材料热力学绪论.ppt

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顾少轩
二零零九年
汇报人姓名
绪 论
01
材料热力学的研究对象
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04
绪论
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02
几个基本概念
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03
教学内容
教材及参考书目
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一、材料热力学的研究对象
01
热力学的基本内涵、基础及应用
热力学研究的对象
宏观热力学
统计热力学
现代材料热力学及其应用
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02
绪论
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基本内涵：以能量观点研究物质的热性质和热运动以及建立有关平衡的一般规律的科学。
基础：热力学三大定律。
广泛应用于许多学科中(如机械、化学等)，材料热力学是化学热力学引伸，材料热力学的任务是以固体材料为例，说明热力学基本原理的应用。
绪论
热力学的基本内涵、基础及应用
热力学研究的对象是大量质点组成的宏观体系。
它只考虑体系中质点的平均性质，而不涉及物质内部的复杂结构和质点的微观运动状态；
它只考虑体系从一个状态转变到另一个状态，而不涉及过程的机制和所需的时间，是平衡理论。
因此，热力学是研究物质宏观性质的科学，又称宏观热力学。
绪论
热力学研究的对象
宏观热力学
宏观热力学的优点：导出的结论有高度的可靠性和广泛的普遍性。
宏观热力学的局限性：只能回答过程变化的可能性和限度，不能解决过程进行所需要的时间、内在原因和变化机制。
绪论
统计热力学
概念：宏观热力学与统计物理学的结合。
统计物理学：物质由大量粒子组成，应用力学规律对粒子的微观量求统计平均值，从而计算出体系的宏观性质。
研究内容：将宏观热力学与统计热力学结合起来，应用热力学的基本原理，分析说明材料中的各种热力学现象，揭示材料中相和组织的形成规律。
01
应用：给出系统相平衡的条件和相的状态；
绘制相图；
材料的结构缺陷；
材料中的相变；
02
绪论
03
现代材料热力学及其应用
热力学在材料中的应用
1876年，Gibbs相律—经典热力学的里程碑；
1879年，；
随后，Rober-Austen实验构建了Fe-Fe3C相图的最初的合理形式，使钢铁材料研究有理论支撑；
20世纪初，；
随后，经验性溶体理论、自由能理论建立了材料有序性的微观认识；
50年代初，；
60年代初，—失稳分解；
70年代，—步入材料设计时代；
绪论
非平衡态热力学
传统热力学以研究平衡态为主，然而，许多现象涉及非平衡态，这时，就涉及非平衡态热力学。
绪论
线性非平衡态热力学：引起偏离平衡态的各种热力学力比较小，由“力”所产生的各种热力学“流”与“力”之间遵从线性关系。
其理论基础：热力学第一、第二定律， “流”与“力”之间的经验规律，一些假设。
非线性非平衡态热力学：有“耗散结构理论”和“协同学”，但都是初步的理论。
体系和环境
状态和状态函数
过程和途径
容量性质和强度性质
理想气体的状态方程
01
绪论
01
二、几个基本概念