材料热力学

《材料热力学》课程是材料类专业本科生的核心基础课程。材料热力学是热力学基本原理在材料科学研究中的应用，其与动力学、晶体学及固体物理和固体化学等共同组成了材料科学的学科基础。材料热力学的主要任务是揭示材料中相和组织的形成规律，确定相稳定性、相变方向及相变驱动力等。应用材料热力学基本原理可以阐明和预测相图、相变以及材料的其他物理现象。本课程的主要任务是培养学生应用基本热力学原理解决材料研究中具体问题及解释材料科学中热力学现象的能力。课程主要讲述内容包括：热力学三大定律、溶液模型、相图热力学及相变热力学等。通过该课程的学习，要求学生掌握热力学基本定律，理解热力学定律是如何通过热力学函数应用到材料科学研究领域而形成材料热力学规律的。

1，本课程采取百分制，单元测验占40分，期末考试占50分，课程讨论占10分；

高等数学

普通化学

大学物理

1，理解热力学的基本内涵；2，了解热力学发展历史，理清热力学发展的基本脉络；3，了解材料热力学的发展历史及基本内容。

课时

1，理解理想气体微观模型及其状态方程；理解范德华气体模型及其修正思路；2，理解并掌握热力学的基本概念；3，理解并掌握热力学第一定律；4，理解并掌握体积功的概念及功的计算；5，理解可逆及不可逆过程；6，理解并掌握理想气体不同条件下的热力学能、焓及功的计算

课时

1，理解并掌握自发过程的定义及其共同特征；2，理解并掌握热力学第二定律文字表达及其意义；3，理解热力学第二定律数学推导及熵的定义；4，理解并掌握熵判据及熵变的计算；5，理解不可逆过程的本质及熵的微观意义；6，理解并掌握热力学第三定律及其意义；

课时

1，理解并掌握Helmholtz自由能函数定义及判据2，理解并掌握Gibbs自由能函数定义及判据；3，理解并掌握ΔG和ΔA的计算；4，理解并掌握热力学基本关系式的推导、使用条件及应用

课时

1) 深刻理解偏摩尔量、化学势、理想溶液、稀溶液、活度、活度系数等概念的含义；2) 掌握偏摩尔量的求和公式、Gibbs-Duhem公式及其确定方法；3) 掌握组成可变系统的基本热力学公式、理想溶液及实际溶液化学势公式、稀溶液中溶剂和溶质的化学势公式、拉乌尔定律、亨利定律及其使用条件； 4) 理解理想溶液或稀溶液依数性产生的原因，理解化学势对传质过程的决定性作用，掌握化学势公式及标准态含义，能够应用化学势解决实际溶液中的热力学问题。

课时

1) 理解相的概念和相平衡条件；理解物种数与独立组分数的区别，能够确定独立组分数量；2) 掌握相律公式的意义和用途，能够计算给定体系的自由度，掌握纯物质体系两相平衡时温度与压力的关系；3) 理解相图中点、线、面的含义，能够分析相图；4) 掌握各种基本相图的特点，能够根据相图分析体系相变过程；5) 掌握相图构成规律，能看懂复杂相图。

课时

1) 掌握通过自由能判据分析纯物质相平衡的方法；2) 掌握混合热力学性质、偏摩尔混合热力学性质以及过剩热力学性质、偏摩尔过剩热力学性质的意义及公式；3) 掌握理想溶液和实际溶液自由能公式，掌握规则溶液模型自由能公式，并理解各项含义；4) 掌握自由能最小原理及公切线法则在二组分体系相平衡分析中的应用，能通过分析自由能曲线，确定相平衡状态；5) 掌握由化学势相等条件计算两相平衡浓度的方法，了解相图与体系自由能性质之间的关联。

课时

1) 掌握一级相变和二级相变的定义及特点；2) 掌握纯物质形核时的驱动力计算；3) 掌握合金形核驱动力的计算方法及图示表示；4) 掌握合金相变时驱动力的图示表示，对给定的溶液模型，可计算出相变驱动力大小；5) 理解Spinodal分解的特点及其热力学原因。

课时

1，材料热力学课程组，《材料热力学》讲义， 2020(试用版）

2，徐祖耀、李麟，材料热力学, 2005(第三版），科学出版社

3，沈文霞，物理化学核心教程，2009(第二版)，科学出版社

4，朱文涛，清华大学，基础物理化学(上册)，2011，清华大学出版社 

4，W. C. Carter, Thermodynamics of materials,  2002 (MIT材料系本科课程) https://pruffle.mit.edu/3.00/index.html.

6，朱文涛  《基础物理化学》讲课视频https://www.bilibili.com/video/av4908315/

7，吴   锵   《材料物理化学》讲课视频