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材料熱力學是材料科學與工程專業的主要基礎課程之一。本考試大綱要求考生掌握以下內容：

1. 熱力學定律：第一、第二和第三定律

2. 熱力學變量及其之間的關系：狀態函數和過程函數;熱力學定律數學表達式;麥克斯韋關系式;系數關系;壓力系數、熱膨脹系數、熱容等;在理想氣體、固體和液體中的應用

3. 熱力學體系平衡：平衡判據及其數學表達式;單元二相系的平衡條件;平衡判據的其它表達式

4. 統計熱力學基礎：微觀、宏觀狀態;熱力學公式;熵的統計分析(組態熵、振動熵、電子熵、磁熵);M-B分布;F-D分布;Einstein模型(晶體);單原子氣體模型

5. 單元多相體系：化學位與Gibbs自由能;單元相圖結構;Clausius-Clapeyron方程;蒸發和升華曲線;凝聚態的相界;三相點(Tripoints)

6. 多元單相無化學反應體系(溶液)：偏摩爾量及其之間的關系;偏摩爾量計算;標準態和混合過程(mixing process);多元體系的化學位;活度與活度系數;Gibbs-Duhem方程;稀溶液與規則溶液;溶液的原子模型(atomistic model)

7. 多元多相無化學反應體系：平衡條件;Gibbs相律;相圖結構(單元、二元和三元相圖);杠桿定律(二元和三元);相圖在材料科學中的應用

8. 相圖熱力學：自由能-成分(G-X)曲線(G-X標準態、公切線與兩相平衡、兩相區、三相平衡、中間相和亞穩相);二元相圖的熱力學模型(理想溶液模型、規則溶液模型、中脊線);計算機相圖計算(液相線、固相線、共晶點、固溶度線、溶解度間隙等)

9. 多元多相化學反應體系：氣體中的單變量(univariant)和多變量(multivariant)反應(化學位、反應親和力、平衡常數與自由能變化);Richardson-Ellingham圖;CO/CO2和H2/H2O混合氣體中的氧化;Pourbaix高溫氧化圖

10. 界面熱力學：曲面幾何;曲面過剩熱力學量;彎曲界面體系的熱力學平衡;表面張力與表面自由能;界面對相圖的影響(相界移動、界面與蒸汽的平衡、熔點與曲率的關系);晶體的平衡形狀—Wullf圖;表面吸附(吸附測量、Gibbs吸附方程)

11. 晶體缺陷熱力學：晶體中的空位濃度;間隙缺陷與雙空位;Frenkel和Schottky缺陷