相变热力学基础第4章.ppt

混合前：*正规溶体近似由NA个A原子和NB个B原子构成1mol的溶体，XA、XB：A、B的原子摩尔分数设两个相邻阵点位置为1和2，位置1被A原子占据的几率为NA/Na=XA，位置2被A原子占据的几率为1，1被A原子、同时2被A原子占据的几率为XA.XAA=XAXBB=XBXAB=0XAA+XBB+XAB=XA+XB=1正规溶体近似混合后：*设1mol溶体中两个相邻阵点位置为1和2，位置1被A原子占据的几率为NA/Na=XA，位置2被B原子占据的几率为XB，1被A原子、同时2被B原子占据的几率为XAXB.01类似的,1被B原子、同时2被A原子占据的几率为XBXA.02在相邻阵点位置1和2找到A-B键的几率就是二者之和，为2XAXB03正规溶体近似041类似可以得到，在这两个位置找到B-B键的几率是XBXB=XB22但是，在这两个位置找到A-A键的几率是XAXA=XA2（因为A可以同B区分开，却无法与另一个A区分3XAB=XAXB,XBA=XBXA，XAA=XA2,XBB=XB24正规溶体近似4.2正规溶体近似213混合后溶体的内能US：混合前(含有相同原子数目的纯组元)U0:正规溶体近似4.2正规溶体近似常压下溶液混合引起的体积变化，可以忽略，即相互作用能IAB（Interactionenergy）:正规溶体近似理想溶体：*正规溶体：01规则溶体的非理想性完全由混合热效应引起02正规溶体近似03正规溶体近似正规溶体的特点：*正规溶体的摩尔混合自由能：正规溶体的mol自由能：成分、温度和IAB的函数正规溶体近似*正规溶体的摩尔自由能：*4.2正规溶体近似正规溶液的摩尔自由能=理想溶体的摩尔自由能+ 过剩自由能(Excessfreeenergy)*理想溶体的摩尔自由能：规则溶体的过剩Gibbs自由能与其混合焓相等正规溶体的摩尔自由能：*线性项混合熵过剩自由能由正规溶体近似导出的热力学规律广泛应用于许多合金溶液。对材料科学，正规溶体近似理论十分重要。正规溶体近似12345正规溶体近似正规溶体近似第四章二组元相*二组元材料的热力学理论是材料热力学最基本的内容虽然实际的材料大多是多组元材料，但其中的多数可以简化为二组元材料来分析研究。二元系统中存在的相：*纯组元相溶体相:溶液(液态)、固态溶体（固溶体）,溶体相是二组元材料及多组元材料中最重要的相组成物化合物中间相。固溶体：晶体结构与其某一组元相同的相。含溶剂和溶质。化合物：组成原子有固定比例，其结构与组成组元均不相同的相。hcp本章主要内容*4.1理想溶体近似 (Idealsolutionapproximation）4.2正规溶体近似 (Regularsolutionsapproximation)4.3溶体的性质 (Propertiesofsolution)4.4混合物的自由能 (Freeenergyofmixture)4.5亚正规溶体模型 （sub-regularsolutionmodel）4.6化学位 (Chemicalpotential)4.7化学位和自由能-成分图（Gm-x）4.8活度 (Activity)4.9化合物相 (Compound)4.1理想溶体近似(Idealsolutionapproximation）*溶体、溶液（solution）：广义地说，两种或两种以上物质彼此以原子、分子或离子状态均匀混合所形成的粒子混合系统。01溶体以物态可分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。02本课程主要讨论凝聚态的溶体：溶液和固溶体。03理想溶体定义：*宏观上：A、B两种组元的原子（或分子）混合在一起后，既没有热效应也没有体积变化（对于固溶体,要求A、B两种组元具有相同的结构和相同的晶格常数）微观上：组元间粒子相互独立，无相互作用（同类原子与异类原子之间的键能是没有差别的）。理想溶体近似理想溶体（Idealsolution）既是某些实际溶体的极端特殊情况，又是研究实际溶体所需参照的一种假定状态。实际材料中真正的理想溶体是极少的：Ge-Mn、GeO-MnO等溶液可近似看作理想溶体。理想溶体近似理想溶体近似(IdealSolutionApproximation）：描述理想溶体摩尔自由能的模型。NA个A原子和NB个B原于构成1mol的理想溶体。XA、XB：A及B的原子摩尔分数