.46K4.3 1202K4.4 P=5.73?10-6 atm 4.5 0.16P 4.708.10430685ln +-=TP4.8 ( a ) 1180K; ( b ) 695.3K; ( c ) 114.4kJ/mol; ( d ) 7123 J/mol; ( e )4.2J/mol4.9 In the initial state: 4.06 mol %; in the final state:5.3 mol% 4.10 ( a )348 kJ; ( b ) 2.3×10-3Pa ;( c ) “ solution not possible ”; (d ) “solution not possible ”5.1atmp H 0005.0=5.2、atmp o 1221007.1-?=If the error in enthalpy is 500cal, the uncertainty in the pressure calculated is 28.6%, and if the error in enthalpy is -500cal, the uncertainty is -22.1%5.3、(a) T =462K; (b) T = 420K 5.4 (a)atmP O 2621014.1-?=, (b) P O2 =2.28?10-10 atm., (c) The equilibriumoxygen pressure remains the same when the total pressure increases, which means a higher purity level of N 2 .5.5 (a) 略； (b) Pa atm P H 8.181013056.1800019.0)('2=?==; (c) 21.5L Ar is needed to be bubbled into the melt.5.6（a ）0.880.900.920.940.960.981.00 1.02 1.04 1.06 1.087.27.47.67.88.08.28.48.6l n K a1/T , 10-31/K=-=?ooG kJ H1000;50- 66.6kJ(b) Ja = 3 < Ka, the reaction will proceed from left to right, and theatmosphere will not oxidize Ni. 5.7 略5.8. (a) P SiO = 8.1?10-8 (atm) (b) ?H o = 639500J; ?So =334.9J/K(c ) PO2 =10-30 atm 5.9 5.10．JH o72250=?，the reaction is an endothermic one.5.11. (a),166528J Ho=?the reaction is an endothermic one.;(b) At 1168K, the equilibrium pressure of CO2 equals one atmosphere. 5.12 (a) 略， (b) MgCO P P =; (c) T = 2037 K5.13 (a) 略； (b) 13109.2?=K ; (c) ppm 186.05.14 (a) 略； (b) kJ H 52.267=?; (c) K T 1592=5.15 (a) )(106.13atm -?≈; (b) )(1028.210)(2atm P g O H -?=5.16 (a)97.9=K ; (b) atm x 14.4=; (c) if the temperature is increased,the fraction of water reacted will increase since the equilibria constant increases with increasing temperature.6.2 （a ）1.287V;(b) When the water impure, the voltage will go higher; (c)1.219V 6.4 (a) 145.3kJ;(b) The maximum work that could be derived is 702.36kJ; (c) In this case, the maximum work that could be derived is 696.56kJ.)(106.08)(atm Pg u -?=6.5 (a) -6252J/mol; (b) 370.0)(=II Cda ; (c) )(42.3mmHg P Cd =;6.67.87?10-4 V 6.7 (a))(22g Cl Mg MgCl+=(b)Pa P Cl 21'1086.82-?=;(c) 2.485V6.8 (a) PaP O 11'2105.5-?=;(b) Anode: e Ni Ni 2+→Cathode: -→+2222/1Oe O ;(c) 0.757V; (d) 0.261V6.10 (a) )(509.3V E o=;(b) 0.074kJ;(c) 4.1?106J;(d) Y es. In this case, the open circuit voltage is 3.648V;(e) In this case, to keep the temperature constant, 3.92?106J heatshould be removed from the battery per hour. 6.11(a)TGCOAl C O Al o26.3211008.12/322/36232-?=+=+Δ(b) The minimum voltage at which the electrolysis may be carriedout at 1250K is 1.172V .7.1 0.117 atm 7.5 ( a ) ,82.52.52.5BA BA BB T PV V V x x x x x ??=+=-- ?,102.5 2.5 2.5A B A A B A T PV V V x x x x x ??=+=-- ?( b) B A Mx x V5.2=7.72)1(736.0ln Sn Snx --=γ7.8 The maximum solubility of MgF2 in liquid MgCl at 900?Cis 19mol% .7.9 ( a ) 1121K; ( b ) 1. 8 cal/K 9.69.8 Solution:(a) 90 mol%B is the composition of the first solid to form;10 mol % is the composition of the last liquid drop.(b) solid (60 mol%B is the composition) is about 77% ; liquid(15 mol%B is the composition) is 23%9.9 (a) 2900℃, α(12%) (b) 2300℃, liq(95%) (c) 8.2%α(compositionis 24% )+91.8%β(85%)补充习题参考答案（魏）1.ΔS m =19.1J/mol.K, ΔG m = -5740 J/mol, ΔF m = -5740 J/molIsothermally expan ds to a vacuum: w = 0, ΔH m =0 , ΔU m =0,ΔS m =19.1J/mol.K, ΔG m = -5740 J/mol, ΔF m = -5740 J/mol2. 3.68 × 10-3 atm3、x x Br H C Cl H C 406.0;594.05556==Pa p Pa p Br H C Cl H C 26838;744445556==4.5、JGJ GJ G a a exmix idmix mix B A R B R A 5302)5(;6912)4(;1610)3(;788.1;62.1)2(;894.0;81.0)1()()(=?-=?-=?====γγ6. a endothermic one; b. Y es; c JJ EMn EFe 704;1584==μμd;/9363mol J G m mix -=?ePap Pa p Fe Mn 4;1198==S n P b4578-=ω;418.0=Sn a8. a) Mg boils and which makes oS ?more negative, so the slope changes for larger; b) Firstly, we should avoid using metallic material for this purpose since the melting points of metals are mostly too low. Ceramic materials, usually composed of oxides and having high melting points can be chosenThe material should not be reduced by pure silicon at 1600oC. By examing Ellingham diagram, crucibles (坩埚) made of Al 2O 3 .c ) -890kJ /molO2;d ) -170kJ /molFeO; e) -30kJ; f) Pa2110－;g)721063.0/?=pco p COPure Substance as Standard Statepq（b ）I 、II 、IIIIII:AA x RT T p RT T T ln )(ln)()(**+=+=μμμk A9、① 650oC ，1220 oC and 1520 oC ; ② 1480 oC ;③ When the temperature is equal to or higher that 710 oC ;④ 2/100molO kJ G o-=?⑤ 900 oC; ⑥,102/112,1010'25'2=?=-=?=--G Pa PmolO kJ G Pa P O O ,Pap e O 10')(210-=⑦ 510-=K;⑧ 1220oC10、a) -489120+197.06TlnT J/mol; b) 2.89×10-54 ; c)JG 749429=?; Ni is stable under thiscondition, and NiO is not stable; d)p e o 58')(21046.3?= e) fromthe calculation, we found that at 1000oC,Pap e o 58')(21046.3?=. Soat 1000oC, when the oxygen pressure is less than 3.46×1058Pa, Ni is stable and can not be oxidized, and NiO will be reduced to Ni under this condition. 11. a)molkJ G o/2.23=?; b)43.42=eCO CO p p . This is theminimum CO/CO2 ratio required to reduce pure FeO to Fe at 1600oC. c)2.142=eCO CO p p . This is the minimum CO/CO2ratio required to reduce FeO in a slag( 炉渣) to Fe in a metallic iron melt under the given conditions at 1600oC.12.%10?-Ar .3 15 % 100 ) 10。
材料热力学与动力学_2
C 2 C1
Fick’s first law in Cylinder-System
C C1 C2 r
If (r2-r1) << r1 (thin walled), ln(r2/r1)=ln(1+(r2-r1)/r1)=(r2-r1)/r1
dm dt 2 Lr1 D C 2 C1 r2 r1
Chapter 2. Diffusion
Prof. Dr. X.B. Zhao
Department of Materials Science and Engineering Zhejiang University
Diffusion Process
1 B A 2
G
@ T0
mA1
G1
G3
G4
G2
mB2
Chapter 2 : Diffusion
2-13
2.2 Steady-State Diffusion
2.2.1 Diffusion through the cylinder wall
For steady-state diffusion the flux through a cylinder wall with radius of r (r1 < r < r2) is a constant.
This means y 2 ( t ) will increase d 2 if the atoms jump one time. If the jump frequency of the atoms is n, an atom will jump nt times from t = 0 to t = t, and then we have: y 2 ( t ) d 2 n t Einstein has demonstrated that d 2n equals to 2D for one dimensional and to 4D and 6D for two- and three-dimensional case respectively.
材料热力学习题集
C ( x, t )
C0
n0
4C0 (2n 1)
sin
2n 1 h
x
exp
(2n
1)2 h2
2
Dt
例题 6-5 在中碳钢中由于锰的枝晶偏析，定向轧制后，易引起带状组织。为了消除带状组
织，应进行扩散退火，如果锰的浓度按正弦规律分布如下：
C(x,t) C
1 2
C0
sin
2 l
x
exp
例 4-5 碳在 1 个大气压、25℃时，以石墨为稳定相，试求在 25℃由石墨转变为金刚石所需 要的压强。
例题 5-1 实验测得 Cd-Mg 的摩尔体积如下表所示。 Cd-Mg 合金摩尔体积的实验值
例题 5-2 已知某三元溶液的摩尔体积为 Vm=7X1+10X2+12X3-2X1X2+3X1X2X3 (cm3/mol)
个大气压下）。
例 1-4 已知液体铅在 1 个大气压下的比热为： Cp(l)=32.43-3.10×10-3T J/(mol·k) Cp(s)=23.56+9.75×10-3T J/(mol·k)
液体铅在熔点(600K)凝固为固体时放热 4811.6 J/mol，求液体铅过冷至 590K 凝固时熵值的变 化（在一个大气压下）。
6
4
2
A
1
0 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
x
六大 板块
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
物理化学复习纲要
热力学定律（热力学第一定律、热力学第二定律） 自由能（ΔF、ΔG） 热力学状态函数、关系式及应用 相变热力学 溶液 扩散
.
计算锡在绝热器内过冷到 495 K 时能自动凝固的分数。
材料热力学习题解答
《材料热力学》复习思考题解答3. 在1560℃时，C 在液态铁中的活度系数和偏摩尔超额焓由下列式表示： 2l n 0.37711.7c C C X X γ=-++25.415.017.25E C C C H X X =++(K Cal) 其标准态为纯石墨，计算1560℃时液相与石墨平衡的相线的斜率。
解：以石墨为标准态时，C 在液态铁中的化学位为：l n (1)LC CC R T a μμ=+ 石墨 当液相与石墨平衡时，L C Cμμ=石墨。
即ln 0C α=。
又ln ln ln C C C X αγ=+ln ln 0(2)C C X γ∴+=由(2)式得：平衡时0.2067C X =两边取微分得：(ln )(ln )1[](1/)[]0(1/)C C C X T C C C C d T dX dX T X X γγ∂∂++=∂∂ (ln )[](1/)ln ln 1(1/)[()]1()CC X EC C C C C T C TC C CdX H X T d T R X X X X γγγ∂-∂∴==⋅∂∂-++∂∂2(5.415.017.25) 4.1810000.20678.311(723.4)278.6C C CC X X X X ++⨯⨯=-⋅++=- 2C dX T dT=-CdX 又d(1/T)5221278.68.310(1560273)C dX dT T -∴=-==⨯+C dX d(1/T) 1()K - 4. 在1000K 时，A-B 二元溶液中，当0.01B X =时，0.1B a =。
在盛有大量A 的量热计中加入少量的B 组元时，测得吸热7000Cal/mol ，假定2ln ln B A B X γγ=。
求1500K 时，当0.02B X =时，B 组元的活度。
解：在1000K 时，当0.01B X =时，0.1B a =0.1100.01B γ∴== 又022ln ln10ln 2.3490.99B B A X γγ=== 又ln [](1/)ii P H R T γ∂∆=∂15001500010001000l n (1/)BBH d d T Rγ∆∴=⎰⎰1500100011[ln ][ln ]()15001000B B B H R γγ∆∴=+-7000 4.18112.349()8.31150010001.175⨯=+-= 202l n (l n )0.981.175B A B X γγ∴==⨯ 1.128= l n 3.09B γ∴= 3.090.020.0B B B a X γ==⨯=7. 若A-B 二元合金系在液、固态两组元均能无限互溶，且均为理想溶液。
材料热力学与动力学复习资料 课后习题.
10. [ 形核驱动力 ] 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Fe3C(θ, 而是首先析出一种碳含量更高的亚稳碳化物相 Fe2.3-2.5C(ε，试分析原因 - 从淬火马氏体低温回火析出和形核驱动力图示可以看出，成分为的过饱和固溶体(淬火马氏体中析出碳化物的相变驱动力实际上比相的相变驱动力要小些。
但是决定那种碳化物优先析出的并不是相变驱动力，而是形核驱动力。
11. [析出相的表面应力效应]在固态相变初期析出的第二相α一般与基体相β 呈共格状态，从表面张力导致的附加压力的角度分析其原因。
假定共格态的表面能(张力为 0.01 J/m2, 半共格态为 0.1 J/m2, 完全非共格态的表面张力为 1 J/m2, 试计算从α 基体相中析出直径为 10 nm 的β 相(球形在上述三种状态下的附加压应力。
P 2 / r - 在压力作用下，其自由能提高为 Gibbs-Thomson 公式： Gm Gm (0 P Vm d 2Gm dxB 2 dX B P Vm XB XB d B A X B X B dx B 2 Vm (1 X B XB r XB XB RT 2 I AB (1 X B X B 12. 假定 H 由纯铁素体和奥氏体组成的双相合金中进行扩散，相区宽度如右图所示。
a1 和 a2 分别表示 H 在单相区边界的活度，ai 表示 H 在/相界的活度；H 在两相中的活度系数为 H 和 H，H 在两相中的体积浓度为 CH 和CH，已知梯度的驱动下发生扩散。
H H 。
H 在活度 ai xi / i JH JH a1 a2 l H l H D D - 对于双相合金的扩散，哪一相对 H 的扩散阻力大，那么该相将对 H 的扩散起控制作用。
已经知道，在相同温度下，H 在相中的扩散系数远大于在相中的扩散系数 DH (100 倍以上，因此扩散作用主要取决于相。
DH。
2012硕士《材料热力学与动力学》复习练习题
Question 16
1） 指出各水平线的三相平衡反应 2） w(SiO2)=0.40 的系统(图中 R 点)从 1700C 冷却到 1000C 时的冷却曲线示意图。 注明每一阶段系统有哪些相？发生哪些 变化？指出各阶段的自由度数？ 3） w(SiO2)=0.10 的系统 12 kg，冷却到 1400C 时，液相中含 MnO 多少 kg？ 4） w(SiO2)=0.60 的系统 1500C 以哪些相存在？计算其相对 量。
4
2012 研究生《材料热力学与动力学》复习练习题（10 月 8 日交，手写完成）
Question 1 进行下述过程时，系统的ΔU、ΔH、ΔS和ΔG何者为零？ 1.1 非理想气体的卡诺循环； 1.2 隔离系统中的任意过程； 1.3 在100C，1大气压下1mol水蒸发成水蒸汽； 1.4 绝热可逆过程。 Question 2 1mol 理想气体等容升温到状态 3，求 Q,W,ΔU,ΔH。 若将理想气体先等压膨胀到状态 2，然后再等温（可 逆）压缩到状态 3，求 Q,W,ΔU,ΔH，并与直接从 1 到 3 的途径相比较。
Question 11 导出液相中 Bi 的活度系数的估算公式。
H m T a Bi exp ( 1) RT Tm
其中，熔化热为 H m 纯 Bi 的熔点为 Tm，R 为气体常数。
Question 12 对下列二元相图，指出其中的错误 (用相律说明原因)
2
Question 13
Trouton's定律为表示为:
1 (V1,T1) 2 (V2,T2) V
H vap 90Tb
单位J/mol, 其中Tb为沸点(K), 汞的沸点为630 K. 计算在
298K液态汞的分压. 用Troutons定律估算汞的汽化热.
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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。
-Debye(晶体振动热容理论)：晶体点阵中原子在相互间力作用下振动的频率是连续变化的4. 两相平衡(Clausius-Clapeyron 方程)- 相平衡→两相的摩尔自由能相等 - Clausius-Clapeyron 方程（可逆相变）：-液-固、固-固平衡→压力和温度呈线性关系→对于凝聚态, 如果压力改变不大（or 低压）, 固-固(液)转变的Vm 变化非常小, 相变Sm 对温度和压力不是很敏感，dP/dT 接近常数。
- 液-气、固-气平衡→压力和温度呈指数关系→对于有气体参加的两相平衡，压力改变时摩尔体积的变化较大 -Fe （压力改变晶体结构转变特性）：随着压力升高, 熔点提高, 高压倾向于使固态稳定；BCC －FCC 转变温度下降(扩大FCC 区域)，高压倾向于FCC(密排)相稳定；在室温下压力高于13GPa 时, 出现BCC －HCP(密排相)转变。
-5. 磁性转变的自由能- 磁有序度：物质从绝对零度到居里温度过程中磁有序的变化过程 - 磁转变热容：磁矩有序排列被破坏所决定的热容223(/)(1)E ET V E T e C R T e θθθ=-334234512)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆=D D V TR T R dT U d C θθπ0=∆→βαGβαβαdG dG G G d ==-,0)(）RT H A P m /exp(∆-=αβαβ→→∆∆=mm V T H dTdP- 物质由铁磁态变化到顺磁态的过程伴随着自由能的变化- 当x = 1/2时，理论磁矩有序度为0，最大焓变： - 晶体中出现反平行排列带来的熵变： - -在T C 温度以上, 金属处于磁矩完全无序状态，x = 1/2，二组元材料热力学0. 二元系：纯组元相、溶体相（溶液相和固溶体相）和化合物中间相 1. 理想溶体模型：- A 、B 混合后无热效应或体积效应，U AB ＝(U AA ＋U BB )/2 -- -固溶体的总熵值 = 热熵（振动熵）+ 组态熵 -组态熵：2max 41N k H m =∆)1(4max x x H H -∆=∆[])1ln()1(ln x x x x R S --+-=∆[])1ln()1(ln )1(2x x x x RT x x RT G C --++-=∆Pm G G G -=∆[][]2ln )1ln()1(ln 2/1)1(2+--++--=∆x x x x RT x x RT G C m mA AB Bm A A B Bm A A B BV X V X VU X U X U H X H X H =+=+=+0m mixG G G =+∆m A A B B mix S S S X S X S S =+=++∆振组()ln ln mix A A B B S R X X X X ∆=-+max 115.736 mix S J mol K --∆=⋅⋅00(ln ln )m A A B B A A B B G X G X G RT X X X X =+++2. 规则溶体模型： - 规则溶体的非理想性完全由混合热效应引起 - ΔG E : 过剩Gibbs自由能 - ΔG E =ΔH mix =ΔU mix - I AB 在+16.7 kJ/mol 以上, 自由能-成分曲线上出现拐点。
发生同类原子将偏聚的失稳分解(Spinodal 分解)；这种现象也称为溶解度中断或者溶解度间隙。
- 如果I AB <<0, 异类原子则更倾向于聚合在一起(异类原子偏聚),这称为有序化(有序-无序转变)3. 溶体的性质- 与相互作用能I AB 有关：[][]R ID Em m EAB A BG G G G I X X =+∆∆=-如果异类原子间的吸引力很强，则有序相可以扩展到液相为止（Al-Ni ）；在低温下出现原子的有序排列，系统的内能会降低；在高温下由于混合熵项的作用,有序排列（或偏聚作用）消失。
-异类原子间具有更大的结合强度→ 合金更难熔化，在异类原子键分数最大的成分处有熔点的极大值；异类原子间具有较小的结合强度 → 这个系统中所有合金的熔化温度都在两个纯组元熔点以下，且液固相线出现极小值；A 、B 原子混乱、随机分布，不出现任何类型的原子偏聚，形成无序固溶体，液、固相线都没有极值。
4. 亚规则溶体- 为了修正I AB ≠ 0所带来的混合熵偏差，Gaggenheim 提出一种修正方法-计算溶体混合熵与理想溶体混合熵的偏差∆S E ，考虑了温度和I AB 对混合熵的影响。
- 当温度足够高时，这个偏差很小，那么溶体的混合熵和理想溶体的混合熵接近相等：- I AB 与温度有关：处于晶格结点上的原子间结合能是取定于原子间距离的，因此温度变化时，原子间距变化；I AB 与溶体成分有关：溶体成分变化时，每个原子周围的异类原子的数目要发生变化，如果两种原子的尺寸不同，则溶体成分的变化也要影响原子间的距离；u AA 、u AB 和 u BB 都要随之变化。
- 两种原子混合时振动频率将发生变化．因此，混合焓及混合熵中的线性项是不能严格成立的。
- 亚规则溶体模型的思想：保留规则溶体模型原来的形式，即仍保留I AB 这一参数，并对它进行修正，使之成为成分和温度的函数，同样可以达到准确描述实际溶体的摩尔自由能的目的。
- 这种牺牲物理意义而强调描述效果的亚规则溶体模型在实际的相图计算、相变模拟、化学反应模拟等方面发挥了很大的作用，取得了许多非常重要的成果。
5. 化合物相- 固溶体：晶体结构与其某一组元相同的相，含溶剂和溶质。
- 化合物：组成原子有固定比例，其结构与组成组元均不相同的相。
- 化合物相的主要热力学参数：化合物的生成焓，生成自由能- 等温、等压条件下化学反应的热效应(∆H )等于生成物焓的总和与反应物焓的总和之差，规定用标准摩尔生成焓。
- 根据Kirchhoff 定律，并借助于等压热容，可以求得其它温度的生成焓22)(zRT I X X S AB B A E=∆111.72 5.44 FeCr Cr I X KJ mol αα-=-⋅[][][][][][]⋅⋅⋅+-+-+++=2120211011000))(())((B A AB AB B A AB AB AB AB AB X X T I I X X T I I TI I I dTC T H T H T T P ⎰∆=∆-∆21)()(21差反应物与生成物的热容温度的标准焓温度的标准焓-∆-∆-∆PC T T H T T H 2211)()(-Gibbs-Helmholtz 方程获得生成自由能与温度关系：- 许多金属间化合物材料具有: 高熔点、双相、低比重、高比强等特点；- 金属间化合物可以作为基体(或者强化相)，构成航空航天材料的重要组成部分。
如：中高温Ti-Al 系; 高温Ni-Al 系; 超高温Nb-Si 系；- 并不是所有的金属间化合物都具有高脆性，如TiNi 系合金；-高比强金属间化合物在发动机上应用前景：高、低压涡轮（Ni-Al ，Nb-Si ）；高压压气机（Ti-Al ）6. 化学势与活度- 描述二组元及多组元溶体时，考虑某组元浓度变化对自由能的影响引出偏摩尔量的概念；描述摩尔自由能时，经常采用化学势与活度等偏摩尔热力学函数 - 摩尔热力学函数属强度性质- 纯组元组成溶体后, 由于各组元之间的相互作用以及质点间排列的变化, 溶体的热力学函数已不再是各组元热力学函数的简单加和, 各组元在溶体中的热力学性质也不能用他们独立存在时的纯组元热力学函数来描述。
- 为描述各组元在溶体中的性质，需要引入偏摩尔量的概念 - 偏摩尔量物理意义是：在等温、等压、保持i 物质以外所有组分的摩尔数不变，改变 dn i 所引起广度性质M 的变化值，或在等温、等压条件下，在大量的定组成体系中加入1 mol 的i 组元所引起广度性质M 的变化值 - 化学势 －偏摩尔自由能-上坡扩散：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。