试分析应变能及表面能对固态相变热力学、动力学及新相形状的影响。
题目
试分析应变能及表面能对固态相变热力学、动力学及新相形状的影响。
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第1题：
明界面能和弹性应变能对第二相形状的影响。如果新旧相之间的界面为共格、半共格、非共格界面，新相易于生成什么形状？
正确答案:当一定体积的新相生成时，其总界面能和应变能都与新相的形状有关。由于新相生成的阻力越小，在热力学上越有利于生成，所以新相的形状与应变能和界面能的对比值有关。球状粒子引起的应变能最大，针状次之，盘状粒子引起的应变能最小。当应变能和界面能相比相对较小时，尽量减少表面积可有效降低相变总阻力，此时新相容易呈球状；而应变能与界面能相比相对较大时，减少新相的厚度有利于降低相变总阻力，此时新相容易呈针状或盘状。共格界面的界面能小，所以如果新相与母相之间形成共格界面，新相容易呈针状或盘状；如果新相与母相之间形成非共格界面，则新相容易呈球状。 -
第2题：
试分析地球的大小、形状、运动及日地距离对地球表层环境的影响。
正确答案: 大小—质量—引力—大气组成与密度—温度、水的相态、水的保存；
日地距离—太阳辐射—地表温度—人与生物的生存；
形状—热量分配—地表温度的分布—地带性；
运动—昼夜变化、季节交替、地转偏向力、地方时、对温度及其变差的调节。 -
第3题：
为什么固态相变中出现过渡相？
正确答案:当稳定的新相与母相的晶体结构差异较大时，母相往往不直接转变为自由能最低的稳定新相，而是先形成晶体结构或成分与母相比较接近、自由能比母相稍低些的亚稳定的过渡相。此时，过渡相往往具有界面能较低的共格界面或半共格界面，以降低形核功，使形核容易进行。 -
第4题：
什么是固态相变动力学？解释扩散型相变的等温冷却转变曲线。
正确答案: 相变动力学是从动力学角度研究相变速率。固态相变的转变量取决于形核率、长大速率和转变时间。由于形核率和长大速率都是温度的函数，因此固态相变的相变速率与温度有关。
扩散型相变的等温冷却转变曲线呈现“C”字形。当转变温度较高时，过冷度小，形核孕育期长，转变速度慢，完成转变所需时间长；随温度下降，过冷度增大，孕育期缩短，转变速度加快，至某一温度，形核驱动力和扩散因素的共同作用达一极值，孕育期最短，转变速度最快；之后，温度再降低，过冷度进一步增大，对原子扩散的制约成为主要相变阻力，孕育期逐渐加长，转变速度速度变慢，完成转变所需时间逐渐变长；当温度降到很低时，扩散型转变被抑制。 -
第5题：
问答题试分析应变能及表面能对固态相变热力学、动力学及新相形状的影响。正确答案： 物质的表面具有表面张力σ，在恒温恒压下可逆地增大表面积dA，则需功σdA，因为所需的功等于物系自由能的增加，且这一增加是由于物系的表面积增大所致，故称为表面自由能或表面能。应变能和表面能可以影响相变驱动力的大小，和新相的形状。解析： 暂无解析 -
第6题：
判断题根据相变动力学理论，液态原子变成固态原子必须克服界面能。A对
B错
正确答案： 错解析： 暂无解析 -
第7题：
问答题简述固态相变形成新相的形状与界面能和界面应变能的关系。正确答案： 圆盘形粒子所导致的应变能最小，其次是针状，球形粒子最大。界面不共格时，盘状应变能最低，界面能较高，球形界面能最低，但应变能最大。解析： 暂无解析 -
第8题：
问答题试对固态相变的相变阻力进行分析？正确答案： 固态相变阻力包括界面能和应变能，这是由于发生相变时形成新界面，比容不同都需要消耗能量。
（1）界面能：是指形成单位面积的界面时，系统吉布斯自由能的变化值。其大小和化学键的数目、强度有关。共格界面的化学键数目、强度没有发生大的变化，最小；半共格界面产生错配位错，化学键发生变化，次之；非共格界面化学键破坏最厉害，最大。
（2）应变能：
①错配度引起的应变能（共格应变能）：共格界面由错配度引起的应变能最大，半共格界面次之，非共格界面最小。
②比容差引起的应变能（体积应变能）：和新相的形状有关，球状由于比容差引起的应变能最大，针状次之，片状最小。解析： 暂无解析 -
第9题：
问答题请分析温度对相变热力学及动力学的影响。正确答案： 当温度降低，过冷度增大，成核势垒下降，成核速率增大，直至达到最大值；当温度继续下降，液相粘度增加，原子或分子扩散速率下降。温度过高或过低对成核和生长速率均不利，只有在一定的温度下才有最大成核和生长速率解析： 暂无解析 -
第10题：
问答题试分析地球的大小、形状、运动及日地距离对地球表层环境的影响。正确答案： 大小—质量—引力—大气组成与密度—温度、水的相态、水的保存；
日地距离—太阳辐射—地表温度—人与生物的生存；
形状—热量分配—地表温度的分布—地带性；
运动—昼夜变化、季节交替、地转偏向力、地方时、对温度及其变差的调节。解析： 暂无解析 -
第11题：
问答题试讨论金属晶体缺陷对其固态相变形核过程的影响。正确答案： 母相中存在的晶体缺陷如空位、位错、层错、晶界、相界等对固态相变起促进作用。由于晶格缺陷处存在有晶格畸变能，在缺陷处形核形成功减小。此外，晶体缺陷对原子迁移和新相生长也具有促进作用。一般来说，母相的晶体缺陷越多、晶粒越细，新相形核部位越多，相变速度也越快。晶界形核：由于现成界面的存在可以减少形核界面能，对形核起促进作用，新相和母相的界面只需部分重建且界面上原子扩散速率比晶内快，所以新相晶核往往优先在晶界处形成。位错形核：固态下，金属晶体中存在大量位错缺陷，固态相变新相晶核沿畸变能较高的位错线形核，使形核功减小。空位形核：空位缺陷对原子的迁移扩散具有加速作用，降低了扩散激活能对新相形核具有促进作用。解析： 暂无解析 -
第12题：
问答题试总结固态相变的特征？正确答案： 1、相界面特殊（不同类型，具有不同界面能和应变能）
2、新旧相之间存在一定位向关系与惯习面
3、相变阻力大（弹性应变能作用）
4、易产生过渡相（降低形核功）
5、晶体缺陷的影响（提供驱动力）解析： 暂无解析 -
第13题：
说明固态相变的一般特征，并分析固态相变的阻力。
正确答案: 一般特征：
1）相界面。相变过程中母相和新相之间，不同新相之间都有相界面。
2）位相关系。相变后新旧两相晶体之间往往存在一定的位相关系以降低表面能。
3）惯习面。固态相变时，新相往往在母相的一定的结晶面上开始形成，这个晶面称为惯习面。
4）应变能。与固相在流体中形成不同，固态相变的新相在固态的母相中产生，新相与母相的比容不同，所以新相生成后发生的体积的膨胀或收缩必然受到周围母相的约束，不能自由膨胀而产生应变，使系统额外增加了应变能。
分析固态相变的阻力：固态相变的阻力除了新旧相界面的界面能外，还有应变能。应变能使相变阻力增大，使固态相变的发生需要更大的驱动力，相变需要很大的过冷（热）度。 -
第14题：
试讨论金属晶体缺陷对其固态相变形核过程的影响。
正确答案:母相中存在的晶体缺陷如空位、位错、层错、晶界、相界等对固态相变起促进作用。由于晶格缺陷处存在有晶格畸变能，在缺陷处形核形成功减小。此外，晶体缺陷对原子迁移和新相生长也具有促进作用。一般来说，母相的晶体缺陷越多、晶粒越细，新相形核部位越多，相变速度也越快。晶界形核：由于现成界面的存在可以减少形核界面能，对形核起促进作用，新相和母相的界面只需部分重建且界面上原子扩散速率比晶内快，所以新相晶核往往优先在晶界处形成。位错形核：固态下，金属晶体中存在大量位错缺陷，固态相变新相晶核沿畸变能较高的位错线形核，使形核功减小。空位形核：空位缺陷对原子的迁移扩散具有加速作用，降低了扩散激活能对新相形核具有促进作用。 -
第15题：
试分析发动机性能对汽车动力性的影响。
正确答案: 1、发动机最大功率：发动机输出功率愈大，汽车动力性越好。汽车的最高车速就是在设计时由发动机的最大功率来确定的。后备功率大，加速和爬坡能力强。但从经济性角度出发，功率过大，负荷率降低，燃料消耗增加。当车辆进行改装时，最大功率的选择可采用比功率作为指标。比功率是指单位汽车质量所具有的发动机功率，它和汽车类型有关，用选取的比功率值乘以总质量几即可得到所需发动机的最大功率，由此来初步确定发动机的型号。
2、发动机的最大扭矩。发动机最大扭矩是影响汽车动力性的重要因素之一，当汽车的传动比一定时，发动机最大扭矩越大，最大动力因数也越大，汽车的加速和上坡动力也就越强。
3、发动机外特性曲线形状。后备功率较大的发动机，可使汽车具有较大的爬坡和加速能力，动力性较好，而且曲线具有较低的临界车速，可减少换档次数，有利于平均车速的提高。 -
第16题：
在气相色谱分析中，色谱流出曲线的宽度与色谱过程的哪些因素无关（）
- A、热力学因素
- B、色谱柱长度
- C、动力学因素
- D、热力学和动力学因素
正确答案:A -
第17题：
问答题什么是固态相变动力学？解释扩散型相变的等温冷却转变曲线。正确答案： 相变动力学是从动力学角度研究相变速率。固态相变的转变量取决于形核率、长大速率和转变时间。由于形核率和长大速率都是温度的函数，因此固态相变的相变速率与温度有关。
扩散型相变的等温冷却转变曲线呈现“C”字形。当转变温度较高时，过冷度小，形核孕育期长，转变速度慢，完成转变所需时间长；随温度下降，过冷度增大，孕育期缩短，转变速度加快，至某一温度，形核驱动力和扩散因素的共同作用达一极值，孕育期最短，转变速度最快；之后，温度再降低，过冷度进一步增大，对原子扩散的制约成为主要相变阻力，孕育期逐渐加长，转变速度速度变慢，完成转变所需时间逐渐变长；当温度降到很低时，扩散型转变被抑制。解析： 暂无解析 -
第18题：
单选题在气相色谱分析中，色谱流出曲线的宽度与色谱过程的哪些因素无关（）A热力学因素
B色谱柱长度
C动力学因素
D热力学和动力学因素
正确答案： B解析： 暂无解析 -
第19题：
问答题分析晶体缺陷对固态相变中新相形核的作用。正确答案： 固相中存在各种晶体缺陷，如空位、位错、层错、晶界等，如果在晶体缺陷处形核，随着核的形成，缺陷将消失，缺陷的能量将给出以供形核的需要，使临界形核功下降，故缺陷促进形核。
（1）空位：过饱和空位聚集，崩塌形成位错，能量释放而促进形核，空位有利于扩散，有利于形核。
（2）位错：
①形成新相，位错线消失，会释放能量，促进形核
②位错线不消失，依附在界面上，变成半共格界面，减少应变能。
③位错线附近溶质原子易偏聚，形成浓度起伏，利于形核。
④位错是快速扩散的通道。
⑤位错分解为不全位错和层错，有利于形核。解析： 暂无解析 -
第20题：
问答题为什么固态相变中出现过渡相？正确答案： 当稳定的新相与母相的晶体结构差异较大时，母相往往不直接转变为自由能最低的稳定新相，而是先形成晶体结构或成分与母相比较接近、自由能比母相稍低些的亚稳定的过渡相。此时，过渡相往往具有界面能较低的共格界面或半共格界面，以降低形核功，使形核容易进行。解析： 暂无解析 -
第21题：
问答题说明金属固态相变的热力学条件与作用？正确答案： 金属固态相变的热力学条件：
（1）相变驱动力
相变热力学指出，一切系统都有降低自由能以达到稳定状态的自发趋势。若具备引起自由能降低的条件，系统将由高能到低能转变转变，称为自发转变。金属固态相变就是自发转变，则新相自由能必须低于旧相自由能。新旧两相自由能差既为相变的驱动力，也就是所谓的相变热力学条件。
（2）相变势垒
要使系统有旧相转变为新相除了驱动力外，还要克服相变势垒。所谓相变势垒是指相变时改组晶格所必须克服的原子间引力。
金属固态相变的热力学作用：①为相变的发生提供动力；②明确相变发生所要克服的势垒，即激活能。解析： 暂无解析 -
第22题：
问答题简述固态相变过程中界面应变能产生的原因。正确答案： 新相和母相的比容不同，新相形成时的体积变化将受到周围母相的约束而产生弹性应变。两项界面不匹配也引起弹性应变能，以共格界面为最大，半共格次之，非共格为0.解析： 暂无解析 -
第23题：
问答题简述原子迁移对固态相变的影响。正确答案： 固态变相中，当新相和母相的化学成分不同时，相变必须通过原子的迁移扩散才能完成，此时固态扩散成为相变的控制因素。固态金属中原子的扩散系数，即使在熔点附近也仅为液态的十万分之一，所以固态相变的转变速率很慢，可以有很大的过冷度。随着相变温度降低，过冷度增大，相变驱动力增大，形核率增高，相变速度加快；但当过冷度增大到一定程度，扩散成为相变的决定性因素，进一步增大过冷度，反而使得相变速度减小，甚至使原来的高温相变被抑制，产生无扩散相变。例如，共析钢从奥氏体平衡冷却获得珠光体组织属扩散型相变，但在快速冷却（如水冷）条件下发生无扩散相变则得到亚稳的马氏体组织。解析： 暂无解析