物化材料5-1-15相变热力学

物化试题- 热力学第二定律第二章热力学第二定律一、思考题1( 指出下列公式适用范围:ΔS=nRlnp/p+ClnT/T= nRlnV/V+ClnT/T()112p2121V21答:封闭体系平衡态，不作非体积功，理想气体单纯状态变化的可逆过程。

(2)dU=TdS-pdV答:组成不变的封闭体系平衡态，不作非体积功的一切过程。

(3) dG=Vdp答:组成不变的封闭体系平衡态，不作非体积功的定温过程。

2(判断下列各题说法是否正确，并说明原因。

(1)不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。

(后者说法正确，前者错误。

例如不可逆压缩就不是自发过程)(2)凡熵增加过程都是自发过程。

(必须是孤立体系。

)(3)不可逆过程的熵永不减少。

(必须是孤立体系。

)(4)体系达平衡时熵值最大，吉布斯函数最小。

(绝热体系或孤立体系达平衡时熵最大，定温定压不作非体积功的条件下，体系达平衡时吉布斯函数最小) (5)某体系当内能、体积恒定时，ΔS,0的过程则不能发生。

(必须限制在组成不变的封闭体系中，且不作非体积功的条件下，即公式dU=TdS-pdV的适用范围。

当dU=0，dV=0时，dS=0，不可能发生dS,0的过程)(6)某体系从始态经历一个绝热不可逆过程到达终态，为了计算某些状态函数的变量，可以设计一绝热可逆过程，从同一始态出发到达同一终态。

(根据熵增原理，绝热不可逆过程ΔS,0，而绝热可逆过程的ΔS=0。

从同一始态出发，经历绝热不可逆和绝热可逆两条不同途径，不可能达到同一终态)(7)在绝热体系中，发生一个不可逆过程从状态A到达状态B，不论用什么方法，体系再也回不到原来状态。

(在绝热体系中，发生一个不可逆过程，从状态A 到状态B，ΔS,0，S,S。

仍在绝热体系中，从状态B出发，无论经历什么过程，体系熵值有BA增无减，所以回不到原来状态。

)(8)绝热循环过程一定是个可逆循环过程。

(对的。

因为绝热体系中如果发生一个可逆变化，ΔS=0，发生一个不可逆变化ΔS,0，如果在循环过程中有一步不可逆，体系熵值就增加，便回不到原来状态。

相变材料的物理化学性质分析相变材料是一种能够在温度或压力变化下发生物理或化学相变的材料。

它们具有独特的物化性质，因此在许多领域中得到广泛应用。

本文将着重分析相变材料的物理化学性质，并探讨其在实际应用中的潜力。

1. 相变材料的基本概念相变材料是一种能够在经过一定的外部刺激下从一个状态转变至另一个状态的物质。

这种物质不同于普通的单一状态物质，具有两种或多种不同的物理化学状态，可以在外部环境的影响下自由转换。

相变材料通常分为两种类型：热致形变材料和相变储存材料。

热致形变材料是一种在温度变化下变形的材料，它们通过收缩或膨胀来实现形状的改变。

相变储存材料则是一种能够通过吸收或释放热量来储存能量的材料，这种材料广泛应用于能源存储和利用领域。

2. 相变材料的物理化学性质相变材料的物理化学性质取决于其结构、成分、热力学参数等多种因素。

下面将分别从热力学、结构和电学性质三个方面详细探讨相变材料的物理化学性质。

（1）热力学性质相变材料的热力学性质是指其在相变过程中发生的能量变化。

相变材料特有的热力学性质是其在相变过程中吸收或释放的潜热。

实际应用中，相变储存材料通常是基于这种热力学性质来设计和制造的。

潜热是指相变材料在相变过程中吸收或释放的热量，这个潜热通常是很大的。

对于相变储存材料来说，他们通常被设计成可以吸收或释放大量热量的材料，以实现能量储存和利用。

（2）结构性质相变材料的结构性质是指其物质结构和形态等因素对其性质的影响。

相变材料常见的结构形态包括晶体、非晶体、气相、液相等。

材料的结构形态直接决定了其物理或化学性质，所以研究相变材料的结构性质对于深入分析其性质非常重要。

（3）电学性质相变材料的电学性质是指其在外加电场或磁场的作用下的电学响应。

相变材料具有较好的电学性质，可以应用于电子器件和存储器件等领域。

大量研究表明，相变材料对电流和电压响应都非常敏感。

3. 相变材料的应用前景相变材料具有独特的物理化学性质，这些特性使其在许多实际应用中都能发挥非常重要的作用。

1.1热力学基本概念1. 系统和环境系统（system），是热力学研究的对象。

包括指定的物质和空间。

可分为：（1）敞开系统（2）封闭系统（3）隔离系统环境是指系统以外的物质和空间。

2. 广度性质（n, V, U, H, A, G）和强度性质（T, p, H m等）3. 热和功热Q, 系统得到热量时，Q＞0，Q sy =－Q su体积功W V，系统得到体积功(被压缩)时，W V＞04. 相和相变只要物质的存在形式有任何一种物理或化学性质不同，它们便属于不同的相。

相变，是指物质从一种聚集形态转变为另一种聚集形态，包括液体的气化（vaporization），气体的液化（liquefaction），液体的凝固（freezing），固体的熔化（fusion），固体的升华（sublimation），气体的凝华，固体不同晶型间的转化（crystal form transition）等。

5. 液体的正常沸点和标准沸点液体在正常压力（101.325 kPa）下的沸点称为该液体的正常沸点；在标准压力（100 kPa）下的沸点称为该液体的标准沸点。

6. 状态函数和过程函数状态函数的特点是，其改变量只取决于系统的始态和终态，而与系统变化的途径无关。

过程函数的特点是，其正负和大小是和过程直接相关的。

7. 系统的典型变化过程：（1）定温过程：T1＝T2＝T su。

（2）定压过程：p1＝p2＝p su。

（3）定容过程：d V= 0。

系统体积始终保持恒定。

（4）绝热过程：Q = 0。

（5）对抗恒外压过程：p su＝常数。

气体向真空的膨胀过程属于对抗恒外压过程. （6）循环过程：系统经多次变化后又回到原来的始态，即系统的终态和始态是同一状态。

对于循环过程，所有状态函数的改变值一定为0。

1.2体积功的计算几种典型过程的体积功：（1）定容过程：（2）对抗恒定外压膨胀过程：3）气体自由膨胀过程：（4）定温准静态膨胀过程（p＝p su）：给出了体积功计算实例两个：(1)有状态方程的(2)化学反应的1.4可逆途径与可逆过程多个相继的过程称为途径。

材料常用物化指标目录玻璃化温度 (2)热膨胀系数 (3)摩尔体积 (4)体积模量 (4)弹性模量 (4)泊松比 (6)电阻率 (7)介电常数 (8)体积电阻率 (12)拉伸强度 (12)拉伸模量 (12)断裂伸长率 (13)弯曲强度 (13)热变形温度 (13)摩擦系数 (14)抗压强度 (14)抗拉强度 (16)冲击韧性 (17)疲劳强度 (18)冲击强度 (23)吸水率 (25)屈服强度 (25)弯曲模量 (27)压缩强度 (28)介电损耗 (31)肖氏硬度 (31)巴氏硬度 (32)玻璃化温度基本信息[1]品名:玻璃化温度英文名称：glass transition temperature说明:高聚物由高弹态转变为玻璃态的温度，指无定型聚合物（包括结晶型聚合物中的非结晶部分）由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度，是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度，通常用Tg表示。

没有很固定的数值，往往随着测定的方法和条件而改变。

高聚物的一种重要的工艺指标。

在此温度以上，高聚物表现出弹性；在此温度以下，高聚物表现出脆性，在用作塑料、橡胶、合成纤维等时必须加以考虑。

如聚氯乙烯的玻璃化温度是80℃。

但是，他不是制品工作温度的上限。

比如，橡胶的工作温度必须在玻璃化温度以上，否则就失去高弹性。

测量方法1、利用体积变化的方法2、利用热力学性质变化的方法3、利用力学性质变化的方法4、利用电磁性质变化的方法转变温度玻璃化转变温度Tg是材料的一个重要特性参数，材料的许多特性都在玻璃化转变温度附近发生急剧的变化。

以玻璃为例，在玻璃化转变温度，由于玻璃的结构发生变化，玻璃的许多物理性能如热容、密度、热膨胀系数、电导率等都在该温度范围发生急剧变化。

根据玻璃化转变温度可以准确制定玻璃的热处理温度制度。

对高聚物而言，它是高聚物从玻璃态转变为高弹态的温度，在玻璃化转变温度时，高聚物的比热容、热膨胀系数、粘度、折光率、自由体积以及弹性模量等都要发生一个突变。

物化练习（热⼒学第⼆定律）厦门⼤学物化试题物理化学练习(热⼒学第⼆定律2006.4)⼀、选择题 (共18题)1.公式dG = -SdT + Vdp 可适⽤下述哪⼀过程:(A) 298K 、101325Pa 下的⽔蒸发过程 (B) 理想⽓体真空膨胀 (C) 电解⽔制取氢(D) N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g)未达平衡2.理想⽓体在等温条件下，经恒外压压缩⾄稳定，此变化中的体系熵变 S 体及环境熵变S环应为：3. 在101.3 kPa 下,110C 的⽔变为110C ⽔蒸⽓吸热Q p ,在该相变过程中下列哪个关系式不成⽴？()(A) S 体 > 0 (B) S 环不确定 (C) S 体 + S 环〉0 (D)S 环 < 04. 某体系分A,B 两部分，这两部分的热⼒学概率分别为A 和B ,则整个体系的微观状态数与 A , B 的关系为：( )(A ) = A B ( B ) = B / A (C)= A + B( D )= B — A5.下列对物质临界点性质的描述哪⼀个是错误的( )(A) 液相摩尔体积与⽓相摩尔体积相等 (B) 液相与⽓相的临界⾯消失(C) 汽化热为零(D) 固、液、⽓三相共存6.2 mol 液态苯在其正常沸点(353.2 K)和101.325 kPa 下蒸发为苯蒸⽓，该过程的△vap F等于( )(A) 23.48 kJ (B) 5.87 kJ (C)2.94 kJ(D) 1.47 kJ7.下列四种表述：(1) 等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变△ S = △ H 相变/T 相变(2) 体系经历⼀⾃发过程总有dS > 0(3) ⾃发过程的⽅向就是混乱度增加的⽅向(A)S 体 > 0 , S 环 < 0(C) S 体 > 0 , S 环=0 (B)S 体 < 0 , S 环〉0(D) S 体 < 0 , S 环=0(4) 在绝热可逆过程中，体系的熵变为零两者都不正确者为： (A)(1) ，(2)(B) (3)，(4) (C) (2)， (3)(D) (1)， (4)8.将氧⽓分装在同⼀⽓缸的两个⽓室内,其中左⽓室内氧⽓状态为p 1=101.3 kPa , V 1=2dm 3,p 2=101.3 kPa,V 2=1 dm 3,T 2=273.2 K ；现将⽓室中间的隔板抽掉分混合。

1 热力学第一定律1.1 重点与难点严格区分状态函数与非状态函数（Q 、W ），并熟练掌握状态函数的数学特征 状态的定义，状态函数性质及数学特征。

体系始终态一旦确定，其状态函数改变量可通过设计途经而求算。

体系状态发生变化，其状态函数值可能发生变化，但并不一定全部状态函数都一定发生变化。

求算过程的热与功，不能随意设计途径。

唯有在特定条件下 Q,W 能与状态函数改变量相关联（如等压无其他功 Q p =ΔH ），才与途径无关。

体系状态函数具备五个数学特征。

1.1.1 热力学第一定律数学表达式及其在理想气体中的应用表达式()'V UQ W Q W W ∆=-=-+，只适用于封闭体系，随着条件变化，存在 ΔU 与 Q 、W 之间的转换关系。

一定量理想气体 U 和 H ，均决定于温度（但若有相变发生，或并非自始至终为理想气体，则不属此列）。

故它无论发生 p,V 怎样变化，只要有 T 变化，可直接引用2211T T vm pm T T U nC dTH nC dT∆=∆=⎰⎰或 。

弄清节流过程与绝热过程的区别。

明确理想气体绝热可逆过程方程与状态方程的实质；前者指某过程进行中各参量间的关系，后者指体系达平衡状态时各参量间的关系。

在 p ～V 图上绝热线的陡度比等温线的大，两线只能相交一点。

自同一始态出发，经绝热可逆与绝热不可逆过程是不能达到相同的终态，但计算绝热体积功时可用同一式：,1122,(1p m a V mC p V p V W C γγγ-==-为热容商，即）1.1.2 掌握比较热力学可逆过程与不可逆过程的定义，特点。

热力学第一定律在热化学中的应用热总值不变定律，意味着固定始终且指定同一条件（全部恒压，或全部恒容，决非恒压恒容混相）下，ΔH 或 ΔU 可自设计各步途径热值之加和而求算。

基尔霍夫(Kirchhoff)定律：()()2121T r m r m Tr pm H T H T C dT θθ∆=∆+⎰∆ 有积分号"∫"意指可逆，故中间若有相变，则另添加焓变值。

物化相平衡知识点总结一、相变的基本概念1. 相和相变相是物质的几何结构和微观结构的基本要素，包括固态、液态和气态。

当物质处于不同的相之间，会发生相变。

相变是指物质由一种相转化为另一种相的过程，包括凝固、融化、升华、凝聚等。

2. 相变的热力学描述相变是伴随着热量的吸收或释放的过程。

在相变过程中，物质的内能不发生改变，热量的吸收或释放表现为相变潜热。

相变的热力学描述可以用热力学参数如热力学势函数、熵等来描述。

3. 相变的动力学过程相变是一个动力学过程，通过固液相变作为例子，可以用凝固和融化作为相变的动态过程的例子来描述。

凝固是液体转变为固体的过程，而融化则是固体转变为液体的过程。

这些过程受到温度、压力和物质的性质等因素的影响。

二、相变的平衡条件与方向1. 平衡条件相变达到平衡时，涉及的热力学参数如化学势、温度、压力等达到平衡状态。

在等温等压条件下，固液平衡和液气平衡时的热力学条件可以用相图来描述。

2. 方向性相变的方向性取决于温度、压力等条件，以及物质的性质。

通过熔点和沸点来描述相变的方向性，其中熔点是固液相变的温度，而沸点则是液气相变的温度。

三、气液平衡及其相关知识1. 气液平衡的热力学描述气液平衡是指气体和液体达到平衡状态的过程。

这种平衡状态受温度和压力等条件的影响，可以用物理化学参数如亨利定律、拉瓦定律等来描述。

2. 气液平衡条件气液平衡的条件包括温度、压力以及物质的性质，控制这些条件可以改变气液平衡达到的状态。

3. 蒸馏和凝结蒸馏是利用液体和气体的不同沸点来实现分离的过程，而凝结则是将气体转变为液体的过程。

这些过程都是气液平衡的重要应用。

四、物化相平衡的应用1. 材料应用物化相平衡在材料科学领域有着重要应用，例如金属材料的固溶体和析出相平衡、陶瓷材料的烧结过程等，这些过程都是利用相变达到平衡状态的过程。

2. 化学反应在化学反应中，物质的相变也是一个重要的过程，例如气体的吸收和析出等。

控制相变的过程可以影响化学反应的进行。

5℃左右的相变材料
摘要：
1.相变材料的定义与特点
2.5℃左右的相变材料的应用领域
3.5℃左右的相变材料的优势与局限性
正文：
相变材料是一种具有特殊物理性质的材料，当温度发生变化时，这类材料可以吸收或释放大量的热量，这种现象称为相变。

在众多相变材料中，5℃左右的相变材料因其独特的性能和广泛的应用领域而备受关注。

5℃左右的相变材料通常被用于制作热管理器件，如散热器、热交换器等。

这是因为当这类材料在5℃左右发生相变时，其热导率和比热容会发生显著变化，从而实现高效的热传输。

此外，5℃左右的相变材料还可以用于制作节能建筑材料、生物医疗器件以及电子器件等。

5℃左右的相变材料在实际应用中具有很多优势。

首先，它们可以实现高效的热传输，从而提高系统的热效率。

其次，这类材料具有较大的相变潜热，可以吸收或释放大量的热量，使得系统在温度波动时能够保持稳定。

最后，5℃左右的相变材料具有较低的成本和较好的环境适应性，易于推广应用。

然而，5℃左右的相变材料也存在一些局限性。

首先，其相变温度通常较为固定，对于不同应用场景可能需要进行定制化设计。

其次，部分相变材料在相变过程中可能会产生一定的压力，对系统的密封性要求较高。

最后，长期使用可能导致相变材料的性能下降，影响系统的稳定性。

总之，5℃左右的相变材料具有独特的物理性质和广泛的应用领域，同时亦
存在一定的局限性。