材料热力学是材料科学与工程专业的主要基础课程之一。本考试大纲要求考生掌握以下内容:
  1. 热力学定律:第一、第二和第三定律
  2. 热力学变量及其之间的关系:状态函数和过程函数;热力学定律数学表达式;麦克斯韦关系式;系数关系;压力系数、热膨胀系数、热容等;在理想气体、固体和液体中的应用
  3. 热力学体系平衡:平衡判据及其数学表达式;单元二相系的平衡条件;平衡判据的其它表达式
  4. 统计热力学基础:微观、宏观状态;热力学公式;熵的统计分析(组态熵、振动熵、电子熵、磁熵);M-B分布;F-D分布;Einstein模型(晶体);单原子气体模型
  5. 单元多相体系:化学位与Gibbs自由能;单元相图结构;Clausius-Clapeyron方程;蒸发和升华曲线;凝聚态的相界;三相点(Tripoints)
  6. 多元单相无化学反应体系(溶液):偏摩尔量及其之间的关系;偏摩尔量计算;标准态和混合过程(mixing process);多元体系的化学位;活度与活度系数;Gibbs-Duhem方程;稀溶液与规则溶液;溶液的原子模型(atomistic model)
  7. 多元多相无化学反应体系:平衡条件;Gibbs相律;相图结构(单元、二元和三元相图);杠杆定律(二元和三元);相图在材料科学中的应用
  8. 相图热力学:自由能-成分(G-X)曲线(G-X标准态、公切线与两相平衡、两相区、三相平衡、中间相和亚稳相);二元相图的热力学模型(理想溶液模型、规则溶液模型、中脊线);计算机相图计算(液相线、固相线、共晶点、固溶度线、溶解度间隙等)
  9. 多元多相化学反应体系:气体中的单变量(univariant)和多变量(multivariant)反应(化学位、反应亲和力、平衡常数与自由能变化);Richardson-Ellingham图;CO/CO2和H2/H2O混合气体中的氧化;Pourbaix高温氧化图
  10. 界面热力学:曲面几何;曲面过剩热力学量;弯曲界面体系的热力学平衡;表面张力与表面自由能;界面对相图的影响(相界移动、界面与蒸汽的平衡、熔点与曲率的关系);晶体的平衡形状—Wullf图;表面吸附(吸附测量、Gibbs吸附方程)
  11. 晶体缺陷热力学:晶体中的空位浓度;间隙缺陷与双空位;Frenkel和Schottky缺陷
  参考资料:
  1. 李箭,华中科技大学《材料热力学讲义》,2006 (plumarrow@126.com)
  2. 徐祖耀等,材料热力学. 北京,科学出版社,2005