| 材料科學導論 |
| 1. 熱力學三大定律 |
| A. 熱力學第一定律 (能量守恆) |
 一熱力系統的內能變化量 可以寫成─ |
| = q - w |
| (內能變化量 = 系統吸收的熱量 ─ 系統對外界作的功) |
| 僅僅告訴我們，在運動轉化的過程中「能量必須守恆」，並沒有告訴我們哪些 運動轉化可以自發地進行，哪些卻不行。 |
| B. 熱力學第二定律 (運動轉化的方向性) |
| Kelvin:
「不可能從單一熱源吸取熱量使之完全變為有用功，而不產生其他影響。」 |
| 熱效率為百分之百的熱機是不可能造成的。 |
| 熱傳導、摩擦所產生的熱現象是不可逆的。 |
數學上即─「有熵函數存在」。(entropy
[ ]
─ a measure of the unavailability of a system’s energy to do work; in a closed system an increase in entropy is accompanied by a decrease in energy availability.) |
| C. 熱力學第三定律 (Nernst theorem，熵的數值定律) |
| Plank:
「純粹物質的熵，無論何種物質，在絕對零度時均等於零。」 |
| 「任何均勻物質，當其在絕對零度且達到內部完全平衡時，其熵為零。」 |
玻璃、混合物、同位素、和缺陷
熵不為零。 |
| 2. 熱力學狀態函數(thermodynamic functions of state) |
| U
─ 內能(internal energy) = f(S,V,field,n) |
| P ─ 壓力 |
| V ─ 體積 |
| H ─ 焓(enthalpy [= U+PV]) |
| T ─ 溫度 |
| S ─ 熵 (entropy) |
| G ─ Gibbs自由能(= H - TS) |
| A ─ Helmholtz 自由能(=U - TS) |
 ─
grand canonical 自由能 ( =  ) |
| J.C.
Slater (1939) 計算出P,V,T,S,U,H,A,G等熱力學狀態函數之間的關係式有521,631,180個。 |
| 有用的熱力學狀態函數及其應用範圍 |
| ________________________________________________ 狀態函數
函數會在平衡時呈極小值的條件 |
| 3. 怎麼用? |
| A. Gibbs自由能 |
| B. Ellingham Diagram |
4. 熱熵與結構熵  |
| 5. 熱力學的限制 |
| A. 不能知道kinetics→
不知反應有多快、不知中間產物… |
| B. 不能知道不平衡的情況 (穩定並不是平衡)。 |
C.
巨觀而非微觀(量子力學和統計力學加入以後才有微觀狀態數 的引入)。 |
 問
題：熱力學可不可以用來研究玻璃？ |
| 問
題：Gibbs自由能可以普遍的用來判定各種反應的方向？ |
| 問
題：什麼是熱力學第零定律？ |