加载中…
相图： phase diagram
(2008-06-09 19:14:55)
标签：
教育 |
分类： 经世济民 |
相图：phase diagram金属及其他工程材料的性能决定于其内部的组织、结构，金属等材料的组织又由基本的相所组成。
由一个相所组成的组织叫单相组织，两个或两个以上的相组成的叫两相或多相组织。
这些相区域是组成百分比和温度的函 数。相图也可能依赖于气压。
相--Phase：系统中性质与成分均匀的一部分。相有自身的物理和化学特性，并且理论上可以机械分离的。相与相之间有界面隔开。相可以是固态、液态或气态。由于气体是互溶的，平衡系统中的气相数只能为
1。但液相和固相则可能有两种或两种以上。材料中相的种类、大小、形态与分布构成了材料的显微组织。
n相平衡：多相体系中，所有相的强度性质（如：温度、压强、每个组分在所有相中的化学位等）均相等，体系的性质不会自发的随时间变化的状态即相平衡状态。根据热力学第二定律，具有给定物质与能量的热力学平衡体系（孤立体系）的自发过程总是朝熵增加的方向进行，因此孤立体系位于平衡状态的熵大于处于非平衡状态的熵。根据这一原理，对于物质一定但与外界有能量交换的体系（封闭体系），恒温恒压过程总是朝吉布斯（Gibbs）自由能降低的方向进行，平衡状态吉布斯自由能最低。因此恒温恒压下多相体系中吉布斯自由能最低的状态就是相平衡状态。
n杠杆定律是质量守恒定律的一种表达形式，是通过相图来确定各相含量的重要表达式。
n在n元体系中，如果已知成分为o的合金由a与b两相组成，那么o点的成分必然位于a与b两相成分点的连线上，而且任一相的相对含量等于另一相成分点到o点的连线的长度与两相成分点连线长度之比。
file:///C:/DOCUME%7E1/luo/LOCALS%7E1/Temp/moz-screenshot-10.jpgphasediagram" />
每一相图都与一定的状态函数相对应，相图中的每一点该的都是函数的最小值点。同一体系的状态可用不同的状态函数来表示，同样同一体系的相平衡关系也可以用不同变量为坐标来表示，从而得到用途与拓扑结构形式不同的相图。
file:///C:/DOCUME%7E1/luo/LOCALS%7E1/Temp/moz-screenshot-10.jpgphase
- 下列说法对吗？为什么？
(1)在一给定的体系中，独立组分数是一个确定的数。
(2)单组分体系的物种数一定等于1。
(3)相律 适用于任何相平衡体系。
(4)在相平衡体系中，如果每一相中的物种数不相等，则相律不成立。解 (1) 对 (2) 错，组份数等于1 (3) 错。在有电场、重力场、磁场、或渗透质存在时，不适用， 必须加以修正。 (4) 错，由相律得出的结论与每一相中的物种数无关。
-
nGibbs相律指出：在任何热力学平衡系统中，自由度F、组元数c和相数p之间存在如下关系
F=c-p+2 式中2反映外界温度和压强的影响。若影响系统平衡状态的外界条件有n个，则上式中的2改为n :F=c-p+n - 请论证 (1)在一定温度下，某浓度的 NaCl
水溶液只有一个确定的蒸气压；
(2)在一定温度下，草酸钙分解为碳酸钙和一氧化碳时只能有一个确定的 CO 压力。解 (1) 浓度、温度一定， http://xmujpkc.xmu.edu.cn/wlhx/wlkc/chapter5/test/images/t.gifphase diagram" TITLE="相图： phase diagram" />=1则f=1-1+1=1 (2) f=2-3+2=1 当T一定时，f=0 - 根据碳的相图，回答下列问题：
(1)点 O 及曲线 OA，OB 和 OC 具有什么含义？
(2)试讨论在常温常压下石墨与金刚石的稳定性；
(3)2000K 时，将石墨变为金刚石需要多大压力？
(4)在任意给定的温度和压力下，金刚石与石墨哪个具有较高的密度？提示 解 (1) 点O为石墨、金刚石、液态碳三相平衡点。OA为石墨与金刚石两相平衡线，OB、OC留给读者自己考虑。 (2) 石墨稳定 (3) 约http://xmujpkc.xmu.edu.cn/wlhx/wlkc/chapter5/test/images/t2.gifphase
diagram" TITLE="相图： phase diagram" /> (4)dp/dT>0,Δ金刚石密度大。 - 在 1949～2054K 之间，金属 Zr 的蒸气压方程为
- http://xmujpkc.xmu.edu.cn/wlhx/wlkc/chapter5/test/images/2.gifphase
diagram" />
请得出 Zr 的摩尔升华焓http://xmujpkc.xmu.edu.cn/wlhx/wlkc/chapter5/test/images/3.gifphasediagram" />与温度 T 的关系式。并估算 Zr 在溶点 2128K 时的摩尔升华焓和蒸气压。 答案：http://xmujpkc.xmu.edu.cn/wlhx/wlkc/chapter5/test/images/4.gifphase diagram" />
-
某物质的固体及液体的蒸气压可分别用下式表示：
- http://xmujpkc.xmu.edu.cn/wlhx/wlkc/chapter5/test/images/5.gifphase
diagram" /> （固体） (1)
- http://xmujpkc.xmu.edu.cn/wlhx/wlkc/chapter5/test/images/6.gifphase
diagram" /> （液体） (2)
试求其：
(1)摩尔升华焓 (2)正常沸点 (3)三相点的温度和压力 (4)三相点的摩尔熔化熵提示 答案：〔(1) 35.71kJ·mol-1，(2) 298.7K，(3) 260.0K,19.13kPa，(4) 30.3JK-1mol-1〕
- http://xmujpkc.xmu.edu.cn/wlhx/wlkc/chapter5/test/images/5.gifphase
- 在海拔 4500m 的西藏高原上，大气压力只有
57.329kPa，水的沸点为
84℃，求水的气化热。
提示 答案：(39.45KJ·mol-1) - 一冰溪的厚度为 400m，其比重为
0.9168，试计算此冰溪底部冰的熔点。设此时冰溪的温度为
-0.2℃，此冰溪能向山下滑动否？
提示 答案：(-0.26℃) - 下列说法对吗？为什么？
(1)杠杆规则只适用于 T～X 图的两相平衡区。两相的量可以物质的量或质量表示。
(2)通过精馏的方法总可以将二元互溶液系分离成两个纯组分。
(3)一般有机物可以用水蒸气蒸馏法提纯，当有机物质的饱和蒸气压和摩尔质量越大时，提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少，燃料越省。
(4)恒沸物是化合物。因为其组成不变。提示 解 (1) 对 (2) 错，若形成共沸物，则无法完全分离。(3)对，
-
热分析法绘制相图的原理是什么？如何从冷却曲线的形状来断别体系的相变情况？实验过程中应注意哪些问题？
提示 解 - 热分析方法测得 Ca，Mg
二组分体系有如下数据：
Wca 0 0.1 0.19 0.46 0.55 0.65 0.79 0.90 1.00 转折点温度T1/K / 883 787 973 994 923 739 1028 / 水平线的温度T2/K 924 787 787 787 994 739 739 739 1116
(1)根据以上数据画出相图，在图上标出各相区的相态；
(2)若相图中有化合物生成时，写出化合物的分子式（相对原子质量 Ca:40，Mg:24）；
(3)将含 Ca 为 0.40（质量分数）的混合物 700g 加热熔化后，再冷却至 787K 时，最多能得纯化合物若干克？提示 解
喜欢
0
赠金笔