材料热力学复习题

复习题(材料热力学)

1、 体系与环境之间的关系？体系分为几种类型？其划分依据是什么？ 2、 状态变数与状态函数？状态函数的特点是什么？ 3、 分别阐述热力学第一定律、第二定律和第三定律？ 4、 推导可逆过程体积功的表达式？

5、 设有64×10－3 kg氧气，在25℃下极缓慢地膨胀，使其体积由0.05 m3变为0.1 m3 。

计算该过程气体所做的体积功。

6、 设有10 mol氢气，在25 ℃下可逆压缩，，使其压力增大3倍。计算该过程气体所

做的体积功。

7、 推导焓的表达式？并解释其物理意义？

8、 在1大气压下，1 mol的水从25℃加热至150 ℃，计算该过程中的Q，W以及△

U和△H。

9、 推导基尔霍夫定律，并说明反应热与比热容变△Cp之间的关系。 10、 熵的定义及其统计意义是什么？ 11、 熵变计算：

A．1 mol理想气体，在恒温T下体积增大10倍，求其熵变(1)设为可逆过程；(2) 设向真空膨胀。

B. 铅的熔点为600 K，凝固热为4811.6 J/mol，求铅在600 K凝固时熵值的变化(1 atm)

C. 求液体铅过冷至590 K凝固时熵值的变化 (1 atm)。 12、 简述Richard和Trouton规则

13、 自由能和自由焓的表达式分别是什么？ 14、 简述最小自由能原理？ 15、 推导热力学基本关系式：

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dU?TdS?PdVdH?TdS?VdPdF??SdT?PdVdG??SdT?VdP??U????T，??S?V??H????T，??S?P??U???＝－P??V?S??H???＝V??P?S??F?????S，??T?V??F???＝?P??V?T??G?????S，?T??P??G???＝V?P??T

2?U??T???P?16、 什么是饱和蒸汽压？蒸汽压与体系自由能之间关系的表达式是什么？ ???????17、 推导Gibbs-Helmholtz 方程，并简述相变自由能与温度关系的计算过程。

?2H??T???V???????18、 推导麦克思维关系式：

??P?S??S?P?S?P?2U??T???P?????????V?S??S??V?S?V??V?S??S?V?S?V?2F??S???P?????????V?T?V?T??T??V?2G??S???V??????????P?T?P?T??P ??T

?2H??T???V????????P?S??S??P?S?P?2F??S???P???????19、 ?利用麦克思维关系式证明：

?V?T??V?T??T?V?2G??S???V??????????T?P?T??P?Tb. ??P理想气体的焓与压强无关

a. 理想气体的内能与体积无关；

20、 简述一级相变和二级相变？并举例说明常见的一级相变和二级相变过程？ 21、 推导出Clausius-Clapeyron方程，并给出其积分解。

22、 画出单组元物质状态与温度和压力之间的关系示意图(单组元相图)，并利用

Clausius-Clapeyron方程分析和解释单组元相图中的两相平衡线？ 23、 什么是溶液？有哪些种类？

24、 简述什么是理想溶体？推导两组元理想熔体体系的混合熵的计算公式，并画出混

合熵与组元浓度之间的关系示意图。

25、 给出二组元理想熔体摩尔自由能的计算公式，并指出公式中各符合的物理意义。

并画出二组元理想熔体摩尔自由能－成分关系示意图。 26、 简述什么是规则熔体？并指出其与理想熔体的区别和联系。

27、 给出两组元规则熔体中摩尔自由能的计算公式，指出各符合的物理意义，并分析

其推导过程。

28、 画出两组元规则熔体的摩尔自由能随相互作用系数IAB变化的示意图（IAB ＝－

16.7、0、16.7、30KJ/mol）。

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29、 简述亚规则熔体近似模型，并给出其摩尔自由能的表达式，并说明其中各符合的

物理意义。

30、 对于A和 B混合形成二元溶液，在理想和实际情况下推导其与浓度之间的关系函

数？

31、 偏摩尔量的定义及其物理意义是什么？

32、 偏摩尔量满足集合式和Gibbs-Duhem公式？分别写出二元体系情况下的表达式？ 33、 什么是化学势？其物理意义是什么？

34、 化学位与平衡之间的关系如何？基于两相情况下，简述其推导过程？ 35、 简述拉乌尔定律和亨利定律？并指出异同？ 36、 推导理想溶液中溶剂和溶质的化学位表达式？

37、 设有两个互不相溶的液相α和β，在恒温恒压下处于平衡。基于化学位平衡条件，

推导体系中 i 物质在两相中的浓度比例常数——分配定律。

38、 在A-B两组元体系中，IAB值很大，试利用在Gm-X图中化学势的图解法，解释为

什么有的固溶体中会发生上坡扩散？ 39、 活度的定义及其物理意义分别是什么？ 40、 推导正规熔体中活度系数的表达式。 41、 写出Vegard定律的表达式？

42、 混合物自由能的基本特征是服从混合律（Mixture law）：给出混合物的摩尔自由能

GmM与两相的摩尔自由能Gmα和Gmβ之间的关系式，并利用图示进行证明。 43、 利用图示说明溶解度间隙线和失稳(Spinodal)分界线的确定过程，并说明其物理意

义。

44、 简述多元多相平衡条件，并推导相律。

45、 利用自由能曲线判断平衡的法则是什么？利用图示举例说明(3种以上)。 46、 给出理想熔体和规则熔体的溶质再分配系数计算公式

47、 简述表面张力、表面能和界面能，比较相互间异同及其量纲关系。 48、 简述晶体表面能的简单估算思路，并给出估算公式。 49、 阐述晶体界面能各项异性及其产生原因。

50、 简述单组元熔体表面能计算的基本思路，并给出计算公式。 51、 简述液态与固态纯金属表面能的关系 。 52、 纯金属的固-液界面能计算方法。

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53、 设铁的摩尔熔化热?Hs?l = 16.15 kJ ? mol-1，固态铁的密度为7.8?103 kg ? m-3，

其单层原子排列系数b为1.12。计算铁的固-液界面能。 54、 简述晶体晶界能的简单估算方法，并给出计算公式。 55、 从能量角度解释晶界偏析产生的原因。

56、 与平直界面相比，弯曲界面对物质的哪些热力学或物理性质产生影响？简述具体

的影规律。

57、 什么是质量作用定律？对反应aA+bB = cC＋dD，写出其平衡常数表达式，并指出

其平衡的一般条件。

58、 推导平衡常数表达式？其物理意义是什么？

59、 什么是分解压？并写出多相反应条件下的平衡常数表达式？ 60、 推导化学反应恒温方程式？

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