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课程名称材料热力学
课程名称:
材料热力学英文名称:
ThermodynamicsofMaterials
学分:
3
开课学期:
秋季
课程性质:
专业基础课
先修课程:
材料学基础、物理化学、统计物理学
教材:
自编讲义(综合MIT、Berkeley、Stanford等大学材料系研究生热力学课程)
一、课程简介
本课程分为热力学基本原理和在材料科学中的一些基本应用两个部分。
首先本课程介绍了经典热力学定律的基本原理、热力学基本关系式,讨论了热力学理论在可压缩系统和不可压缩系统的应用,主要研究各种系统的热力学性质以及稳定性和相平衡等问题,同时简要介绍了统计热力学的基本知识。
第二部分侧重于把热力学的基本原理应用于相图的分析、表面与界面效应、固体形变效应,以及电场、磁场、重力场和离心场效应,为材料的制备、热处理过程,以及材料在服役过程中性能变化的分析提供热力学理论基础。
、基本要求
通过本课程的学习,掌握经典热力学和统计热力学的基本知识,并能够把热
力学的基本原理应用于材料科学的理论和应用研究方面
三、内容提要
第一章概论
1.1
热力学与材料科学
1.2
热力学理论的基本构成
1.2.1热力学关系式
1.2.2热力学变量
1.2.3热力学系统
1.2.4平衡判据
1.3
小结
第二章热力学定律
2.1
热力学第一定律
2.2
热力学第二定律
2.3
熵
2.4
热力学第三定律
2.5
小结
第三章热力学变量及一般关系式
3.1热力学关系式的分类
3.1.1热力学定律
3.1.2热力学参数
3.1.3系数关系式
3.2麦克斯韦关系式
3.3推导热力学关系式的方法
3.3.1熵和体积、温度与压力的关系
3.3.2能量函数关系
3.3.3热力学关系式推导的一般过程
3.3.4气体的热力学关系式
3.3.5液体和固体的热力学关系式
3.4小结
第四章热力学系统中的平衡条件
4.1平衡概念
4.2平衡判据的热力学表达形式
4.3平衡条件的数学表达形式
4.4单元双相系统的平衡条件
第五章统计热力学
5.1统计热力学基础
5.2平衡条件的统计热力学判据
5.3统计热力学的应用
5.4经典热力学与统计热力学的关系
5.5小结
第六章相图
6.1单元系相图
6.2二元系相图
6.3多元系相图
6.4亚稳相相图
6.5小结
第七章表面与界面
7.1界面热力学
7.2毛细效应对相图的影响
7.3表面与界面
7.3.2晶界
7.3.3相界
7.3.4各类界面
7.4
小结
第八章
固体中的缺陷
8.1
在单质晶体中的点缺陷
8.2
化学计量配比化合物晶体中的点缺陷
8.3
非化学计量配比化合物晶体中的点缺陷
8.4
非化学计量配比化合物中的杂质
8.5
小结
第九章
外力场系统
9.1
外场作用下的热力学关系式
9.1.1连续系统的势能
9.1.2平衡条件
9.1.3重力场作用下的热力学关系式
9.1.4离心场作用下的热力学关系式
9.1.5电磁场作用下的热力学关系式(磁化、极化)
9.2非均匀系统能量的梯度分布
参考书目:
1、关德相等译:
《热力学原理》,谢锐生著,人民教育出版社,1981。
2、JohnB.Hudson,《ThermodynamicsofMaterials》,AWiley-Interscience
Publication,1996.(RenscelaerPolytechnicInstitute材料系研究生教
材)
3、RobertT.Dehoff,《ThermodynamicsinMaterialsScience》,McGraw-Hill,
Inc.,1993.(UniversityofFlorida材料系研究生教材)
4、DavidV.Ragone,《ThermodynamicsofMaterials》,JojnWileySons.Inc.,1995.(MIT材料系研究生教材)
5、CharlesMusgrave,《SolidStateThermodynamics》,2001(StanfordUniversity材料系研究生教材).
6、W.C.Carter,《Thermodynamicsofmaterials》,2001(MIT材料系研究生教材)
7、J.W.Morris,《Thermodynamics》,2001(UCberkeley材料系研究生教材)
8、Orlando,《EngineeringThermodynamics》,2001(UCberkeley核工系研
究生教材)
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