材料热力学
年 秋 季学期研究生课程考试试题
考 试 科 目:材料热力学与动力学 学院
学生所在院(系):材料学院、航天学院 学号 学生所在学科:材料学、材料加工工程 姓名 (* 题签与答题纸一起上交)
一、仔细阅读下列论述,判断正误,如果错误,请说明该论述违反了哪些热力学原理,并给出正确的论述。(18分)
1.材料(封闭系统)在T=T0温度发生二级相变,
(1)在相变温度T0,高温相的体积总是比低温相大
(2)在相变温度T0,高温相的熵比低温相大
(3)在相变温度T0,高温相的热容与低温相相同
(4)在相变温度T0,高温相的Gibbs自由能比低温相小
2. 合金中每一组元的化学位相等。
3.封闭体系中出现耗散结构。
二、(1)已知某一相的Gibbs自由能表达式为: = a + bT + cT ln T + ∑ d n GT n ,请导出该相的焓(H)、熵(S)和定压热容(Cp)的表达式。(6分)
(2)请画出以G为纵轴、T为横轴的固态纯组元的G-T曲线的示意图。(4分)
三、 在相同温度和压力下,与金刚石(diamond)相比,碳的另一种同素异构体石墨(graphite)的密度低、熵值(S)高。
(1)请在P-T相图上,示意画出石墨和金刚石的相界,并说明理由。(6分)。
(2)并请解释为什么高压下石墨有可能转变为金刚石。(4分)。
四、简答题:
(1) 请说明晶界偏析的平行线法则。(5分)
(2) 简述Calphad的三要素及其主要功能。(5分)
(3)请解释Onsager倒易关系、最小熵产生原理。(5分)
五、A-B二元相图如下图所示,
(1) 判断A-B固溶体α的性质、溶体组元间的相互作用能。(6分)
(2) 假设A-B两组元形成正规溶体,请推导出溶体中A组元的活度与成分的关系。(6分)
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