復習題(材料熱力學)

1、 體系與環(huán)境之間的關系？體系分為幾種類型？其劃分依據(jù)是什么？ 2、 狀態(tài)變數(shù)與狀態(tài)函數(shù)？狀態(tài)函數(shù)的特點是什么？ 3、 分別闡述熱力學第一定律、第二定律和第三定律？ 4、 推導可逆過程體積功的表達式？

5、 設有64×10－3 kg氧氣，在25℃下極緩慢地膨脹，使其體積由0.05 m3變?yōu)?.1 m3 。

計算該過程氣體所做的體積功。

6、 設有10 mol氫氣，在25 ℃下可逆壓縮，，使其壓力增大3倍。計算該過程氣體所

做的體積功。

7、 推導焓的表達式？并解釋其物理意義？

8、 在1大氣壓下，1 mol的水從25℃加熱至150 ℃，計算該過程中的Q，W以及△

U和△H。

9、 推導基爾霍夫定律，并說明反應熱與比熱容變△Cp之間的關系。 10、 熵的定義及其統(tǒng)計意義是什么？ 11、 熵變計算：

A．1 mol理想氣體，在恒溫T下體積增大10倍，求其熵變(1)設為可逆過程；(2) 設向真空膨脹。

B. 鉛的熔點為600 K，凝固熱為4811.6 J/mol，求鉛在600 K凝固時熵值的變化(1 atm)

C. 求液體鉛過冷至590 K凝固時熵值的變化 (1 atm)。 12、 簡述Richard和Trouton規(guī)則

13、 自由能和自由焓的表達式分別是什么？ 14、 簡述最小自由能原理？ 15、 推導熱力學基本關系式：

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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、 什么是飽和蒸汽壓？蒸汽壓與體系自由能之間關系的表達式是什么？ ???????17、 推導Gibbs-Helmholtz 方程，并簡述相變自由能與溫度關系的計算過程。

?2H??T???V???????18、 推導麥克思維關系式：

??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、 ?利用麥克思維關系式證明：

?V?T??V?T??T?V?2G??S???V??????????T?P?T??P?Tb. ??P理想氣體的焓與壓強無關

a. 理想氣體的內能與體積無關；

20、 簡述一級相變和二級相變？并舉例說明常見的一級相變和二級相變過程？ 21、 推導出Clausius-Clapeyron方程，并給出其積分解。

22、 畫出單組元物質狀態(tài)與溫度和壓力之間的關系示意圖(單組元相圖)，并利用

Clausius-Clapeyron方程分析和解釋單組元相圖中的兩相平衡線？ 23、 什么是溶液？有哪些種類？

24、 簡述什么是理想溶體？推導兩組元理想熔體體系的混合熵的計算公式，并畫出混

合熵與組元濃度之間的關系示意圖。

25、 給出二組元理想熔體摩爾自由能的計算公式，并指出公式中各符合的物理意義。

并畫出二組元理想熔體摩爾自由能－成分關系示意圖。 26、 簡述什么是規(guī)則熔體？并指出其與理想熔體的區(qū)別和聯(lián)系。

27、 給出兩組元規(guī)則熔體中摩爾自由能的計算公式，指出各符合的物理意義，并分析

其推導過程。

28、 畫出兩組元規(guī)則熔體的摩爾自由能隨相互作用系數(shù)IAB變化的示意圖（IAB ＝－

16.7、0、16.7、30KJ/mol）。

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29、 簡述亞規(guī)則熔體近似模型，并給出其摩爾自由能的表達式，并說明其中各符合的

物理意義。

30、 對于A和 B混合形成二元溶液，在理想和實際情況下推導其與濃度之間的關系函

數(shù)？

31、 偏摩爾量的定義及其物理意義是什么？

32、 偏摩爾量滿足集合式和Gibbs-Duhem公式？分別寫出二元體系情況下的表達式？ 33、 什么是化學勢？其物理意義是什么？

34、 化學位與平衡之間的關系如何？基于兩相情況下，簡述其推導過程？ 35、 簡述拉烏爾定律和亨利定律？并指出異同？ 36、 推導理想溶液中溶劑和溶質的化學位表達式？

37、 設有兩個互不相溶的液相α和β，在恒溫恒壓下處于平衡。基于化學位平衡條件，

推導體系中 i 物質在兩相中的濃度比例常數(shù)——分配定律。

38、 在A-B兩組元體系中，IAB值很大，試利用在Gm-X圖中化學勢的圖解法，解釋為

什么有的固溶體中會發(fā)生上坡擴散？ 39、 活度的定義及其物理意義分別是什么？ 40、 推導正規(guī)熔體中活度系數(shù)的表達式。 41、 寫出Vegard定律的表達式？

42、 混合物自由能的基本特征是服從混合律（Mixture law）：給出混合物的摩爾自由能

GmM與兩相的摩爾自由能Gmα和Gmβ之間的關系式，并利用圖示進行證明。 43、 利用圖示說明溶解度間隙線和失穩(wěn)(Spinodal)分界線的確定過程，并說明其物理意

義。

44、 簡述多元多相平衡條件，并推導相律。

45、 利用自由能曲線判斷平衡的法則是什么？利用圖示舉例說明(3種以上)。 46、 給出理想熔體和規(guī)則熔體的溶質再分配系數(shù)計算公式

47、 簡述表面張力、表面能和界面能，比較相互間異同及其量綱關系。 48、 簡述晶體表面能的簡單估算思路，并給出估算公式。 49、 闡述晶體界面能各項異性及其產生原因。

50、 簡述單組元熔體表面能計算的基本思路，并給出計算公式。 51、 簡述液態(tài)與固態(tài)純金屬表面能的關系 。 52、 純金屬的固-液界面能計算方法。

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53、 設鐵的摩爾熔化熱?Hs?l = 16.15 kJ ? mol-1，固態(tài)鐵的密度為7.8?103 kg ? m-3，

其單層原子排列系數(shù)b為1.12。計算鐵的固-液界面能。 54、 簡述晶體晶界能的簡單估算方法，并給出計算公式。 55、 從能量角度解釋晶界偏析產生的原因。

56、 與平直界面相比，彎曲界面對物質的哪些熱力學或物理性質產生影響？簡述具體

的影規(guī)律。

57、 什么是質量作用定律？對反應aA+bB = cC＋dD，寫出其平衡常數(shù)表達式，并指出

其平衡的一般條件。

58、 推導平衡常數(shù)表達式？其物理意義是什么？

59、 什么是分解壓？并寫出多相反應條件下的平衡常數(shù)表達式？ 60、 推導化學反應恒溫方程式？

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