材料热力学与固态相变研究生试题-20131115

西南交通大学研究生2013 －2014 学年第(II)学期考试试卷

课程代码 0805021202a 课程名称 材料热力学与固态相变 考试时间 90 分钟

密封装订线 题号 得分

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总成绩 名 姓 线 订 装 封号密 学 线 订 装系封 密 院 阅卷教师签字：

材料热力学部分

一、 基本概念题（请按照热力学与材料科学的基本理论正确叙述下列概念（对））（30分，每题10分） 1、 拉乌尔定律 2、 热焓与熵 3、 化学位与物相平衡 1

二、 简答题（30分，每题10分）

1、

假设有一孤立体系：10摩尔处于-10℃的过冷水，在一个大气压下，将自发转变为固态冰，同时放出结晶潜热使体系升温（没有热量损失），欲计算转变结束时，该体系的最终温度，若为两相共存，则如何计算水和冰的比例（摩尔比），请设计计算框图。（假定已知水的结晶潜热、液态水和固态冰的恒压比热容，不用计算。）

2、

若A、B两组元可以形成稳定的中间相（即合金化合物AnBm），请根据热力学理论，解释端际固溶体（A固溶B或B固溶A）的最大溶解度与合金化合物AnBm的稳定性之间的定性关系。

2

3、

根据体系与环境的关系，简单说明何为开放体系、何为封闭体系，何为孤立体系？

三、 综合分析题（40分，每题20分）

1、计算下列反应在598.15K能够发生的临界（ΔrGm(p,T)=0）氢气分压p(H2)（总的气压PΘ为1.13*105Pa）。 Ti（S）+H2（g）-----→ TiH2（S） 假设该反应可以正向进行，那么对于此反应，它的吉布斯自由能的表达式如下： ????rGm(T)??rHm(T)?T?rSm(T)...(2)(p?)?rGm(p,T)??rG(T)?RTlnK,其中K?...(1)p(H2)?m?? ? rHm(T)??rHm(298.15K)??TT298.15K?rCp,mdT...(3)（基希霍夫公式） ??(T)??rSm(298.15K)?? ?rSm298.15K?rCp,mTdT...(4)Cp，m（B）=a+b*10-3T

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表1 H2、Ti、TiH2的热力学基本参数 各物质的热力学参数 Ti(s) H2(g) a b HΘ (298.15K) (KJ/mol) SΘ(298.15K)(J/℃-1.mol)

TiH2(s) 27.2 49.4 -76.1 31.1 21.4 11.8 0 32.0 27.3 3.3 0 130.7

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2、 单相体系热力学计算（误差在±50K以内15分，±5K以内

18分，±0.5K以内19分，±,0.05K以内20分）（要求列出详细计算过程）

某液态金属的蒸气压随温度变化的关系式为： lgp（atm）=（-6600/T）-1.0 lgT + 9 其固体的蒸气压随温度的变化关系为： lgp（atm）=（-6700/T）-0.9 lgT + 9

求：（1）在一个大气压下该液态金属的沸点（大于1000K）；

（2）三相点温度（小于1000K）。

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