• / 31
  • 下载费用:10 金币  

材料物理化学性能一章.ppt

关 键 词:
材料物理化学性能一章.ppt
资源描述:
2019/9/6,1,材料物理化学性能,主讲教师:韩立影,2019/9/6,2,金属组织变化 产生热效应,,,,材料及其制品在使用过程中,将对不同的温度作出反映,表现出不同的热物理性能.,第一章 热学性能分析,本章讨论 热容的物理概念 物理本质 测量方法 热容测量在材料研究中的应用,,从热效应可以确定出组织转变的类型,转变温度和进行的情况,,2019/9/6,3,,,,1.1 表征热学性能的基本参数及热学性能,1.2热焓及热容的测量、热分析法的应用,第一章 热学性能分析,2019/9/6,4,1.1 表征热学性能的基本参数及热学性能,一.热容的基本概念,,,,材料在温度上升或下降时要吸热或放热,在没有相变或化学反应的条件下,材料温度升高1K时所吸收的热量(Q)称做该材料的热容,单位为J/K,所以在温度T时材料的热容可表达为,(1-1),单位质量材料的热容又称之为“比热容”或“质量热容”,单位为J/(kg·K).,1mol材料的热容则称为“摩尔热容”,单位为J/(mol·K)。,2019/9/6,5,(1-2),,,当温度T2无限趋近于T1时,材料的比热容,即,(1-3),当加热过程在恒压条件下进行时,所测定的比热容称为比定压热容;,,,,,平均比热容是指单位质量的材料从温度T1到T2所吸收的热量的平均值:,加热过程是在保持物体容积不变的条件下进行时,所测定的热容称为比定容热容。,2019/9/6,6,式中: 为热量, 为内能, 为焓。可以直接从系统的能量增量来计算.,(1-4),(1-5),,,,,,,比定压热容和比定容热容的表达式,比较比定压热容和比定容热容的大小?,,2019/9/6,7,在等压过程中,将一个质量为 的物体从0K升高到 所需要的热量称为该物体的热焓。,2019/9/6,8,对于固体材料的热容,在上世纪已发现了两个经验定律:,,元素的热容定律——杜隆—珀替定律,化合物热容定律——柯普定律,,恒压下元素的原子热容等于25J/(K·mol),化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和,2019/9/6,9,经典热容理论,,,在固体中用谐振子来代表每个原子在一个自由度的振动,,,,,一个摩尔固体中有NA个原子,总能量为,2019/9/6,10,1mol单原子固体物质的摩尔定容热容为:,,由式(1-8)可知,热容是与温度无关的常数,这就是杜隆—珀替定律的实质.,对于双原子的固态化合物,1mol中原子为2NA,故摩尔定容热容为Cv,m=2×25J/(K·mol),,(1-8),三原子固态化合物的摩尔定容热容Cv,m=3×25 J/(K·mol),余类推.,杜隆—珀替定律在高温时与实验结果是很符合的,但在低温时却相差较大.,2019/9/6,11,实验结果表明,材料的摩尔热容如下图1-1(P139图8-2)所示,是随温度而变化的.,,,图1-1 NaCl的摩尔热容—温度曲线,在高温区,摩尔热容的变化很平缓;在低温区, 、 ∝ ,温度接近0K时, 、 =0。,,,,由此可见,经典的热容理论在低温下是不适用的,热容随温度的变化只能用量子理论来解释。,2019/9/6,12,1.1 表征热学性能的基本参数及热学性能,1.爱因斯坦模型爱因斯坦模型认为:晶体中每一个原子都是一个独立的振子,原子都以相同的频率振动,这样就推导出如下的热容温度关系式,二、固体热容的量子理论,,,,在热容量子理论的数学模型中,爱因斯坦模型和德拜模型与实验较为相符,下面将作简要介绍.,,,假设前提:,而且振动能量是量子化的.,2019/9/6,13,式中 —谐振子的振动频率;,,,,适当的选取频率 ,可以使理论与实验吻合。又因为 令 。则式(1-9)可以改写成,,,,,,,,(1-9),,,,(1-10),,式中: 为爱因斯坦特征温度; 为爱因斯坦比热函数.,,2019/9/6,14,这就是杜隆—珀替定律的形式。,,,,当温度较高时T» ,则将 展开成,,,(1-11),式(1-10)中,当T趋于零时, 逐渐减小,当T=0时, =0,这都是爱因斯坦模型与实验相符之处。,,但是在低温下,T« ,时. »1,故式(1-10)得到如下形式:,,(1-12),上式表明, 依指数规律随温度而变化,而不是从试验中得出的按 变化的规律.导致这一差异的原因是爱因斯坦采用了过于简化的假设.,忽略振动之间频率的差别是此模型在低温时不准确的原因.德拜模型在这一方面作了改进,故能得到更好的结果。,,略去 的高次项,式(1-10)可化为,,2019/9/6,15,2.德拜模型,德拜考虑到了晶体中原子的相互作用。
展开阅读全文
  微传网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:材料物理化学性能一章.ppt
链接地址:https://www.weizhuannet.com/p-9811977.html
微传网是一个办公文档、学习资料下载的在线文档分享平台!

微传网博客

网站资源均来自网络,如有侵权,请联系客服删除!

 网站客服QQ:80879498  会员QQ群:727456886

copyright@ 2018-2028 微传网络工作室版权所有

     经营许可证编号:冀ICP备18006529号-1 ,公安局备案号:13028102000124

收起
展开