上海大学钢铁冶金专业研究生课程

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1、冶金热力学MetallurgicalThermodynamics主讲：吴永全上海大学现代冶金及材料制备国家重点实验室培育基地研究生课程——冶金热力学9/17/2021研究生课程——冶金热力学www.mat.shu.edu.cn9/17/2021研究生课程——冶金热力学http://202.121.199.249/staff/Wu_YongQuan/9/17/2021研究生课程——冶金热力学9/17/20211.没有固定的课本，因为当前的知识日新月异，授课要求和授课内容也跟着变化；2.主要需要靠各位的课后自学，以便

2、消化吸收我课堂上所讲解的内容；3.按道理，本科的学习就应该是一个自学能力的训练，但事实是大部分学生到研究生阶段仍然没有好的自学能力和自学习惯，请记住：从现在开始系统培养自己的自学能力还为时未晚；研究生课程——冶金热力学按需学习，在应用中学习9/17/2021冶金热力学——授课内容授课内容统计热力学基础物理化学基础冶金热力学4学时4学时32学时氧化还原反应化学反应自由能、焓、熵组元与活度冶金熔体活度相平衡及相律二元相图三元相图计算物理化学简介9/17/2021冶金热力学——授课内容授课内容统计热力学基础物理化学基础冶

3、金热力学统计热力学基础氧化还原反应化学反应自由能、焓、熵组元与活度冶金熔体活度相平衡及相律二元相图三元相图计算物理化学简介9/17/2021冶金热力学——统计热力学基础——参考书目彭桓武，徐锡申著，理论物理基础，北京大学出版社，1998，第七章和第十三章天津大学物理化学教研室编，物理化学，高等教育出版社，1979，第七章R.P.H.GasserandW.G.Richards,Entropyandenergylevels,ClarendonPress,Oxford,1974赵成大，梁春余编著，统计热力学导论，吉林人民

4、出版社，19839/17/2021冶金热力学——统计热力学基础——基本任务物质的宏观性质本质上是微观粒子不停地运动的客观反应。虽然每个粒子都遵守力学定律，但是（过去）无法用力学中的微分方程去描述整个体系的运动状态，所以必须用统计学的方法。根据统计单位的力学性质（例如速度、动量、位置、振动、转动等），经过统计平均推求体系的热力学性质，将体系的微观性质与宏观性质联系起来，这就是统计热力学的研究方法。9/17/2021冶金热力学——统计热力学基础——基本任务根据对物质结构的某些基本假定，以及实验所得的光谱数据，求得物质结

5、构的一些基本常数，如核间距、键角、振动频率等，从而计算分子配分函数。再根据配分函数求出物质的热力学性质，这就是统计热力学的基本任务。9/17/2021冶金热力学——统计热力学基础——基本任务该方法的局限性：计算时必须假定结构的模型，而人们对物质结构的认识也在不断深化，这势必引入一定的近似性。另外，对大的复杂分子以及凝聚体系，计算尚有困难。该方法的优点：将体系的微观性质与宏观性质联系起来，对于简单分子计算结果常是令人满意的。不需要进行复杂的低温量热实验，就能求得相当准确的熵值。9/17/2021冶金热力学——统计热力

6、学基础——目录基本概念1相空间和Hamilton方程2能级和简并度3系统和系综4基本概念1熵与微观状态分布5配分函数69/17/2021冶金热力学——统计热力学基础——基本概念超微观—小于普朗克长度和时间的尺度，量子力学起作用；微观——原子和分子是可分辨的尺度，量子力学起作用；介观——介于微观和宏观之间，原子和分子不可分辨，即物质是连续介质，但主要是量子力学起作用；宏观——人的肉眼能够触及到的尺度，经典力学起作用；巨观——以光年为基本度量单位的尺度，经典力学起作用。MicroscopicMacroscopicUlt

7、ramicroscopicMesoscopicGiganscopic9/17/2021冶金热力学——统计热力学基础——基本概念体系——由基本微观粒子组成的宏观热力学研究对象；状态——与一组状态函数（T、P、V等）相关联的体系的平衡态（经典热力学解释——宏观状态）；同一瞬间，体系中所有微观粒子所具有的微观运动状态的综合（统计力学解释——微观状态）。平衡——给定（热力学）条件下的能量最低状态。SystemStateEquilibrium9/17/2021冶金热力学——统计热力学基础——基本概念微观状态描述：单个原子：3

8、个坐标值和3个速度值（或动量值）两个原子：6个坐标值和6个动量值……n个原子：3n个坐标值和3n个动量值运动自由度：3n9/17/2021冶金热力学——统计热力学基础——基本概念微观状态描述：对于有n个原子的分子而言：运动自由度3n线性分子2非线性分子3平动自由度3转动自由度振动自由度线性分子3n-5非线性分子3n-6电子量子数核量子数量子力学经典力学平动、