《材料热力学》PPT课件.ppt

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1、第三章第三章单元系中的相平衡单元系中的相平衡第一节第一节吉布斯自由能函数吉布斯自由能函数第二节第二节一级相变与二级相变一级相变与二级相变第三节第三节Clausius-Clapeyron方程方程第四节第四节Ehrenfest方程方程第五节第五节超导态转变超导态转变第三章第三章第一节第一节吉布斯自由能函数吉布斯自由能函数G=f(T,P)dG=-SdT+VdP第三章第三章衡压下，不可逆自发：衡压下，不可逆自发：讨论衡压时讨论衡压时S与与T的关系的关系第三章第三章dH=CpdT取取298K下稳定状态纯组元的焓为零下稳定状态纯组元的焓为零298k讨论衡压时讨论衡压时H与与T的关系的关系0第三章第三章G=

2、H-TS,综合综合H、S与与T关系，可得出关系，可得出G与与T的关系的关系讨论讨论G与与T的关系的关系表明表明GT曲线是凸的曲线是凸的另外，另外，表明表明GT曲线处处连续，处处曲线处处连续，处处为负，斜率为负为负，斜率为负第三章第三章液固相变的液固相变的GT关系曲线，衡压关系曲线，衡压G=H-TS=U+PV-TS=U即即GL=UL，Gs=Us由于由于ULUs，所以，所以GLGsTTm时时GL=Gs因为因为T升，升，S升，升，TS升，则升，则G降降由于液相原子排列更混乱，由于液相原子排列更混乱，SLSs,TSLTSs,GL的下降比的下降比Gs的快，的快，因而因而GL、Gs两条曲线在一定温度两条曲

3、线在一定温度下相交，下相交，L、S处于平衡状态处于平衡状态GL液态或固态的体积；液态或固态的体积；相变潜热相变潜热H因温度而改变，因温度而改变，Cp与与T无关时，无关时，C为常数，此为为常数，此为C-C方程的又一形式，用于方程的又一形式，用于Cp不因温不因温度而改变的情况。度而改变的情况。代入代入vC-C方程应用方程应用适用于一级相变：适用于一级相变：V0时，时，加压时可使固体加压时可使固体（如冰）在较低温度下熔化；（如冰）在较低温度下熔化；V0,H0时，即时，即一般金属凝固一般金属凝固时，增加压强可使金属的凝固点时，增加压强可使金属的凝固点升高。升高。第三章第三章第四节第四节Ehrenfes

4、t方程方程适用于二级相变适用于二级相变基本方程：基本方程：第三章第三章另一种表示形式：一定的温度、压力下达平衡时，另一种表示形式：一定的温度、压力下达平衡时，等压膨胀系数，等压膨胀系数，等温压缩系数等温压缩系数第五节第五节超导态转变超导态转变v超导态转变的含义：降低到一定温度时，其电阻会突然消失。超导态转变的含义：降低到一定温度时，其电阻会突然消失。1911年，年，Onnes观察观察Hg的电阻时发现的。的电阻时发现的。v低温的获得：去磁致冷技术低温的获得：去磁致冷技术v超导态转变为二级相变超导态转变为二级相变第三章第三章v低温的获得：去磁致冷技术低温的获得：去磁致冷技术将试样置于液氦浴中，降温

5、，然后加强磁场，将试样置于液氦浴中，降温，然后加强磁场，此时试样维持恒温，然后在绝热条件下去除磁场，此时试样维持恒温，然后在绝热条件下去除磁场，试样温度可进一步下降到低于液氦温度。试样温度可进一步下降到低于液氦温度。第三章第三章H0是绝对零度时，破坏超导态是绝对零度时，破坏超导态所需施加的磁场强度。所需施加的磁场强度。Hc和和Tc是出现超导态时的临界磁场是出现超导态时的临界磁场强度和临界温度。强度和临界温度。v超导态转变为二级相变超导态转变为二级相变dG=-SdT-MdHM磁化强度磁化强度理想的超导体，处于超导态理想的超导体，处于超导态s时，磁感应强度时，磁感应强度B为零为零第三章第三章临界温

6、度时，临界温度时，dGs=dGn，n表示普通态表示普通态-SsdT-MsdHc=-SndT-MndH,普通态的普通态的Mn很小很小-SsdT-MsdHc=-SndT-SsdT+HcdHc=-SndT(Sn-Ss)dT=-HcdHc第三章第三章转变潜热：转变潜热：T=0或或Hc=0时，转变潜热为时，转变潜热为0，Sn=Ss说明在临界点从普通态转变为超导态时，说明在临界点从普通态转变为超导态时，熵是连续的，为二级相变。熵是连续的，为二级相变。第三章第三章在从另一个角度，即自由能的二阶偏导即热容不连续在从另一个角度，即自由能的二阶偏导即热容不连续(Sn-Ss)dT=-HcdHc因为因为T=Tc时，时，Hc=0，代入上式，代入上式Cn-Cs不等于不等于0表示超导态的热容和普通态不同，在相变时有突变表示超导态的热容和普通态不同，在相变时有突变