D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1999.02.032 第21卷第2期 北京科技大学学报 Vol.21 No.2 1999年4月 Journal of University of Science and Technlogy Beijing Apr.1999 4以Xu 璧专论餐 年以以护 材料能量学 材料能量的关系·计算和应用 肖纪美 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要在给定的环境中，系统的功能取决于它的结构；学科的功能也与此相似.《材料能量学》 是1985年出版的《合金能量学》的更新.该书的体系，目录，警句等在本文中做了摘要性介绍. 关键词材料；能量；功能：结构 1引论一简易材料论 (2)热力学第一定律一能量关系； (3)热力学第二定律—过程方向； “易一名而含三义：易简一也；变易二也；不 (1)引论 「引论 易三也.…易则易知，简则易从.”（见《周易正 简易材料论 方法 义》). (2)热万学 关系 4节：材料→材料问题→材料学→材料能量 f(T,P.Y)-0 应用 学. 2个基本关系：P=f(e,S) 3) 熵 (5)应变能 (6)界面能 计算 (1) (4)焓 与结构 与结构 与结构 与结构 应用 S=E,R) (2) 2个体系结构图：图1和图2. (7)相图与热力学函数 应用 作用 发生 导致 (8)非平衡态热力学 开放系 ① ③ 坏境(e) 4 结构(S 过程计 性能(P) (9)结论 ④ 结论 交换 控制⑤ 能量牙析方法 方法 ⑦ 计算能量e) ⑥ 图2材料能量学体系结构 (一类性能) (4)关闭体系的能量和过程； (5)体系稳定性： 矛盾论 外因 内因 变化 结果 (6)化学热力学； 四因论 形成因 质料因 作用因 ⑨ (7)热力学第三定律一熵值计算； (8)总结一21个最常用的热力学关系式(3)~ 因缘论 缘 因 起 学 式(23)及7个数学关系式(24)~式(30). 图1 微观材料学的结构 在热力学中，应用最广泛的还是第一和第二 2热力学 能量关系 定律： du=60+ow (3) “理论的推理前提愈简单，它所联系的不同 60,Tds (4) 事物愈多，它的应用范围愈广泛，则这个理论给 及3个定义： 人的印象愈深刻.因此，经典热力学给了我深刻 H≡U+PV (5) 的印象.它是普遍内容的唯一的物理理论.对于 F≡UU-TS (6) 它，我深信，在它的基本概念适用的范围内，它绝 G≡H-TS (7) 不会被推翻.”一爱因斯坦 以及合并第一定律和第二定律得到的关系式： 本书共分为8部分： dU TdS-Pdv (8) (1)温度和压力一热平衡和力平衡； dH=TdS+VdP (9) 1998-12-03收稿肖纪美男，78岁，中国科学院院士第 2 1卷 1 9 9 9年 第 2期 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n iv e sr iyt o f S c el n c e a n d T e c h n l o gy B e ij in g Vo l . Z I A P r · N O 一 2 1 9 9 9 矛 长咭 冬 弓: , 二咭 从心 、 支 d 匕 二才、 荃 支 ` 刃 少` 荃 、 李: 心 ” 魂 ,。月 把月 产 材料能量 学 — 材料能量的关 系 · 计 算和 应 用 肖纪 美 北京科技大学材料科学与工程 学院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 在给定的环境中 , 系统 的功能取决于 它的结构 ; 学科 的功能也与 此相似 . 《材料能量学》 是 1 9 8 5 年 出版的《合金能量学》 的更新 . 该书的体系 、 目录 、 警句等在本文 中做了 摘要性介绍 . 关键 词 材料 ; 能量 ; 功能 ; 结构 1 引论— 简 易材 料论 “ 易 一 名 而 含 三 义 : 易 简 一 也 ; 变 易 二也 ; 不 易 三 也 . … 易 则 易 知 , 简 则 易 从 . ” (见 《 周 易 正 义) . 4 节 : 材 料 * 材 料 问题 一材 料 学 一 材 料 能量 学 . 2 个 基 本 关系 : 尸 = f (e , 习 ( l) S = 笼E , R } ( 2 ) 2 个体 系结 构 图 : 图 1和 图 2 . ( 2 ) 热力 学第 一定律 — 能量 关系 ; ( 3) 热力 学第 二定 律— 过程 方 向 ; }瑟圈 圈 匾犷剩 圈 蜜圈 ( 3 ) 嫡 ( 4 ) 烩 (5) 应变能 与结构 与结构 与结构 (7) 相 图 与热力学 函数 作用 ① 「 发生 导致 境 ( e ) 匆换 性能 (尸 ) ! 子业 , 且 了 、 月B 』已 气￡ ) ( 8 ) 非平衡态热力学 ( 9 ) 结 论 一 能量分 和筋 . 髻 漫 一 _ _ _ _ _ _ _ J 巨喧巫〕 区回- 区回一区回 一区到 { }巫画亘」匡亘目 })巫亘画] }座国 {篡 画巫! 巨夏〕 回 匡口 ! 晕 图1 微观材料学的结构 2 热 力学— 能量关 系 “ 理论 的推理前提愈简单 , 它 所联系 的不 同 事物 愈 多 , 它 的应 用范围愈广 泛 , 则 这 个理 论给 人的 印象愈深 刻 . 因此 , 经 典热 力学给 了 我深 刻 的 印象 . 它是 普遍 内 容 的唯 一 的物 理 理论 . 对于 它 , 我深 信 , 在 它的基 本概念适 用 的范围 内 , 它 绝 不 会被 推翻 . ” — 爱因斯坦 本 书共分 为 8 部分 : ( l) 温度 和压力— 热平 衡和力 平衡 ; 19 9 8 一 12 一 0 3 收稿 肖纪美 男 , 78 岁 , 中国 科学院院士 图2 材料能里学体系结构 ( 4) 关 闭体系 的能量 和过程 ; ( 5) 体系稳定 性 ; ( 6 )化 学热力 学 ; ( 7) 热 力学第 三 定律— 嫡 值计 算 ; ( 8) 总 结 — 21 个最 常 用 的热 力 学 关系 式 ( 3) 一 式 ( 2 3 ) 及 7 个数 学关 系式 ( 2 4 ) 一 式 ( 3 0 ) . 在 热力 学 中 , 应 用最 广泛 的还是 第 一 和第 二 定 律 : d U = j Q + 占砰 (3 ) d Q r = ZU万 (4 ) 及 3 个定 义 : H三 U + P V ( 5 ) F 三 U 一 ST (6 ) G 兰 H 一 ST (7 ) 以 及合 并第 一定 律和 第二 定律 得到 的 关系式 : d U = 川万 一 尸 d V ( 8 ) d H = 几万 + Fd P (9 ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1999. 02. 032