材料基础第七章热力学及其相图.ppt

**********************************************************************************

由（7－11）、（7－12）式得按照熵的统计热力学定义：第61页,共81页，星期六，2024年，5月利用Stering公式:lnN！＝NlnN－N，简化上式得：第62页,共81页，星期六，2024年，5月第63页,共81页，星期六，2024年，5月如果是理想溶体，由于形成时没有热效应，因而热焓的增量所以理想溶体的吉布斯自由能第64页,共81页，星期六，2024年，5月图7－21表示了三种情况下固溶体的吉布斯自由能－成分曲线。对于的情况，在某一温度范围内自由能－成分曲线出现两个极小值，如图7－21c，说明此种固溶体有一定的溶解度间隙，在两个极小值成分范围内合金分解成两个成分不同的固溶体。一般而言，稀薄固溶体可以当作理想溶体。在稀薄固溶体中，溶质的微量增加对内能的影响很小，但可以使熵值增加，从（7－16）式看出，xA等于0.5时混合熵最大，xA接近于1时，曲线斜率很大，见图7－22。第65页,共81页，星期六，2024年，5月图7-21二元溶体的三种吉布斯自由能－成分曲线第66页,共81页，星期六，2024年，5月图7-22混合熵和浓度的关系第67页,共81页，星期六，2024年，5月2.克劳修斯－克莱普隆方程某物质在一定温度和压力下处于两相平衡状态，若温度改变dT，压力相应地改变dp，两相仍呈平衡状态。根据等温等压下平衡条件;考虑1摩尔物质吉布斯自由能变化，由于平衡状态，第68页,共81页，星期六，2024年，5月因为过程是在恒温恒压下进行此式即为克劳修斯－克莱普隆方的程，适用于任何物质的两相平衡体系。第69页,共81页，星期六，2024年，5月3.相平衡方程（1）化学位化学位也称为偏摩尔吉布斯自由能，它是温度、压力和成分的函数。对于一个多组元多相系统，组元i在相j中的化学位可表示为：第70页,共81页，星期六，2024年，5月化学位的物理意义是指某组元从某相中逸出的能力，是一种势能函数。组元i在某相中的化学位越高，该组元向化学位低的一相转移的倾向越大；当组元i在各相的化学位相等时，即处于平衡状态，因此化学位可作为系统状态是否平衡或不可逆过程的依据。若二元系统的溶体吉布斯自由能－成分曲线已知，就可用切线法求取两个组元的化学位（图7－23）。例如，溶体成分为x，在曲线上成分点x处作一切线，切线与纵轴的交点a、b的吉布斯自由能便是组元A、B在成分为x溶体的化学位。第71页,共81页，星期六，2024年，5月图7-23由自由能曲线的切线求组元的化学位第72页,共81页，星期六，2024年，5月(2)相图的相平衡1）多相平衡条件多组元系统中多相平衡的条件是任一组元在各相中的化学位相等：2）一元系统的相平衡按相律，一元系统相平衡时自由度f＝1，即温度和压力只能有一个可以独立变动。第73页,共81页，星期六，2024年，5月3）二元系统的相平衡a.公切线法则对于二元系统，在等温恒压条件下处于两相（α、β）平衡状态，根据化学位相等的要求，对两个相的吉布斯自由能曲线作公切线(图7－24)，该切线在两条曲线上的切点坐标值，便是两个相在给定温度的平衡成分，即在两切点之间成分范围的二元合金，具有切点成分的相平衡共存时系统的自由能最低，即公切线法则。在切点处有：第74页,共81页，星期六，2024年，5月图7-24二元系的两相平衡第75页,共81页，星期六，2024年，5月b.二元系两相平衡根据公切线法则，体系处于两相平衡状态，