材料热力学习题集

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液态铅在1个大气压下的热容量Cp(l)称为Cp(L)= 32.43-3.10×10-3TJ/(mol·k)，固态铅的热容量Cp(s)为Cp(S)= 23.56+9.75×10-3TJ/(mol·k)。众所周知，当液态铅的熔点(600 K)固化成固体时，液态铅释放4811.60 J/mol的热量，并计算了当液态铅过冷到590K并固化成固体时的焓变化。

液态铅固态铅600Kb恒温相变c温升590Ka初始状态相变d最终状态

？H示意图实施例1-2众所周知，锡在505K(熔点)时的熔化热为7070.96焦耳/摩尔，

厘泊(L) = 34.69-9.20×10-3TJ/(摩尔·K)厘泊(S) = 18.49+26.36×10-3TJ/(摩尔·K)

用于计算锡过冷至495 K时自动凝固的比例

505K恒温，放热b相变c最终状态吸收热上升温度吸收热相变放热495Ka初始状态1摩尔液体d x摩尔固体(1-x)摩尔液体？H图例1-3铅的熔点为600K，凝固热为4811.6 J/mol，计算了铅在600K 凝固时的熵值变化(在一个大气压下)。

例1-4已知在1个大气压下液态铅的比热为32.43-3.10×10-3tj/(mol·k)

CP(s)= 23.56+9.75×10-3tj/(mol·k)

液态铅在其熔点(600K)固化成固体时释放4811.6 J/mol的热量。计算了液态铅过冷到590K凝固时(在一个大气压下)熵值的变化。

1

液态铅固态铅恒温相变600Kbc冷却温升590Ka初始相变d最终状态计算？S示意图

实施例2-1已知液态锌的Cp(l)为Cp(L)= 29.66+4.81×10-3TJ/(mol·k)，固态锌的Cp(s)为Cp(S)= 22.13+11.05×10-3TJ/(mol·k)，锌的熔点为692.6K，熔化热δH = 6589.8J/mol，自由能差δG(δ

的实施例2-2使用第一章中的数据计算铅在590 K(过冷10 K)凝固时的自由能变化δg(590 K)，并将其与简单近似计算的结果(铅在590K 凝固时δH =-4811.6J/mol)进行比较

可以从第一章的计算中看出:当铅在590K凝固时，焓变化δH =-4722.56J/mol；熵变化δs =-8.0j/(Mol·k)

例2-3已知γ-铁、δ-铁和液态铁的Cp为

Cp(γ)= 7.70+19.50×10-3 TJ/Mol·kcp(d)= 43.93j/Mol·k(1674 ~ 1809k)Cp(L)= 41.84j/Mol·k(L)

G亚稳态？相的理论熔点？第一阶段？1673年？L1809G？g？GLT/K？阶段

2

25y = 246.65t-34.138 tlnt+9.75？10t 20-32y/100015y = 14861.57t = 1793.82k 105005001000t，k 1500200025003000

| 286K时199例4-1，α-Sn β-Sn的δh = 2092j/mol，锡的= 118.7，πα-Sn = 5.75g/mL，ψ计算100个大气压下相变温度的变化值

例4-2在95.5℃单斜硫菱形硫中，δV = 0.01395毫升/克，δH = 13.05焦耳/克，找出压力对相变温度的影响

例4-3固体锌的蒸气压与温度的关系为:lgp(ATM)=-6850/T-0.755 gt+8.36液态锌的蒸气压与温度的关系为:lgp(ATM)=-6620/T-1.255 LGT+9.46

q:1)液态锌在1个大气压下的沸点；2)三点温度；3)1 ATM沸点下的汽化热；4)三相点的熔化热；5)固体锌和液体锌之间的δCp 例4-4锌在610 K时的蒸气压为10 mmHg，镉的计算蒸气压也为10-5 mmHg

杜林定律:当相似物质具有相同的蒸汽压时，T1/T2 =常数

例4-5碳在1个大气压和25℃下以石墨为稳定相，并试图找出在25℃下将石墨转化为金刚石所需的压力

实施例5-1实验测得的镉-镁的摩尔体积如下表所示

Cd-镁合金

-5

实施例5-2已知三元溶液的摩尔体积为VM = 7x1+10 x2+12x 3-2x1x

2+3x1x2x 3(cm3/mol)

3

3

9解决方案:虚拟机∠X1 = x2 = x3 = 1/3 =

869 X1 = 1-X2-X3，因为X1+X2+X3 = 1经过取代，我们可以得到:

实施例5-3在1075℃下实验测得的氧在银中的溶解度如下表所示，我们可以找出:1)氧在银中的溶解度是否符合西沃特定律，我们可以找出溶解度常数；2)1075℃时空气中氧在银中的溶解度

实施例5-4将0.567 g尿素(CON2H4)溶解在500 g水中，测量该水溶液的冰点为-0.0351℃，并计算尿素的分子量。(已知水溶液的Km = 1.86℃)

实施例5-5实验结果表明，当1wt。铁水中含有%S，铁水凝固点降低30℃。S

4

在铁水中是以S2还是硫的形式存在？(众所周知，纯铁的熔点为1538℃，熔化热为3650卡/摩尔)

实施例5-6计算1重量%时铁熔点的还原值。根据溶液凝固点降低公式，将%的其它合金元素溶解在纯铁中当1wt。%的其他合金元素溶解在

铁水中，铁水的熔点降低

实施例5-7使用FeO(l)溶解的标准自由能计算氧在1600℃铁水中的溶解度已知:FeO(l)=[o]+Fe(l)δgo = 28900-12.51t

例5-8根据以下反应，求出1200℃，Cu2O饱和，粗铜氧化精炼除铁极限

Cu2O(s)+[铁] = FeO (s)+2cu (l)

，其中[]表示溶解在铜溶液中已知γFeo=19.5

实施例5-9已知的

问题:1)当混合气体(97%H2O+3%H2，体积)为1000 K时，镍能被氧化吗？

2)现有镍-金固溶体(XNi = 0.1)众所周知，在1000 K时，与该合金平衡的氢气体积为0.35%。试着找出镍的活度系数。

实施例5-10在1000℃时，一氧化碳/二氧化碳混合气体和奥氏体中