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第四章 材料化学热力学1. Cs 熔体的标准吉布斯自由能（单位为J ）与温度T （单位为K ）的关系为 ΔG o m, Cs =2100-6.95T, 求Cs 的熔点。
解：根据热力学定律，当ΔG<0时，反应可以自发进行，因此ΔG ＝0时对应的平衡反应（即Cs 由固相转变为液相的反应）的温度即为Cs 的熔点。
由ΔG o m, Cs =2100-6.95T ＝0，可得T ＝302K ，所以Cs 的熔点为302K 。
2. 通过埃灵罕姆图解释为何碳在高温下可以用作金属氧化物的还原剂。
3. 答：根据埃灵罕姆图，ΔG o -T 曲线越在下方，氧化物的ΔG o 负值越大，其稳定性就越高。
所以在给定的温度下，位于下方的ΔG o -T 曲线所对应的元素可使位于上方曲线的金属氧化物还原。
由埃灵罕姆图还可知，CO 生成线的斜率为负，随着温度升高，ΔG o 越负，CO 稳定性越高。
而金属氧化物的生成线的斜率都为正，随着温度升高，ΔG o 越正，氧化物稳定性越低。
所以，碳在高温下可以用作金属氧化物的还原剂。
4. 3.（a ）对任何反应，请说明ΔG 和ΔG o 为0的意义；（b ）对于“如果反应的ΔG o 是正值，则反应不会如反应式所写的那样向右进行”的说法，谈谈你的观点5. 答：（a ）对于任何反应，ΔG （吉布斯自由能变化）是描述一个化学反应的驱动力，即可据此判断反应发生的可能性。
根据热力学第二定律可知，“在任何自发变化过程中，自由能总是减少的”。
所以，ΔG 为0说明反应过程处于平衡状态。
而ΔG o 为标准吉布斯自由能变，即物质处于标准状态时（（指定温度（273.15 K ）和压力（101.325KPa ））的生成自由能。
（b ）已知ΔG o =－RTLn K ，若ΔG o 为正值，则Ln K 必需为负值，则K <1，表明反应进行的程度很小。
4. 在埃灵罕姆图上大多数斜线的斜率为正，但是反应 的斜率为0，反应 的斜率为负，请解释原因。
第一章单组元材料热力学名词解释：1 可逆过程2 Gibbs自由能最小判据3 空位激活能4 自发磁化：5 熵：6 热力学第一定律热力学第二定律7 Richard定律填空题1 热力学第二定律指出：一个孤立系统总是由熵低的状态向熵高的状态变化，平衡状态则是具有最大熵的状态。
2 按Boltzmann方程，熵S与微观状态数W的关系式为S=klnW3 热容的定义是系统升高1K时所吸收的热量，它的条件是物质被加热时不发生相变和化学反应4 α-Fe的定压热容包括：振动热容、电子热容和磁性热容。
5 纯Fe的A3的加热相变会导致体积缩小6 Gibbs-Helmholtz方程表达式是7 铁磁性物质的原子磁矩因交换作用而排列成平行状态以降低能量的行为被称为自发磁化论述题1 根据材料热力学原理解释为什么大多数纯金属加热产生固态相变时会产生体积膨胀的效应？2 试根据单元材料的两相平衡原理推导克拉伯龙（Clapeyron）方程。
3 试用G-T图的图解法说明纯铁中的A3点相变是异常相变。
4 试画出磁有序度、磁性转变热容及磁性转变（指铁磁-顺磁转变）自由能与温度的关系曲线。
计算题1已知纯钛α/β的平衡相变温度为882O C，相变焓为4142J•mol-1，试求将β-Ti过冷到800O C时，β→α的相变驱动力2若某金属形成空位的激活能为58.2KJ•mol-1，试求在700O C下，该金属的空位浓度。
3纯Bi在0.1MPa压力下的熔点为544K。
增加压力时，其熔点以3.55/10000K•MPa-1的速率下降。
另外已知融化潜热为52.7J•g-1，试求熔点下液、固两相的摩尔体积差。
（Bi的原子量为209g•mol-1.第二章二组元相名词解释：溶体：以原子或分子作为基本单元的粒子混合系统所形成的结构相同，性质均匀的相理想溶体：在宏观上，如果组元原子（分子）混合在一起后，既没有热效应也没有体积效应时所形成的溶体。
混合物：由结构不同的相或结构相同而成分不同的相构成的体系 化合物：两种或两种以上原子组成的具有特定结构的新相 溶解度：溶体相在与第二相平衡时的溶体成分（浓度），固溶体在与第二相平衡时的溶解度也成为固溶度。
材料化学曾兆华第四章课件化学热力学(带特殊条款)化学热力学是材料化学中非常重要的一个分支，它是研究物质在恒温、恒压或恒容条件下的热力学性质和热力学过程的一门学科。
在材料化学中，化学热力学的应用非常广泛，例如在材料合成、材料加工、材料性能评价等方面都有着重要的应用。
本文将根据曾兆华教授的第四章课件，对化学热力学的基本原理和应用进行详细阐述。
一、化学热力学的基本原理1.热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是指在一个封闭系统中，能量的总量是守恒的。
这意味着能量不能被创造或者消失，只能从一种形式转换为另一种形式。
在材料化学中，热力学第一定律的应用非常广泛，例如在材料合成过程中，可以通过计算反应物的热焓和物的热焓来预测反应的热效应。
2.热力学第二定律热力学第二定律是指在一个封闭系统中，熵的增加是不可逆的。
这意味着在任何过程中，系统的熵总是趋向于增加，而不会减少。
在材料化学中，热力学第二定律的应用也非常广泛，例如在材料加工过程中，可以通过计算系统的熵变来预测加工过程的可行性。
3.热力学第三定律热力学第三定律是指在一个封闭系统中，温度趋近于绝对零度时，系统的熵趋近于一个常数。
这意味着在绝对零度时，系统的熵为零。
在材料化学中，热力学第三定律的应用可以帮助我们预测材料在低温下的热力学性质。
二、化学热力学在材料化学中的应用1.材料合成在材料合成过程中，化学热力学可以帮助我们预测反应的热效应，从而选择合适的合成方法和条件。
例如，在合成陶瓷材料时，可以通过计算反应物的热焓和物的热焓来预测反应的热效应，从而选择合适的合成温度和时间。
2.材料加工在材料加工过程中，化学热力学可以帮助我们预测加工过程的可行性。
例如，在金属加工过程中，可以通过计算系统的熵变来预测加工过程的可行性，从而选择合适的加工工艺和条件。
3.材料性能评价在材料性能评价过程中，化学热力学可以帮助我们预测材料的热力学性质。
例如，在评价材料的熔点时，可以通过计算材料的热焓和熵变来预测材料的熔点，从而评价材料的性能。
