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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料热力学problem1Idealsolutions：DerivethedependenceofthepositionoftheminimumoftheGibbsfreeenergycurve(molarfractionofthecomponentB,XB,thatcorrespondstotheminimumofG(XB)fromtheGibbsfreeenergiesofpureAandB,GAandGB,foranidealbinarysolidsolution.Whatar
2、ethepositionsoftheminimumoftheGibbsfreeenergyforGA=GB;GAGB;GBGA?Howthepositionoftheminimumisaffectedbytemperature?SchematicallysketchplotsofG(XB)forthreecases:GA=GB,GAGB,andGBGA(forthesametemperature).problem2Regularsolutions：(a)Describe(inwords)themeaningofthe“heatofmixing”.(b)Whyis?Hmix=X1X2thesim
3、plestpossibleexpressionfortheheatofmixinginabinarysolution?(c)Forthissimplestcase,sketchtheGibbsfreeenergyofmixing,asafunctionofmolefractionofoneofthecomponents.(d)BrieflyexplaintheHeyslawandtheRaoultslaw.(e)Computetheactivitycoefficientforeachofthecomponents.(f)ComputetheHeyslawcoefficientforbothco
4、mponents.problem3BinaryphasediagramsForthephasediagramshownbelow,sketchtheGibbsfreeenergycurves,G(XB),forallphasespresentattemperatureT1,T2andT3.However,ifthecriticaltemperatureofthemiscibilitygapissufficientlyhigh,thesolidsolutionphasemightbecomemetastable.Demonstrategraphically,bymeansofanumberofG
5、-Xdiagramsandthecorrespondingphasediagrams,howthiscanleadtoaeutecticphasediagram.problem4Aboutbinaryphasediagrams:Inabinaryisomorphousphasesystem,basedtheGibbsfreeenergycurves,explainhowandwhythecommontangentconstructionyieldsthecompositionsofcoexistingphases.problem5Anidealgasat300Khasavolumeof15li
6、tersatapressureof15atm.Calculate(1)thefinalvolumeofthesystem.(2)theworkdonebythesystem.(3)theheatenteringorleavingthesystem.(4)thechangeintheinternalenergy.And(5)thechangeintheenthalpywhenthegasundergoesareversibleadiabaticexpansiontoapressureof10atm.Theconstantvolumemolarheatcapacityofthegas,CvhasP
7、1V?(2)CVthevalue；P2V1CP.1、什么是热力学？动力学？热力学是研究热现象中物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系，以及状态发生变化时系统与外界相互作用的学科。工程热力学是热力学最先发展的一个分支，它主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用，是机械工程的重要基础学科之一。热力学是自然科学的一个分支，主要研究热量和功之间的转化关系。热力学是研究物质的平衡状态以及与准平衡态，以及状态发生变化时系统与外界相互作用的物理、化学过程的学科。热力学适用于许多科学领域和工程领域，如发动机，相变，化学反应，甚至黑洞等等。热力学，全称热动力学，是研究热现象中物态转变和能量转
8、换规律的学科；它着重研究物质的平衡状态以及与准平衡态的物理、化学过程。热力学是热学理论的一个方面。热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律。热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构和微观粒子的相互作用。因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。热力学三定律是热力学的基本理论。热力学定律*热力学第零定律：说明热平衡和温度的关系。*热力学第一定律：能量守恒定律的一种特殊形式在一个封闭系统里，所有种类的能量，形式可以转化，但既不能凭空产生，也不会凭空消失。*热力学第二定律：孤立系统熵(失序)不会减少简言
9、之，热不能自发的从冷处转到热处，任何高温的物体在不受热的情况下，都会逐渐冷却。*热力学第三定律：不可能以有限程序达到绝对零度换句话说，绝对零度永远不可能达到。动力学是经典力学的一门分支，主要研究运动的变化与造成这变化的各种因素。换句话说，动力学主要研究的是力对于物体运动的影响。运动学则是纯粹描述物体的运动，完全不考虑导致运动的因素。更仔细地说，动力学研究由于力的作用，物理系统怎样随着时间的演进而改变。动力学的基础定律是艾萨克牛顿提出的牛顿运动定律。对于任意物理系统，只要知道其作用力的性质，引用牛顿运动定律，就可以研究这作用力对于这物理系统的影响。在经典电磁学里，物理系统的动力状况涉及了经典力学
10、与电磁学，需要使用牛顿运动定律、麦克斯韦方程、洛伦兹力方程来描述。自20世纪以来，动力学又常被人们理解为侧重于工程技术应用方面的一个力学分支。动力学是机械工程与航空工程的基础课程。动力学的基本内容包括质点动力学、质点系动力学、刚体动力学、达朗贝尔原理等。以动力学为基础而发展出来的应用学科有天体力学、振动理论、运动稳定性理论，陀螺力学、外弹道学、变质量力学，以及正在发展中的多刚体系统动力学、晶体动力学等。2.材料热力学是从能量角度研究材料，试举出和你研究领域相近的两种应用热力学理论来研究材料的例子。1.Nb表面合金化对Ti6Al4V腐蚀行为的影响，钛合金具有比强度高等特性,是适合于航空航天等领域
11、应用的先进材料.然而未加处理的钛合金通常存在耐磨性差及高温易氧化等问题,无法满足应用要求.此外,钛合金在大气、海水等一般环境下具有较强的耐蚀性,但是在一些特殊介质里,如还原性酸中容易受到腐蚀.为了解决上述问题,适当的表面改性处理是十分必要的.因此钛合金表面改性技术近年来成为材料科学热点研究领域之一.钛合金中加入铌元素可显著提高耐蚀性及高温抗氧性能.Ti-45Nb就是一种新型耐蚀钛合金采用双辉技术在Ti6Al4V合金表面进行Nb表面合金化处理,形成具有类似Ti45Nb成分的表面Ti-Nb合金层,提高其抗蚀性及高温抗氧化性能,同时又保留了基体材料比强度高的特性.基体Ti6Al4V和Ti-Nb合金层
12、在5%H2SO4溶液中电化学腐蚀极化曲线如图4所示.由图4可以看出Ti-Nb合金层较基体Ti6Al4V自腐蚀电位提高约400mV,从电化学腐蚀热力学角度表明Ti-Nb合金层抗腐蚀能力提高了.由阳极极化曲线看出,两者趋势是一样的,都发生了钝化.图5是基体Ti6Al4V和Ti-Nb合金层在5%HCl溶液中电化学腐蚀极化曲线.由图可以看出Ti-Nb合金层较基体Ti6Al4V自腐蚀电位提高约60mV,从热力学角度表明抗腐蚀能力提高了.基体Ti6Al4V和Ti-Nb合金层阳极极化曲线基本相似,均表现为电流密度随着电位的升高而增大,它没有发生钝化现象,始终处于活性溶解区由图6可以看出Ti-Nb合金层在31
13、5%NaCl溶液中较基体Ti6Al4V自腐蚀电位提高约160mV,表明Nb表面合金化后增加了Ti6Al4V热力学稳定性,耐蚀性提高.由Ti6Al4V阳极极化曲线看出,电流密度随着电位的升高而增大,也就是说它没有发生钝化现象,始终处于活性溶解区;由Ti-Nb合金层阳极极化曲线可以看出,在0121V0139V左右发生钝化,在电位达113V之后,发生二次钝化,说明Ti-Nb合金层在3.5%NaCl水溶液中出现钝化膜破裂后自修复的现象。结论：电化学腐蚀研究表明:在5%H2SO4、5%HCl、%NaCl溶液中Ti-Nb合金层较基体Ti6Al4V抗腐蚀能力有一定的提高。2.分析法基于溶液电化学性质的化学分
14、析方法。电化学分析法是由德国化学家C.温克勒尔在19世纪首先引入分析领域的，仪器分析法始于1922年捷克化学家J.海洛夫斯基建立极谱法。电化学分析法的基础是在电化学池中所发生的电化学反应。电化学池由电解质溶液和浸入其中的两个电极组成，两电极用外电路接通。在两个电极上发生氧化还原反应，电子通过连接两电极的外电路从一个电极流到另一个电极。根据溶液的电化学性质与被测物质的化学或物理性质之间的关系，将被测定物质的浓度转化为一种电学参量加以测量。根据国际纯粹化学与应用化学联合会倡议，电化学分析法分为三大类：既不涉及双电层，也不涉及电极反应，包括电导分析法、高频滴定法等。涉及双电层，但不涉及电极反应，例如
15、通过测量表面张力或非法拉第阻抗而测定浓度的分析方法。涉及电极反应，又分为两类：一类是电解电流为0，如电位滴定；另一类是电解电流不等于0，包括计时电位法、计时电流法、阳极溶出法、交流极谱法、单扫描极谱法、方波极谱法、示波极谱法、库仑分析法等。3.金属的防腐蚀问题，大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题。根据电化学腐蚀原理，依靠外部电流的流入改变金属的电位，从而降低金属腐蚀速度的一种材料保护技术。按照金属电位变动的趋向，电化学保护分为阴极保护和阳极保护两类。阴极保护。通过降低金属电位而达到保护目的的，称为阴极保护。根据保护电流的来源，阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法。外加电流法是由外部直流电源提供保护电流，电源的负极连接保护对象，正极连接辅助阳极，通过电解质环境构成电流回路。牺牲阳极法是依靠电位负于保护对象的金属自身消耗来提供保护电流，保护对象直接与牺牲阳极连接，在电解质环境中构成保护电流回路。阴极保护主要用于防止土壤、海水等中性介质中的金属腐蚀。阳极保护。通过提高可钝化金属的电位使其进入钝态而达到保护目的的，称为阳极保护。阳极保护是利用阳极极化电流使金属处于稳定的钝态，其保护系统类似于外加电流阴极保护系统，只是极化电流的方向相反。只有具有活化-钝化转变的腐蚀体系才能采用阳极保护技术，例如浓硫酸贮罐、氨水贮
