固体物理精品教学（华南理工大学）23-固体物理-相图教案.pdfVIP

固体物理-相图 宁洪龙 2014.6 发光材料与器件国家重点实验室 1 概述 2 固体相 晶体中 的相图 3 相变 4 热力学基础 发光材料与器件国家重点实验室 一、概述 系统中每一宏观的均匀部分，或体系内物理性质和化学性 质完全相同的部分称为“相”。 特点：（1）同一相的宏观物理及化学性质完全均一。 （2）每一相的物质的量可以任意改变。 （3）多相体系中，相与相之间有明显的分界面， 越过界面，物理化学性质发生突变。 发光材料与器件国家重点实验室 物质在体系中从一个相转移到另一个相的过程，称为相变 过程。由于这种变化过程不会产生新的物质，因此它是一 种物理变化，不会改变体系中物质的量。 发光材料与器件国家重点实验室 相律的发掘过程 1873～1878年，美国耶鲁大学数学、 物理学教授吉布斯连续发表了三篇著名 的论文 《流体热力学中的图解法》《物 质的热力学性质的几何曲面表示法》 《关于多相物质的平衡》。在文中吉布 斯前后共引用了100多个公式推导出了 相律，由于过程非常复杂，当时无人能 够读懂，至使相律被埋没了十几年。 吉布斯(Gibbs) 美国 数学家、物理学家、 化学家、天文学家 发光材料与器件国家重点实验室 最早关注吉布斯工作的是英国数学家、物理学家麦克斯 韦，他曾向荷兰物理学家、化学家范德华介绍过自己对 吉布斯工作重要意义的初步看法。可惜麦克斯韦在吉布 斯第三篇论文发表后不久就去世了。 麦克斯韦(Max well)英 范德华(Van der Waals) 国数学家、物理学家 荷兰物理学家、化学家 发光材料与器件国家重点实验室 直到1887年，范德华的学生，荷兰物理 化学家罗泽布姆在范德华的指引下将相律用 到了水盐体系的研究中，结果发现相律与实 验结果完全一致，给工作带来了极大的方便。 此后他还研究了将相律应用到许多非均相平 衡体系，并采用了易于被化学家理解的图解 法（即相图）对多相平衡体系加以描述，为 后来研制合金及发展冶金学、地矿学等奠定 了基础。可以毫不夸张地说，没有罗泽布姆 对相律的发扬光大，也不会有现代化学热力 学、合金化学、冶金学、药剂学及地质学的 罗泽布姆 存在、发展和生产应用。 (Roozeboom) 荷兰化学家 发光材料与器件国家重点实验室 后来，德国物理化学家奥斯特瓦尔德为了总 结前人的工作、办好 《物理化学》杂志和发 展物理化学，于1892年以 《热力学的研究》 为书名用德文出版了吉布斯的三篇论文的合 订本，积极向当时化学工作者介绍吉布斯的 杰出工作。奥斯特瓦尔德认为，“吉布斯从 奥斯特瓦尔 内容到形式都赋予了物理化学整整100年的 德(Ostwald) 发展进程”。1892年这一年也就成为吉布斯 相律在国际科学界被广泛熟知和接受的年份 标志。1899年，法国化学家勒夏特列对吉 布斯的工作作出了高度地评价：“吉布斯发 现了化学科学的新领域，可以同发现质量守 勒夏特列 恒定律相提并论”。