无机材料物理性能习题库

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1、《无机材料物理性能》题库2、材料的热学性能2-1计算室温（298K）及高温（1273K）时莫来石瓷的摩尔热容值，并请和按杜龙-伯蒂规律计算的结果比较。（1）当T=298K，Cp=a+bT+cT-2=87.55+14.96´10-3´298-26.68´105/2982=87.55+4.46-30.04=61.97´4.18J/mol×K=259.0346J/mol×K（2）当T=1273K，Cp=a+bT+cT-2=87.55+14.96´10-3´1273-26.68´105/12732=87.55+19.04-1.65=104.94´4.18J/mol×K=438.65J/mol×K据

2、杜隆-珀替定律：(3Al2O3×2SiO4)Cp=21*24.94=523.74J/mol×K2-2康宁玻璃（硅酸铝玻璃）具有下列性能参数：λ=0.021J/(cm×s×℃);α=4.6´10-6/℃;σp=7.0Kg/mm2，E=6700Kg/mm2，μ=0.25。求其第一及第二热冲击断裂抵抗因子。第一冲击断裂抵抗因子：==170℃第二冲击断裂抵抗因子：=170´0.021=3.57J/(cm×s)2-3一陶瓷件由反应烧结氮化硅制成，其热导率λ=0.184J/(cm×s×℃)，最大厚度=120mm。如果表面热传递系数h=0.05J/(cm2×s×℃)，假定形状因子S=1，估算可安全应用的

3、热冲击最大允许温差。=226*0.184=447℃2-4、系统自由能的增加量，又有，若在肖特基缺陷中将一个原子从晶格内移到晶体表面的能量，求在0℃产生的缺陷比例（即）是多少？17《无机材料物理性能》题库2-5在室温中kT=0.024eV，有一比费米能级高0.24eV的状态，采用玻尔兹曼统计分布函数计算时，相对于费米-狄拉克统计分布函数计算的误差有多少？2-6NaCl和KCl具有相同的晶体结构，它们在低温下的Debye温度θD分别为310K和230K，KCl在5K的定容摩尔热容为3.8´10-2J/(K×mol)，试计算NaCl在5K和KCl在2K时的定容摩尔热容。2-7证明固体材料的热膨胀

4、系数不因为含均匀分散的气孔而改变。17《无机材料物理性能》题库2-8试计算一条合成刚玉晶体Al2O3棒在1K的热导率，它的分子量为102，直径为3mm，声速500m/s，密度为4000kg/m3，德拜温度为1000K。17《无机材料物理性能》题库3材料的光学性能3-1．一入射光以较小的入射角i和折射角r通过一透明明玻璃板，若玻璃对光的衰减可忽略不计，试证明明透过后的光强为(1-m)2解：W=W'+W''其折射光又从玻璃与空气的另一界面射入空气则3-2光通过一块厚度为1mm的透明Al2O3板后强度降低了15%，试计算其吸收和散射系数的总和。解:3-3有一材料的吸收系数α=0.32cm-1，透

5、明光强分别为入射的10%，20%，50%及80%时，材料的厚度各为多少？解:3-4一玻璃对水银灯蓝、绿谱线λ=4358A和5461A的折射率分别为1.6525和1.6245，用此数据定出柯西Cauchy近似经验公式的常数A和B，然后计算对钠黄线λ=5893A的折射率n及色散率dn/dλ值。17《无机材料物理性能》题库解：3-5．摄影者知道用橙黄滤色镜拍摄天空时，可增加蓝天和白云的对比，若相机镜头和胶卷底片的灵敏度将光谱范围限制在3900-6200A之间，并反太阳光谱在此范围内视成常数，当色镜把波长在5500A以后的光全部吸收时，天空的散射光波被它去掉百分之几呢？[瑞利Rayleugh定律认

6、为：散射光强与λ4成反比]解：3-6．设一个两能级系统的能级差（1）分别求出T=102K，103K，105K，108K时粒子数之比值N2/N1（2）N2=N1的状态相当于多高的温度？（3）粒子数发生反转的状态相当于臬的温度？解：1）2）17《无机材料物理性能》题库3）已知当时粒子数会反转，所以当时，求得T<0K，所以无法通过改变温度来实现粒子反转3-7．一光纤的芯子折射率n1=1.62，包层折射率n2=1.52，试计算光发生全反射的临界角θc.解：17《无机材料物理性能》题库4材料的电导性能4-1实验测出离子型电导体的电导率与温度的相关数据，经数学回归分析得出关系式为：(1)试求在测量温度

7、范围内的电导活化能表达式。(2)若给定T1=500K，σ1=10-9（T2=1000K，σ2=10-6（计算电导活化能的值。解：（1）==W=式中k=（2）B=-3000W=-ln10.(-3)´0.86´10-4´500=5.94´10-4´500=0.594eV4-2.根据缺陷化学原理推导（1）ZnO电导率与氧分压的关系。（2）在具有阴离子空位TiO2-x非化学计量化合物中，其电导率与氧分压的关系。（3）在具有阳离子