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热力学 知识点总结

热力学 知识点总结
热力学 知识点总结

热处理总结

二、纯金属的结晶

重点内容:均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系;细化晶粒的方法,铸锭三晶区的形成机制。

基本内容:结晶过程、阻力、动力,过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷;结晶的热力学条件和结构条件,非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。

相起伏:液态金属中,时聚时散,起伏不定,不断变化着的近程规则排列的原子集团。 过冷度:理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。

变质处理:在浇铸前往液态金属中加入形核剂,促使形成大量的非均匀晶核,以细化晶粒的方法。 过冷度与液态金属结晶的关系:液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看,没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 T R k ?∝1可知当过冷度T

?为零时临界晶核半径R k 为无穷大,

临界形核功(2

1

T G ?∝

?)也为无穷大。临界晶核半径R k 与临界形核功为无穷大时,无法形核,所以

液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷度,所以液态金属结晶需要过冷度。

细化晶粒的方法:增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。

铸锭三个晶区的形成机理:表面细晶区:当高温液体倒入铸模后,结晶先从模壁开始,靠近模壁一层的液体产生极大的过冷,加上模壁可以作为非均质形核的基底,因此在此薄层中立即形成大量的晶核,并同时向各个方向生长,形成表面细晶区。柱状晶区:在表面细晶区形成的同时,铸模温度迅速升高,液态金属冷却速度减慢,结晶前沿过冷都很小,不能生成新的晶核。垂直模壁方向散热最快,因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。中心等轴晶区:随着柱状晶的生长,中心部位的液体实际温度分布区域平缓,由于溶质原子的重新分配,在固液界面前沿出现成分过冷,成分过冷区的扩大,促使新的晶核形成长大形成等轴晶。由于液体的流动使表面层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。

三、二元合金的相结构与结晶 重点内容:杠杆定律、相律及应用。

基本内容:相、匀晶、共晶、包晶相图的结晶过程及不同成分合金在室温下的显微组织。合金、成分过冷;非平衡结晶及枝晶偏析的基本概念。

相律:f = c – p + 1其中,f 为 自由度数,c 为 组元数,p 为 相数。

伪共晶:在不平衡结晶条件下,成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金也可能得到全部共晶组织,这种共晶组织称为伪共晶。

合金:两种或两种以上的金属,或金属与非金属,经熔炼或烧结、或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。

合金相:在合金中,通过组成元素(组元)原子间的相互作用,形成具有相同晶体结构与性质,并以明确界面分开的成分均一组成部分称为合金相。

四、铁碳合金

重点内容:铁碳合金的结晶过程及室温下的平衡组织,组织组成物及相组成物的计算。

基本内容:铁素体与奥氏体、二次渗碳体与共析渗碳体的异同点、三个恒温转变。

钢的含碳量对平衡组织及性能的影响;二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体相对量的计算;五种渗

碳体的来源及形态。

奥氏体与铁素体的异同点:

相同点:都是铁与碳形成的间隙固溶体;强度硬度低,塑性韧性高。

不同点:铁素体为体心结构,奥氏体面心结构;铁素体最高含碳量为0.0218%,奥氏体最高含碳量为

2.11%,铁素体是由奥氏体直接转变或由奥氏体发生共析转变得到,奥氏体是由包晶或由液相直接析出的;

存在的温度区间不同。

三、Fe—Fe3C相图,结晶过程分析及计算

1. 分析含碳0.53~0.77%的铁碳合金的结晶过程,并画出结晶示意图。

①点之上为液相L;①点开始L

→γ;②点结晶完毕;②~③点

之间为单相γ;

③点开始γ→α转变;④点开始γ→P共析转变;室温下显微组织为α+ P。

结晶示意图:

2. 计

算室

温下

亚共

析钢

(含碳量为x)的组织组成物的相对量。

组织组成物为α、P,相对量为:

P P W x W -=?--=

1 W , %1000218.077.00218.0α或 %1000218

.077.077.0?--=x

W α

3.

分析含碳0.77~2.11%的铁碳合金的结晶过程。

①点之上为液相L ;①点开始L →γ;①~②之间为L+γ;②点结晶完毕;②~③点之间为单相γ;③点开始γ→Fe 3C 转变;④点开始γ→ P 共析转变;室温下显微组织为P + Fe 3C 。

结晶过程示意图。

4.

计算室温下过共析钢(含碳量为x )的组织组成物的相对量。

组织组成物为P 、Fe 3C Ⅱ,相对量为:

P C Fe P W x W -=?--=

∏1 W , %10077.069.669.63或 %10077

.069.677

.03?--=x W C Fe

5.

分析共析钢的结晶过程,并画出结晶示意图。

①点之上为液相L ;①点开始L →γ;②点结晶完毕;②~③点之间为单相γ;③点γ→ P 共析转变;室温下显微组织为P 。

结晶示意图:

6. 计算含碳3.0%铁碳合金室温下组织组成物及相组成物的相对量。 含碳

3.0%的亚共晶白口铁室温下组织组成物为

P 、Fe 3C

,相对量为:

%

4.13 W , %0.46%100W 77.069.611.269.6%4.591 W , %6.40%10011

.23.411

.20.3γ Fe γ γ 3=-==??--==-==?--=

P C P Ld Ld W W W W W Ⅱ

相组成物为F 、Fe 3C ,相对量为:

%2.551F , %8.44%10069

.60

.333=-==?=

C Fe C Fe W W 7.

相图中共有几种渗碳体?说出各自的来源及形态。

相图中共有五种渗碳体: Fe 3C Ⅰ、Fe 3C Ⅱ 、Fe 3C Ⅲ 、Fe 3C 共析、Fe 3C 共晶 ;

Fe 3C Ⅰ:由液相析出,形态连续分布(基体); Fe 3C Ⅱ:由奥氏体中析出,形态网状分布; Fe 3C Ⅲ:由铁素体中析出,形态网状、短棒状、粒状分布在铁素体的晶界上;Fe 3C 共析:奥氏体共析转变得到,片状;Fe 3C 共晶:液相共晶转变得到,粗大的条状。

8.

计算室温下含碳量为x 合金相组成物的相对量。

相组成物为α、Fe 3C ,相对量为:

C Fe C Fe W x

W 331 W , %10069

.6-=?=

α 9. Fe 3C ?的相对量:%1003

.469.63

.43?--=

I x W C Fe 当x=6.69时Fe 3C ? 含量最高,最高百分量为: %100%10069

.669

.63=?=

I C Fe W

10.

过共析钢中Fe 3C Ⅱ 的相对量:%6.2277

.069.677

.03=--=

x W C Fe

当x=2.11时Fe 3C Ⅱ含量最高,最高百分量为: %6.2277

.069.677

.011.23=--=

∏C Fe W 11. Fe 3C Ⅲ 的相对量计算:%10069

.63?=

I ∏x

W C Fe 当x=0.0218时Fe 3C Ⅲ含量最高,最高百分量为:%33.0%10069

.60218

.03=?=

I ∏C Fe W 12. 共析渗碳体的相对百分量为:%2.11%1000218.069.60218

.077.03=?--=

C Fe W 13. 共晶渗碳体的相对百分量为:%8.47%11

.269.611

.230.43=?--=

C Fe W 14. 说出奥氏体与铁素体的异同点。

相同点:都是铁与碳形成的间隙固溶体;强度硬度低,塑性韧性高。

不同点:铁素体为体心结构,奥氏体面心结构;铁素体最高含碳量为0.0218%, 奥氏体最高含碳量为2.11%,铁素体是由奥氏体直接转变或由奥氏体发生共析转变得到,奥氏体是由包晶或由液相直接析出的;存在的温度区间不同。

15. 说出二次渗碳体与共析渗碳体的异同点。 相同点:都是渗碳体,成份、结构、性能都相同。

不同点:来源不同,二次渗碳体由奥氏体中析出,共析渗碳体是共析转变得到的;形态不同二次渗碳体成网状,共析渗碳体成片状;对性能的影响不同,片状的强化基体,提高强度,网状降低强度。

16.

说明三个恒温转变,画出转变特征图

包晶转变(L B +δ

H

γJ )含碳量0.09%~0.53%范围的铁碳合金,于HJB 水平线(1495℃)

均将通过包晶转变,形成单相奥氏体。

共晶转变(L

C γE +Fe 3C)含碳放2.11%一6.69%范围的铁碳合金,于ECF 平线上(1148℃)

均将通过共晶转变,形成奥氏体和渗碳体两相混合的共晶体,称为菜氏体(Ld)。

共析转变(γS

αP +Fe 3C );含碳虽超过0.02%的铁碳合金,于PSK 水平线上(727℃)

均将通过共析转变,形成铁素体和渗碳体两相混合的共析体,称为珠光体(P )。 转变特征图 包晶转变:

共晶转变: 共析转变:

各点成分为(C%):B:0.53 ;H:0.09;J:0.17;C:4.3;E:2.11 S:0.77;P:0.0218。

五、固态下互不溶解的三元共晶相图的投影图如图所示。

1.说出图中各点(M、N、P、E)室温下的显微组织。

M:B+(B+C)+(A+B+C);N:(A+B)+(A+B+C);

P:C+(A+B+C);E:(A+B+C)。

2.求出E点合金室温下组织组成物的相对量和相组成物的相对量。

E点合金室温下组织组成物的相对量(A+B+C)为100%

相组成物的相对量为:

W A=Ea/Aa×100%

W B=Eb/Bb×100%

W C=Ec/Cc×100%

A

3.分析M点合金的结晶过程。

先从液相中结晶出B组元,当液相成分为K时,发生二元共晶转变,转变产物为(B+C),当液相成分为E时,发生三元共晶转变,转变产物为(A+B+C)。室温下的显微组织为:B+(B+C)+(A+B+C)。

六、固态下互不溶解的三元共晶相图的投影图如图所示。

A B

A%

e3

1.确定出E点合金A、B、C三个组元的化学成分。

2.计算E点合金组织组成物的相对量

3.计算E点合金相组成物的相对量

4. E 点合金的化学成分与相组成物相对量之间有什么关系?为什么?

A

A% F e 3 1、 A 、B 、C 三个组元的化学成分为:A=Ca% ,B=Ab% ,C=Bc% 2、E 点合金组织组成物的相对量为:W (A +B +C)=100%

3、E 点合金相组成物的相对量为:%100?=AH EH W A

,%100?=BF

EF W B , %100?=CD

ED W C

4、E 点合金的化学成分与相组成物相对量是相等的,即:Ca=EH/AH ,Ab=EF/BF ,

Bc=ED/CD 。因为三个组元在固态下互不溶解,都已纯金属的形成存在,所以三个相(A 、B 、C )的相对量就应该等于其各自的化学成分。

二十三、什么是过冷度?为什么金属结晶一定要有过冷度? 过冷度:理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。

液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看,没有过冷度结晶就没有趋动力。根据

T R k ?∝1可知当过冷度T

?为零时临界晶核半径R k 为无穷大,临界形核功(2

1

T G ?∝

?)

也为无穷大。临界晶核半径R k 与临界形核功为无穷大时,无法形核,所以液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷度,所以液态金属结晶需要过冷度。 二十四、简述铸锭三个晶区的形成机理。

表面细晶区:当高温液体倒入铸模后,结晶先从模壁开始,靠近模壁一层的液体产生极大的过冷,加上模壁可以作为非均质形核的基底,因此在此薄层中立即形成大量的晶核,并同时向各个方向生长,形成表面细晶区。柱状晶区:在表面细晶区形成的同时,铸模温度迅速升高,液态金属冷却速度减慢,结晶前沿过冷都很小,不能生成新的晶核。垂直模壁方向散热最快,因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。中心等轴晶区:随着柱状晶的生长,中心部位的液体实际温度分布区域平缓,由于溶质原子的重新分配,在固液界面前沿出现成分过冷,成分过冷区的扩大,促使新的晶核形成长大形成等轴晶。由于液体的流动使表面

层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。

工程热力学知识点总结

工程热力学大总结 '

… 第一章基本概念 1.基本概念 热力系统:用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来,这种人为分隔的研究对象,称为热力系统,简称系统。 边界:分隔系统与外界的分界面,称为边界。 外界:边界以外与系统相互作用的物体,称为外界或环境。 闭口系统:没有物质穿过边界的系统称为闭口系统,也称控制质量。 ) 开口系统:有物质流穿过边界的系统称为开口系统,又称控制体积,简称控制体,其界面称为控制界面。 绝热系统:系统与外界之间没有热量传递,称为绝热系统。 孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换,称为孤立系统。 单相系:系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系:由两个相以上组成的系统称为复相系,如固、液、气组成的三相系统。 单元系:由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系:由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 } 均匀系:成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系:成分和相在整个系统空间呈非均匀分布,称非均匀系。 热力状态:系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况,称为工质的热力状态,简称为状态。 平衡状态:系统在不受外界影响的条件下,如果宏观热力性质不随时间而变化,系统内外同时建立了热的和力的平衡,这时系统的状态称为热力平衡状态,简称为平衡状态。 状态参数:描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度(T)、压力(P)、比容(υ)或密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。 基本状态参数:在工质的状态参数中,其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来,称为基本状态参数。

材料力学知识点总结教学内容

材料力学总结一、基本变形

二、还有: (1)外力偶矩:)(9549 m N n N m ?= N —千瓦;n —转/分 (2)薄壁圆管扭转剪应力:t r T 22πτ= (3)矩形截面杆扭转剪应力:h b G T h b T 32max ;β?ατ= =

三、截面几何性质 (1)平行移轴公式:;2A a I I ZC Z += abA I I c c Y Z YZ += (2)组合截面: 1.形 心:∑∑=== n i i n i ci i c A y A y 1 1 ; ∑∑=== n i i n i ci i c A z A z 1 1 2.静 矩:∑=ci i Z y A S ; ∑=ci i y z A S 3. 惯性矩:∑=i Z Z I I )( ;∑=i y y I I )( 四、应力分析: (1)二向应力状态(解析法、图解法) a . 解析法: b.应力圆: σ:拉为“+”,压为“-” τ:使单元体顺时针转动为“+” α:从x 轴逆时针转到截面的 法线为“+” ατασσσσσα2sin 2cos 2 2 x y x y x --+ += ατασστα2cos 2sin 2 x y x +-= y x x tg σστα-- =220 22 min max 22 x y x y x τσσσσσ+??? ? ? ?-±+= c :适用条件:平衡状态 (2)三向应力圆: 1max σσ=; 3min σσ=;2 3 1max σστ-= x

(3)广义虎克定律: [])(13211σσνσε+-=E [] )(1 z y x x E σσνσε+-= [])(11322σσνσε+-=E [] )(1 x z y y E σσνσε+-= [])(12133σσνσε+-=E [] )(1 y x z z E σσνσε+-= *适用条件:各向同性材料;材料服从虎克定律 (4)常用的二向应力状态 1.纯剪切应力状态: τσ=1 ,02=σ,τσ-=3 2.一种常见的二向应力状态: 22 3122τσσ σ+?? ? ??±= 2234τσσ+=r 2243τσσ+=r 五、强度理论 *相当应力:r σ 11σσ=r ,313σσσ-=r ,()()()][2 12 132322214σσσσσσσ-+-+-= r σx σ

热力学复习知识点汇总

概 念 部 分 汇 总 复 习 第一章 热力学的基本规律 1、热力学与统计物理学所研究的对象:由大量微观粒子组成的宏观物质系统 其中所要研究的系统可分为三类 孤立系:与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统; 闭系:与外界有能量交换但没有物质交换的系统; 开系:与外界既有能量交换又有物质交换的系统。 2、热力学系统平衡状态的四种参量:几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量。 3、一个物理性质均匀的热力学系统称为一个相;根据相的数量,可以分为单相系和复相系。 4、热平衡定律(热力学第零定律):如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡,它们彼此也处在热平衡. 5、符合玻意耳定律、阿氏定律和理想气体温标的气体称为理想气体。 6、范德瓦尔斯方程是考虑了气体分子之间的相互作用力(排斥力和吸引力),对理想气体状态方程作了修正之后的实际气体的物态方程。 7、准静态过程:过程由无限靠近的平衡态组成,过程进行的每一步,系统都处于平衡态。 8、准静态过程外界对气体所作的功:,外界对气体所作的功是个过程量。 9、绝热过程:系统状态的变化完全是机械作用或电磁作用的结果而没有受到其他影响。绝热过程中内能U 是一个态函数: A B U U W -= 10、热力学第一定律(即能量守恒定律)表述:任何形式的能量,既不能消灭也不能创造,只能从一种形 式转换成另一种形式,在转换过程中能量的总量保持恒定;热力学表达式:Q W U U A B +=-;微分 形式:W Q U d d d += 11、态函数焓H :pV U H +=,等压过程:V p U H ?+?=?,与热力学第一定律的公式一比较 即得:等压过程系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加量。 12、焦耳定律:气体的内能只是温度的函数,与体积无关,即)(T U U =。 13.定压热容比:p p T H C ??? ????=;定容热容比:V V T U C ??? ????= 公式:nR C C V p =- 14、绝热过程的状态方程: const =γpV ;const =γ TV ; const 1 =-γ γT p 。 15、卡诺循环过程由两个等温过程和两个绝热过程组成。正循环为卡诺热机,效率2 11T T - =η,逆循环 为卡诺制冷机,效率为2 11T T T -= η (只能用于卡诺热机)。 16、热力学第二定律:克劳修斯表述:不可能把热量从低温物体传到高温物体 而不引起其他变化(表明热传导过程是不可逆的); 开尔文(汤姆孙)表述:不可能从单一热源吸收热量使之完全变成有用的功而不引起其他变化(表明功变热的过程是不可逆的); 另一种开氏表述:第二类永动机不可能造成的。 17、无摩擦的准静态过程是可逆过程。 18、卡诺定理:所有工作于两个一定温度T 1与T 2之间的热机,以可逆机的效率为最高。并且所有的可逆机 的效率η都相等21 1T T - =η ,与工作物质无关,只与热源温度有关。 19、热机的效率:1 21Q Q -=η,Q 1为热机从高温热源吸收的热量,Q 2 为热机在低温热源放出的热量。 20、克劳修斯等式与不等式:02 211≤+T Q T Q 。 21、可逆热力学过程0=?T dQ ,不可逆热力学过程0

热力学与统计物理第二章知识总结

§2.1内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分 热力学函数中的物态方程、内能和熵是基本热力学函数,不仅因为它们对应热力学状态描述第零定律、第一定律和第二定律,而且其它热力学函数也可以由这三个基本热力学函数导出。 焓:自由能: 吉布斯函数: 下面我们由热力学的基本方程(1) 即内能的全微分表达式推导焓、自由能和吉布斯函数的全微分 焓、自由能和吉布斯函数的全微分 o焓的全微分 由焓的定义式,求微分,得, 将(1)式代入上式得(2) o自由能的全微分 由得 (3) o吉布斯函数的全微分 (4)

从方程(1)(2)(3)(4)我们容易写出内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分dU,dH,dF,和dG独立变量分别是S,V;S,P;T,V和T,P 所以函数U(S,V),H(S,P),F(T,V),G(T,P)就是我们在§2.5将要讲到的特性函数。下面从这几个函数和它们的全微分方程来推出麦氏关系。 二、热力学(Maxwell)关系(麦克斯韦或麦氏) (1)U(S,V) 利用全微分性质(5) 用(1)式相比得(6) 再利用求偏导数的次序可以交换的性质,即 (6)式得(7) (2) H(S,P) 同(2)式相比有 由得(8) (3) F(T,V)

同(3)式相比 (9) (4) G(T,P) 同(4)式相比有 (10) (7),(8),(9),(10)式给出了热力学量的偏导数之间的关系,称为麦克斯韦(J.C.Maxwell)关系,简称麦氏关系。它是热力学参量偏导数之间的关系,利用麦氏关系,可以从以知的热力学量推导出系统的全部热力学量,可以将不能直接测量的物理量表示出来。例如,只要知道物态方程,就可以利用(9),(10)式求出熵的变化,即可求出熵函数。 §2.2麦氏关系的简单应用 证明 1. 求 选T,V为独立变量,则内能U(T,V)的全微分为 (1) 熵函数S(T,V)的全微分为( 2)

材料力学主要知识点归纳

材料力学主要知识点 一、基本概念 1、构件正常工作的要求:强度、刚度、稳定性。 2、可变形固体的两个基本假设:连续性假设、均匀性假设。另外对于常用工程材料(如钢材),还有各向同性假设。 3、什么是应力、正应力、切应力、线应变、切应变。 杆件截面上的分布内力集度,称为应力。应力的法向分量σ称为正应力,切向分量τ称为切应力。 杆件单位长度的伸长(或缩短),称为线应变;单元体直角的改变量称为切应变。 4、低碳钢工作段的伸长量与荷载间的关系可分为以下四个阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。 5、应力集中:由于杆件截面骤然变化(或几何外形局部不规则)而引起的局部应力骤增现象,称为应力集中。 6、强度理论及其相当应力(详见材料力学ⅠP229)。 7、截面几何性质 A 、截面的静矩及形心 ①对x 轴静矩?=A x ydA S ,对y 轴静矩?=A y xdA S ②截面对于某一轴的静矩为0,则该轴必通过截面的形心;反之亦然。 B 、极惯性矩、惯性矩、惯性积、惯性半径 ① 极惯性矩:?=A P dA I 2ρ ② 对x 轴惯性矩:?= A x dA y I 2,对y 轴惯性矩:?=A y dA x I 2 ③ 惯性积:?=A xy xydA I ④ 惯性半径:A I i x x =,A I i y y =。 C 、平行移轴公式: ① 基本公式:A a aS I I xc xc x 22++=;A b bS I I yc yc y 22++= ;a 为x c 轴距x 轴距离,b 为y c 距y 轴距离。 ② 原坐标系通过截面形心时A a I I xc x 2+=;A b I I yc y 2+=;a 为截面形心距x 轴距离, b 为截面形心距y 轴距离。 二、杆件变形的基本形式 1、轴向拉伸或轴向压缩: A 、应力公式 A F = σ B 、杆件伸长量EA F N l l =?,E 为弹性模量。

中考物理专题热学复习总结

热学复习总结 一、知识网络 二、重、难点知识分析 1、晶体与非晶体熔化过程分析 晶体吸收热量,温度上升,但状态不变,直到达到熔点;达到熔点后,继续吸热,开始熔化,但温度不变,直到全部熔化。非晶体在整个吸热过程,温度逐渐上升,物体状态逐渐由固态变为液态。二者主要区别是:熔化时,晶体温度不变,非晶体温度上升;越来越多的晶体迅速变为液态,所有受热非晶体缓慢地由固态变为液态(相对),要经历半固半液的中 间状态。 2、晶体熔化、凝固的条件和液体沸腾的必要条件及应用 晶体熔化的必要条件:①达到熔点,②吸热;晶体凝固的必要条件:①达到凝固点点, ②放热;液体沸腾的必要条件:①达到沸点,②吸热。具体应用例题:

(1)把正在熔化的0℃的冰拿到0℃的房间里,问冰能不能熔化? 分析:冰要熔化,需要同时具备两个条件:①达到熔点,②吸热,温度为0℃,达到熔点,但周围温度也为0℃,冰不能从外界吸热(热传递的条件是存在温度差),所以不能熔 化。 (2)如图所示,在大烧杯内盛一定量水,在试管内放有少量水,当烧杯内水被加热沸腾后,问试管内水能不能达到沸点,能不能沸腾? 分析:当烧杯内水沸腾后,试管内水的温度与外界一致,也达到沸点,但由于不能从外 界吸热,所以不能沸腾。 3、热传递过程中热量的计算 在热传递过程中,高温物体温度降低,放出热量;低温物体温度升高,吸收热量。如何计算物体吸、放热的多少呢?公式:Q=cmΔt,符号意义:Q──吸收(或放出)的热量──J;c──比热容──J/(kg?℃);m──吸(或放)热物体的质量──kg;Δt──变化的温 度──℃。计算中须注意: (1)m的单位一定用kg;(2)Δt不是某一时刻的温度,而是变化的温度:升高的温度:Δt=t-t0;降低的温度:Δt=t0-t。(3)如果没有热损失,对于两个发生热传递的物体 来说,Q吸=Q放。 4、能量的转化和转移例子 在本部分,能量的转化和转移例子较多,主要是内能与其它形式能的相互转化和内能在不同物体或同一物体的不同部分之间的转移。常见例子:做功改变物体内能中,对物体做功,

工程热力学(1)考试复习重点总结

第一章 基本概念及定义 一、填空题 1、热量与膨胀功都是 量,热量通过 差而传递热能,膨胀功通过 差传递机械能。 2、使系统实现可逆过程的条件是:(1) ,(2) 。 3、工质的基本状态参数有 、 、 。 4、热力过程中工质比热力学能的变化量只取决于过程的___________而与过程的路经无关。 5、热力过程中热力系与外界交换的热量,不但与过程的初终状态有关,而且与_______有关。 6、温度计测温的基本原理是 。 二、判断题 1、容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。( ) 2、无论过程是否可逆,闭口绝热系统的膨胀功总是等于初、终态的内能差。( ) 3、膨胀功的计算式?= 2 1 pdv w ,只能适用于可逆过程。 ( ) 4、系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下(不考虑外力场作用),宏观热力性质不随时间而变化的状态。( ) 5、循环功越大,热效率越高。( ) 6、可逆过程必是准静态过程,准静态过程不一定是可逆过程。( ) 7、系统内质量保持不变,则一定是闭口系统。( ) 8、系统的状态参数保持不变,则系统一定处于平衡状态。( ) 9、孤立系统的热力状态不能发生变化。( ) 10、经历一个不可逆过程后,系统和外界的整个系统都能恢复原来状态。( ) 三、选择题 1、闭口系统功的计算式21u u w -=( )。 (A )适用于可逆与不可逆的绝热过程 (B )只适用于绝热自由膨胀过程 (C )只适用于理想气体绝热过程 (D )只适用于可逆的绝热过程 2、孤立系统是指系统与外界( )。 (A )没有物质交换 (B )没有热量交换 (C )没有任何能量交换 (D )没有任何能量传递与质交换 3、绝热系统与外界没有( )。 (A )没有物质交换 (B )没有热量交换 (C )没有任何能量交换 (D )没有功量交换

第五章 热力学基础 总结

§5-1 准静态过程 功 热量 内能 一、准静态过程 非静态过程:中间状态不是平衡态准静态过程:(平衡过程) 过程进行得足够缓慢中间状态 ~ 平衡态 p -V 图上,一点 代表一个平衡态,一条连续曲线代表一个准静态过程。这条曲线的方程称为过程方程 准静态过程是一种理想模型。 对于实际过程则要求的外界条件发生一微小变化的时间远远大于弛豫时间(从平衡态破坏到新平衡态建立所需的时间) 二、内能 热力学主要研究系统能量转换规律 例:实际气体 ) ,(V T E E =理想气体()2m ol M i E R T E T M = = 三、功和热量 1. 准静态过程的体积功 V p l pS l F A d d d d ==?= =μp F s V d l d ?= 2 1 d V V V p A 注意:非静态过程不适用 ?= 21 d V V V p A A d 0 d 0d >>A V 若0d 0d <

2 热 量(过程量) 摩尔热容: m mol m mol M C cM Q C T M == ??物理意义:1mol 物质温度升高或降低1K 时所吸收或放出的热量。 § 5-2 热力学第一定律及其在等值过程中的应用 一. 热力学第一定律1. 数学形式: A E E Q +-=)(12系统从外界吸热 = 内能增量+系统对外界做功 A Q E 1 E 2 准静态:d Q =d E +p d V 理想气体: d d d 2m ol M i Q R T p V M = +d Q =d E +d A 微小过程: 2. 物理意义:涉及热运动和机械运动的能量转换及守恒定律。 适用范围:静态过程和非准静态过程均适用。但为便于实际计算,要求初终态为平衡态。 第一类永动机是不可能制成的 第一类永动机不需要外界提供能量,也不需要消耗系统的内能,但可以对外界作功。 二 . 对理想气体的应用 等值过程 等体过程 等压过程 等温过程 d =V 0d =p 0 d =T 绝热过程 d =Q 1) 过程方程 2 1 21T T p p =查理定律 1. 等体过程 (d V = 0 V = C ) V V p 1 p 2p ) ,,(222T V p ) ,,(111T V p O 2) 热力学第一定律的具体形式 ?==0 d V p A V mol M Q C T M = ?2 mol M i E R T M ?= ?V m o l M E Q C T M ?==?吸热全部用于增加内能: 适用于一切过程。 V m o l M E C T M ?= ?注意:

(完整版)材料力学各章重点内容总结

材料力学各章重点内容总结 第一章 绪论 一、材料力学中工程构件应满足的3方面要求是:强度要求、刚度要求和稳定性 要求。 二、强度要求是指构件应有足够的抵抗破坏的能力;刚度要求是指构件应有足够 的抵抗变形的能力;稳定性要求是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能 力。 三、材料力学中对可变形固体进行的3个的基本假设是:连续性假设、均匀性假 设和各向同性假设。 第二章 轴向拉压 一、轴力图:注意要标明轴力的大小、单位和正负号。 二、轴力正负号的规定:拉伸时的轴力为正,压缩时的轴力为负。注意此规定只 适用于轴力,轴力是内力,不适用于外力。 三、轴向拉压时横截面上正应力的计算公式:N F A σ= 注意正应力有正负号,拉伸时的正应力为正,压缩时的正应力为负。 四、斜截面上的正应力及切应力的计算公式:2cos ασσα=,sin 22αστα= 注意角度α是指斜截面与横截面的夹角。 五、轴向拉压时横截面上正应力的强度条件[],max max N F A σσ=≤ 六、利用正应力强度条件可解决的三种问题:1.强度校核[],max max N F A σσ=≤ 一定要有结论 2.设计截面[],max N F A σ≥ 3.确定许可荷载[],max N F A σ≤ 七、线应变l l ε?=没有量纲、泊松比'εμε =没有量纲且只与材料有关、 胡克定律的两种表达形式:E σε=,N F l l EA ?= 注意当杆件伸长时l ?为正,缩短时l ?为负。 八、低碳钢的轴向拉伸实验:会画过程的应力-应变曲线,知道四个阶段及相应 的四个极限应力:弹性阶段(比例极限p σ,弹性极限e σ)、屈服阶段(屈服 极限s σ)、强化阶段(强度极限b σ)和局部变形阶段。 会画低碳钢轴向压缩、铸铁轴向拉伸和压缩时的应力-应变曲线。

化工热力学复习总结教学提纲

化工热力学复习总结

第一章、绪论 一、化工热力学的目的和任务 通过一定的理论方法,从容易测量的性质推测难测量的性质、从有限的实验数据获得更系统的物性的信息具有重要的理论和实际意义。 化工热力学就是运用经典热力学的原理,结合反映系统特征的模型,解决工业过程(特别是化工过程)中热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利用等实际问题。 二、1-2化工热力学与物理化学的关系 化工热力学与物理化学关系密切,物理化学的热力学部分已经介绍了经典热力学的基本原理和理想系统(如理想气体和理想溶液等)的模型,化工热力学将在此基础上,将重点转移到更接近实际的系统。 三、热力学性质计算的一般方法 (1)基于相律分析系统的独立变量和从属变量; (2)由经典热力学原理得到普遍化关系式。特别是将热力学性质与能容易测量的p、V、T及组成性质和理想气体等压热容联系起来; (3)引入表达系统特性的模型,如状态方程或活度系数; (4)数学求解。 第2章流体的P-V-T关系 1.掌握状态方程式和用三参数对应态原理计算PVT性质的方法。 2.了解偏心因子的概念,掌握有关图表及计算方法。 1.状态方程:在题意要求时使用该法。 ①范德华方程:常用于公式证明和推导中。

②R—K 方程: ③维里方程: 2.普遍化法:使用条件:在不清楚用何种状态方程的情况下使用。 三参数法: ①普遍化压缩因子法 ②普遍化第二维里系数法 3、Redlich-Kwong(RK)方程 3、Soave(SRK)方程 4、Peng-Robinson(PR)方程 () 22 a0.45724c r c R T T P α =0.0778c c RT b P = §2-5高次型状态方程 5、virial方程 virial方程分为密度型: 和压力型: 第3章纯物质的热力学性质 1、热力学性质间的关系

热力学基础总结(物化)

第二章 热力学基础小结 这一章主要讲了热力学第一定律和热力学第二定律。 一、热力学第一定律 U=Q+W ? (封闭系统,任何过程) dU=Q W δ+δ (封闭系统微变过程) 二、热力学第二定律 1、 热力学第二定律的数学表达式,Clausius 不等式: Q dS T δ≥ B A Q S T δ?≥? > 为不可逆 =为可逆 2、熵的定义式 r Q dS T δ= B A S B r B A S A dQ dS S S S T =-=?=? ? 三、状态函数及其关系式 1、状态函数关系式:(定义式) H = U + pV || || G = A + pV + + TS TS 2、 热力学的四个基本方程:(适用条件:恒定组成,只作体积功的封闭系统) dU TdS pdV =- dH TdS Vdp =+ dA SdT pdV =-- dG SdT Vdp =-+ 3、对应系数关系式: V p U ( )()T S S ??H ==?? S T U A ()()p V V ??==-?? S T H G ( )()V p p ??==?? V p A G ()()S T T ??==-?? 4、Maxwell 关系式: S V T p )()V S ??=-??; S p T V )()P S ??=??; T V S p )()V T ??=??; T p S V )()P T ??=-??; 四、各种判据的比较:

五、各种热力学函数的计算公式: 1、体积功的计算 (1)、定义式:2 1 V B B e V W W p dV δ= =-∑ ? (2)、反抗恒定外压过程:2 1 V e e 21V W p dV p (V V )=-=--? (3)、可逆过程:2 1 V III V W = pdV - ? (4)、理想气体恒温过程:1221 V p W= nRTln nRTln V p = (5)、有气体参加的相变过程:体系在恒温恒压下由凝聚相α转变为气相(g)β . W p(V V )pV nRT βαβ=--=-=- (6)、绝热过程: 0a Q = ,21,()a V m V m W U nC T T nC T =?=-=? 2、热效应的计算 (1)、恒容热: V Q U =?(封闭系统,恒定W ′= 0) 2 2 1 1 T T V V V.m T T Q U C dT n C dT =?==?? (2)、恒压热:21p Q H H H =-=? (封闭系统,恒压,'0W =) 2 2 1 1 T T p p p.m T T Q H C dT n C dT =?==?? (3)、理想气体恒温可逆过程:12T T 21 V p Q W nRTln nRTln V p =-== (4)、绝热过程: 0a Q = 3、热力学能的计算 (1)、封闭系统,任何过程: U=Q+W ? (2)、理想气体恒温过程:U ?=0 (3)、均相物质变温过程:2 2 1 1 T T V V.m T T U C dT n C dT ?==? ?

工程热力学复习重点及简答题202

工程热力学复习重点2012. 3 绪论 [1]理解和掌握工程热力学的研究对象、主要研究内容和研究方法 [2]理解热能利用的两种主要方式及其特点 [3]了解常用的热能动力转换装置的工作过程 1.什么是工程热力学 从工程技术观点出发,研究物质的热力学性质,热能转换为机械能的规律和方法,以及有效、合理地利用热能的途径。 2.能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题 3. 热能及其利用 [1]热能:能量的一种形式 [2]来源:一次能源:以自然形式存在,可利用的能源。 如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。 二次能源:由一次能源转换而来的能源,如机械能、机械能等。 [3]利用形式: 直接利用:将热能利用来直接加热物体。如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大) 间接利用:各种热能动力装置,将热能转换成机械能或者再转换成电能, 4..热能动力转换装置的工作过程 5.热能利用的方向性及能量的两种属性 [1]过程的方向性:如:由高温传向低温 [2]能量属性:数量属性、,质量属性(即做功能力) [3]数量守衡、质量不守衡 [4]提高热能利用率:能源消耗量与国民生产总值成正比。 第1章基本概念及定义 1. 1 热力系统 一、热力系统 系统:用界面从周围的环境中分割出来的研究对象,或空间内物体的总和。 外界:与系统相互作用的环境。 界面:假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。

依据:系统与外界的关系 系统与外界的作用:热交换、功交换、质交换。 二、闭口系统和开口系统 闭口系统:系统内外无物质交换,称控制质量。 开口系统:系统内外有物质交换,称控制体积。 三、绝热系统与孤立系统 绝热系统:系统内外无热量交换(系统传递的热量可忽略不计时,可认为绝热) 孤立系统:系统与外界既无能量传递也无物质交换 =系统+相关外界=各相互作用的子系统之和= 一切热力系统连同相互作用的外界 四、根据系统内部状况划分 可压缩系统:由可压缩流体组成的系统。 简单可压缩系统:与外界只有热量及准静态容积变化 均匀系统:内部各部分化学成分和物理'性质都均匀一致的系统,是由单相组成的。 非均匀系统:由两个或两个以上的相所组成的系统。 单元系统:一种均匀的和化学成分不变的物质组成的系统。 多元系统:由两种或两种以上物质组成的系统。 单相系:系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系:由两个相以上组成的系统称为复相系,如固、液、气组成的三相系统。思考题: 孤立系统一定是闭口系统吗?反之怎样? 孤立系统一定不是开口的吗、

热力学统计物理总复习知识点

热力学部分 第一章 热力学的基本规律 1、热力学与统计物理学所研究的对象:由大量微观粒子组成的宏观物质系统 其中所要研究的系统可分为三类 孤立系:与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统; 闭系:与外界有能量交换但没有物质交换的系统; 开系:与外界既有能量交换又有物质交换的系统。 2、热力学系统平衡状态的四种参量:几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量。 3、一个物理性质均匀的热力学系统称为一个相;根据相的数量,可以分为单相系和复相系。 4、热平衡定律(热力学第零定律):如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡,它们彼此 也处在热平衡. 5、符合玻意耳定律、阿氏定律和理想气体温标的气体称为理想气体。 6、范德瓦尔斯方程是考虑了气体分子之间的相互作用力(排斥力和吸引力),对理想气体状 态方程作了修正之后的实际气体的物态方程。 7、准静态过程:过程由无限靠近的平衡态组成,过程进行的每一步,系统都处于平衡态。 8、准静态过程外界对气体所作的功:,外界对气体所作的功是个过程量。 9、绝热过程:系统状态的变化完全是机械作用或电磁作用的结果而没有受到其他影响。绝 热过程中内能U 是一个态函数:A B U U W -= 10、热力学第一定律(即能量守恒定律)表述:任何形式的能量,既不能消灭也不能创造, 只能从一种形式转换成另一种形式,在转换过程中能量的总量保持恒定;热力学表达式: Q W U U A B +=-;微分形式:W Q U d d d += 11、态函数焓H :pV U H +=,等压过程:V p U H ?+?=?,与热力学第一定律的公 式一比较即得:等压过程系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加量。 12、焦耳定律:气体的内能只是温度的函数,与体积无关,即)(T U U =。 13.定压热容比:p p T H C ??? ????=;定容热容比:V V T U C ??? ????= 迈耶公式:nR C C V p =- 14、绝热过程的状态方程:const =γpV ;const =γ TV ;const 1 =-γγT p 。 15、卡诺循环过程由两个等温过程和两个绝热过程组成。正循环为卡诺热机,效率 211T T -=η,逆循环为卡诺制冷机,效率为2 11T T T -=η(只能用于卡诺热机)。 16、热力学第二定律:克劳修斯表述:不可能把热量从低温物体传到高温物体 而不引起其他变化(表明热传导过程是不可逆的); 开尔文(汤姆孙)表述:不可能从单一热源吸收热量使之完全变成有用的功而不引起其 他变化(表明功变热的过程是不可逆的); 另一种开氏表述:第二类永动机不可能造成的。 V p W d d -=

工程热力学知识点

工程热力学复习知识点 一、知识点 基本概念的理解和应用(约占40%),基本原理的应用和热力学分析能力的考核(约占60%)。 1. 基本概念 掌握和理解:热力学系统(包括热力系,边界,工质的概念。热力系的分类:开口系,闭口系,孤立系统)。 掌握和理解:状态及平衡状态,实现平衡状态的充要条件。状态参数及其特性。制冷循环和热泵循环的概念区别。 理解并会简单计算:系统的能量,热量和功(与热力学两个定律结合)。 2. 热力学第一定律 掌握和理解:热力学第一定律的实质。 理解并会应用基本公式计算:热力学第一定律的基本表达式。闭口系能量方程。热力学第一定律应用于开口热力系的一般表达式。稳态稳流的能量方程。 理解并掌握:焓、技术功及几种功的关系(包括体积变化功、流动功、轴功、技术功)。 3. 热力学第二定律 掌握和理解:可逆过程与不可逆过程(包括可逆过程的热量和功的计算)。 掌握和理解:热力学第二定律及其表述(克劳修斯表述,开尔文

表述等)。卡诺循环和卡诺定理。 掌握和理解:熵(熵参数的引入,克劳修斯不等式,熵的状态参数特性)。 理解并会分析:熵产原理与孤立系熵增原理,以及它们的数学表达式。热力系的熵方程(闭口系熵方程,开口系熵方程)。温-熵图的分析及应用。 理解并会计算:学会应用热力学第二定律各类数学表达式来判定热力过程的不可逆性。 4. 理想气体的热力性质 熟悉和了解:理想气体模型。 理解并掌握:理想气体状态方程及通用气体常数。理想气体的比热。 理解并会计算:理想气体的内能、焓、熵及其计算。理想气体可逆过程中,定容过程,定压过程,定温过程和定熵过程的过程特点,过程功,技术功和热量计算。 5. 实际气体及蒸气的热力性质及流动问题 理解并掌握:蒸汽的热力性质(包括有关蒸汽的各种术语及其意义。例如:汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸汽、饱和温度、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等)。蒸汽的定压发生过程(包括其在p-v和T-s图上的一点、二线、三区和五态)。 理解并掌握:绝热节流的现象及特点 6. 蒸汽动力循环

材料热力学与相变复习总结

热力学定律定义表达式:一、能量从一种形式转化为其他形式时,其总量不变。▽u=q —W 二、一切自发过程都是不可逆的。或热不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。 盖.吕萨克(Gay-Lussac )定律:恒压下,任何气体温度升高或降低1℃所引起的体积膨胀都等于它们零度时体积的1/273.16。)16.2731(16.273000t V t V V V t +=+= 敞开体系或开放体系: 与环境之间既有物质交换,也有能量交换的体系 封闭体系或关闭体系:与环境之间只有能量交换,而无物质交换的体系 隔离体系或孤立体系:与环境之间既无物质交换,也无能量交换的体系 体系的性质是状态的函数。我们把这些性质,包括体系的温度、压力、体积、能量或其他,都叫做体系的状态函数 强度性质:与体系的总量无关的性质,例如温度、压强、比表面能、磁场强度等 广度性质:与体系的总量成比例的性质,例如体积、面积、质量等。 盖斯定律:同一化学反应,不论其经过的历程如何(一步或几步完成),只要体系的初态和终态一定,则反应的热效应总是一定的(相同的)。 对于可逆过程而言,qR/T 最大,所以对于同样的△u ,qR 是一定的,且仅取决于体系的状态。这样,qR /T 就具备了状态函数的特点。以S 表示之,称为熵。T q S R ?=?,T dq dS R =熵虽然可以作为此问题判断的依据,但是只适用于隔离体系。 G 称为吉布斯(Gibbs )自由能,也是个状态函数,可以判断恒温恒压下过程可逆与否。若令 G =H -TS 则dW' ≤-dG 如果过程只作膨胀功,即dW' =0,则有 dG ≤0,或 △G ≤0 判断恒温恒压、无非膨功的条件下过程自发进行的可能性。自由能减小不可逆、自发。不变则可逆平衡。 能斯特定理0)()( lim lim 00=?=???→→T T P T S T G 后来人们提出了另外两种热力学第三 定律的表达式: 0)(lim 0=?→S T 00 l i m S S T =→ 将偏摩尔量的定义式中的广度性质G 以自由能F 代之,则得到偏摩尔自由能1 21......,,,)/(-??=i n n n P T i i n F μ 化学位的物理意义是:恒温恒压下,加入微量i 所引起的体系自由能的变化。显然,化学位与自由能之间存在以下关系∑=i i dn dF μ 化学位反映了某一组元从某一相中逸出的能力。某一组元在一相内的化学位越高,它从这相迁移到另一相中的倾向越大。所以可以用化学位来判断过程的方向和平衡: 0≤∑i i dn μ“<”表示反应的方向;“=”表示平衡条件 拉乌尔定律:如果溶质是不挥发性的,即它的蒸气压极小,与溶剂相比可以忽略不计,则一定的温度下,稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与其摩尔分数的乘积。 亨利定律:在一定的温度下,气体在液体中的溶解度和该气体的平衡分压成正比 大多数实际溶液都对拉乌尔定律有偏差,即蒸气压大于或小于拉乌尔定律的计算值。如果蒸气压大于拉乌尔定律的计算值,称为正偏差;如果蒸气压小于拉乌尔定律的计算值,叫做负

哈尔滨工业大学高等工程热力学复习总结

1、例题 例1:有一容积为23 m 的气罐(内有空气,参数为1bar ,20℃)与表压力为17bar 的20℃的压缩空气管道连接,缓慢充气达到平衡(定温)。求:1.此时罐中空气的质量 2.充气过程中气罐散出的热量 3.不可逆充气引起的熵产(大气压1bar ,20℃) 解:充气前1p =1bar 1T =20℃ 质量1m ,充气后2p =0p =17bar 2T =1T =20℃ 质量 2m ①2m = 22RgT V P =1 2RgT V P ②热力学第一定律:Q=E ?+?-)(12)(12τm m d e d e +tot W E ?=u ?=2u -1u =22u m -11u m ; ?-) (12)(12τm m d e d e =00dm u ?-τ =in m u 0=)(120m m u --; tot W =in m -00V p =)(1200m m P V --; 得:Q=22u m -11u m )(120m m u --)(1200m m P V --=22u m -11u m )(120m m h -- 由缓慢充气知为定温过程,1u =2u =0V C 1T ; 0h =0P C 0T ; Q=)(12m m -0V C 1T -)(12m m -0P C 0T =)(12m m -0V C (1T -0γ0T )=(2p -1p )V ) 1(010 01--γγT T T ③S ?=g f S S ++ ?-) (21)(21τ m m d S d S =2m 2S -1m 1S ; f S = T Q ; ?-) (21)(21τ m m d S d S =in S )(12m m -; g S =(2m 2S -1m 1S )-in S )(12m m --0T Q =2m (2S -in S )+1m (in S -1S )-0 T Q ; S ?=2S -1S =P C 12ln T T -g R 1 2ln p p ; g S =2m (P C in T T 2ln -g R in p p 2ln )+1m (P C 1ln T T in -g R 1ln p p in )-0 T Q ; g L S T E 0= 例2:1mol 理想气体2o ,在(T ,V )状态下,1S ,1Ω,绝热自由膨胀后体积增加到2V ,此时2S ,2Ω。 解:①2 1256ln .73/V V nR nRln J K S ===? (n=1mol); S ?=K 1 2ln ΩΩ=nRln2=Kln A nN 2;

热力学总结

第一章基本概念 1、基本概念 热力系统:用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来,这种人为分隔的研究对象,称为热力系统,简称系统。 边界:分隔系统与外界的分界面,称为边界。 外界:边界以外与系统相互作用的物体,称为外界或环境。 闭口系统:没有物质穿过边界的系统称为闭口系统,也称控制质量。 开口系统:有物质流穿过边界的系统称为开口系统,又称控制体积,简称控制体,其界面称为控制界面。 绝热系统:系统与外界之间没有热量传递,称为绝热系统。 孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递与物质交换,称为孤立系统。 单相系:系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系:由两个相以上组成的系统称为复相系,如固、液、气组成的三相系统。 单元系:由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系:由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系:成分与相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系:成分与相在整个系统空间呈非均匀分布,称非均匀系。 热力状态:系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况,称为工质的热力状态,简称为状态。平衡状态:系统在不受外界影响的条件下,如果宏观热力性质不随时间而变化,系统内外同时建立了热的与力的平衡,这时系统的状态称为热力平衡状态,简称为平衡状态。 状态参数:描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度(T)、压力(P)、比容(υ)或密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。 基本状态参数:在工质的状态参数中,其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来,称为基本状态参数。 温度:就是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量,其物理实质就是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 热力学第零定律:如两个物体分别与第三个物体处于热平衡,则它们彼此之间也必然处于热平衡。 压力:垂直作用于器壁单位面积上的力,称为压力,也称压强。 相对压力:相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。 比容:单位质量工质所具有的容积,称为工质的比容。 密度:单位容积的工质所具有的质量,称为工质的密度。 强度性参数:系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同,与质量多少无关,没有可加性,如温度、压力等。在热力过程中,强度性参数起着推动力作用,称为广义力或势。 广延性参数:整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之与,如系统的容积、内能、焓、熵等。在热力过程中,广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用,称为广义位移。 准静态过程:过程进行得非常缓慢,使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态,从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态,整个过程可瞧作就是由一系列非常接近平衡态的状态所组成,并称之为准静态过程。 可逆过程:当系统进行正、反两个过程后,系统与外界均能完全回复到初始状态,这样的过程称为可逆过程。 膨胀功:由于系统容积发生变化(增大或缩小)而通过界面向外界传递的机械功称为膨胀功,

材料热力学知识点

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=klnW 3 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.

热力学复习知识点汇总

概念部分汇总复习 第一章热力学的基本规律 1、热力学与统计物理学所研究的对象:由大量微观粒子组成的宏观物质系统 其中所要研究的系统可分为三类 孤立系:与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统; 闭系:与外界有能量交换但没有物质交换的系统;开系:与外界既有能量交换又有物质交换的系统。 2、热力学系统平衡状态的四种参量:几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量。 3、一个物理性质均匀的热力学系统称为一个相;根据相的数量,可以分为单相系和复相系。 4、热平衡定律(热力学第零定律):如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡,它们彼此也处在热平衡. 5、符合玻意耳定律、阿氏定律和理想气体温标的气体称为理想气体。 6、范德瓦尔斯方程是考虑了气体分子之间的相互作用力(排斥力和吸引力),对理想气体状态方程作了修正之后的实际气体的物态方程。 7、准静态过程:过程由无限靠近的平衡态组成,过程进行的每一步,系统都处于平衡态。 8准静态过程外界对气体所作的功:dW pdV,外界对气体所作的功是个过程量。 9、绝热过程:系统状态的变化完全是机械作用或电磁作用的结果而没有受到其他影响。绝热过程中内能U 是一个态函数:W =U B _U A 10、热力学第一定律(即能量守恒定律)表述:任何形式的能量,既不能消灭也不能创造,只能从一种形 式转换成另一种形式,在转换过程中能量的总量保持恒定;热力学表达式:U B _U A二W —Q ;微分 形式:dU =dQ dW 11、态函数焓H: H =:U pV,等压过程:. U - p V,与热力学第一定律的公式一比较即得:等压过程系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加量。 12、焦耳定律:气体的内能只是温度的函数,与体积无关,即U =U (T)。 13?疋压热谷比:C p二—;定容热容比:C V公式:C p -C V = nR P W T 丿p ._V p V-4 14、绝热过程的状态方程:pV = con st;TV = con st;———=const。 15、卡诺循环过程由两个等温过程和两个绝热过程组成。正循环为卡诺热机,效率「=1 -卫,逆循环 为卡诺制冷机,效率为—(只能用于卡诺热机) 16、热力学第二定律:克劳修斯表述:不可能把热量从低温物体传到高温物体 而不引起其他变化(表明热传导过程是不可逆的); 开尔文(汤姆孙)表述:不可能从单一热源吸收热量使之完全变成有用的功而不引起其他变化(表明功变热的过程是不可逆的); 另一种开氏表述:第二类永动机不可能造成的。 17、无摩擦的准静态过程是可逆过程。 18、卡诺定理:所有工作于两个一定温度T1与T2之间的热机,以可逆机的效率为最高。并且所有的可逆机的效率都相 等=1-三,与工作物质无关,只与热源温度有关。 T2 19、热机的效率:「二[―Q z Q为热机从高温热源吸收的热量,Q为热机在低温热源放出的热量。 Q1 20、克劳修斯等式与不等式:Q Qz _ 0。 T1 T z 21、可逆热力学过程I dQ = o,不可逆热力学过程dQ ::: o。 L T L T 22、热力学基本方程:dU二TdS-pdV。 23、熵函数是一个广延量,具有可加性;对于可逆过程,熵S是一个态函数,积分与路径无关;对于绝热

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