10102 工程學群 材料科學工程學系

材料熱力學二

黃倉秀 教授

材料科學工程學系
清華大學材料科學工程學系    特聘教授 
美國西北大學材料科學工程學系             博士
 
【教學榮 國立清華大學90、93、97傑出教學獎
授課領域 材料熱力學、物理冶金、金屬半導體接面
【研究專長 光電半導體、半導體金屬接面、薄膜技術
【個人網站 http://www.mse.nthu.edu.tw

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最新公告

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2024-02-07 【2024開放式課程*超猛筆記大募集】我們深信學習不是少數人的事,而是所有人的事,敬邀您的熱血參與!!!
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2024-01-09 【2023/12/27首頁故事:動機系葉廷仁特聘教授清華學生團隊打造自動平衡摩托車】
2024-01-09 【12/27 白先勇與吳素君教授〡天倫之歌-《孽子》2020舞台劇的幕前、幕後演講活動分享】
2024-01-09 【12/27白先勇清華文學講座:大師月系列講座】白先勇與吳素君教授〡天倫之歌-《孽子》2020舞台劇的幕前幕後,敬邀您的熱情參與!
2023-12-28 2024.2/15-2/16 教學助理研習營活動,敬邀您的熱情參加!
2023-12-18 10920趙啟超教授離散數學作業與解答!
2023-12-18 10920趙啟超教授離散數學版書上架通知!!謝謝大家!!
2023-11-28 「2023白先勇清華文學講座:文化的記憶與重建」將於年底迎來「大師月」系列課程, 由四組重量級嘉賓擔任主講,講座訊息請點入閱讀。
2023-11-20 【2023/12/8-2024/1/2教學助理教學意見調查】期中期末大爆炸,助教考卷改到炸!若您曾受惠於TA,匿名填卷表感謝,愛的鼓勵兩相悅!!
2014-10-27 【課程】倉秀哥為您點燃一盞材料熱力學的學習光明燈!!
2014-08-25 【開放式課程】10001至10301參考用書與採購指南!
2014-08-11 【開放式課程問卷調查】優質課程推薦請您踴躍填卷!
2014-08-11 開放式課程、磨課師與高三放心學雲端教室學習新知快訊!
2014-05-22 ocw.-moocs-.-funlearning線上課程比較報你知!
2014-05-22 清華大學學習資源一覽表,歡迎您踴躍使用!
2014-04-08 【NTHU OCW免費招生中誠摯地歡迎您的加入!!】
2014-04-08 【溫馨小提醒】別忘囉!說聲母親節快樂!
2014-04-08 【管理】預祝您新年快樂!
2014-01-20 【管理黃倉秀教授學術研究之奧秘新上市!

Syllabus

課程大綱

倉秀哥大愛無私地奉獻材料熱力學的講義, 幫助學弟妹有效率地學習。老師的講義已經整理好課堂上的內容,若是同學能自己動手記錄下課堂上的重點,配合老師的講義內容,相信更能事半功倍加深記憶。Professor Tsung-Shiew Huang lights up your road of learning Thermodynamics of Materials. Professor Huang’s lecture notes give you wings.  


課程介紹
       Course Description

      本課程先複習熱力學三大定律及各種熱力學函數,例如熱容量,entropy,焓及自由能等,從統計熱力學解釋entropy之微觀意義;熱力學函數的基本數學;介紹熱力學之平衡觀念及單元系統的相轉變o再討論氣體的混合,討論理想與真實溶液之性質,雙元相圖與自由能之關係,化學反應之平衡觀念,特別以固態材料系統為對象,探討其化學反應及相轉變所需考量之熱力學觀念。
      This course will review the three laws of thermodynamics and thermodynamic functions, such as heat capacity, entropy, enthalpy, free energy. And we will explain the microscopic meaning of entropy by statistical thermodynamics, the basic mathematics for derivation of some important thermodynamic equations, the concepts of thermodynamic equilibrium for the phase transition of unary system.Thermodynamics of gas phase mixing, properties of ideal and real solutions of condensed matter, the relationship between binary phase diagram and Gibbs free energy curves, and the concepts of reaction equilibrium will be explained.Thermodynamic concepts for phase transitionsand chemicalreaction are discussed.

 
指定用書
     References 
   
 
 
參考書籍
     References  
 R.A. Swalin,"Thermodynamics of Solids", 2nd ed., 1972 
 R.T. DeHoff:"Thermodynamics in Materials Science", 1993 
 
 
  
教學方式
     Teaching Method
   ♠ 課堂講授,討論,考試Lecture, discussion, examination 
 
 
 
教學進度
       Syllabus 
  【第1週】 
    Ch.1~8 Review of fundamental Thermodynamics(I):
          1.Scope of Materials Thermodynamics
         2.Laws of Thermodynamics
         3.Definitions of thermodynamic functions and some important parameters
         4.Variation of V, S, H, G as a function of T, P.
 
  【第2週】  
     Ch.1~8 Review of fundamental Thermodynamics(II):

          1.Calculation of S, H, G and S, H, G for temperature changes at
             constant P

          2.Application of Gibbs-Helmholtz Eq., Clapeyron Eq., Clausius-Clapeyron Eq
          3.G(T,P) for a single phase substance and two-phases equilibrium.

 

  【第4週】  
     Ch.9 Behavior of solutions(I):
          1.Raoult’s law and Henry’s law
          2.Activity of a component in solution
          3.Gibbs-Duhem equation
          4.Relation between G and  of binary solution
          5.Relation between ai,and ,GM
          6.Method of graphical determination of   from  GM

  【第5週】  
     Ch.9 Behavior of solutions(II):
          1.Properties of ideal solution
          2.Nonideal solution
          3.Application of Gibbs-Duhem equation (1-2).

 【第6週】  
     Ch.9 Behavior of solutions(III):
          1.Apllication of Gibbs-Duhem equation(3)
          2.Regular solution
          3.Non-regular solution


  【第7週】  
     Ch.9 Behavior of solutions(IV):
          1.Quasi-chemical model of solutions
          2.Calculation examples.
 
 【第8週】  
     Ch.10 Binary phase Diagrams and GM (XB) curves(I): 
          1.GM (XB) curve of a homogeneous solution
          2. GM (XB) curve of a regular solution
          3.Citerior for phase stability in regular solution.
 
  【第9週】
          1.Mid-term exam
          2. Ch.10 Binary phase Diagrams and GM (XB) curves(II): 
              Standard states
 and two-phases equilibrium.

 

 
  【第10週】  
      Ch.10 Binary phase Diagrams and GM (XB) curves(III):
           1.Isomorphous phase diagram
           2.Binary phase diagrams with liquid and solid exhibiting regular solution
 
 【第11週】 
      Ch.10 Binary phase Diagrams and GM (XB) curves(IV): 
           1.Eutectic phase diagrams
           2.Monotectic phase diagram
           3.Calculation examples.

  【第12週】  
      Ch.11 Reactions involving gases(I):
           1.Reaction equilibrium in gas mixture and equilibrium constant
           2.Effect of temperature on Kp
            3.Effect of total pressure on Kp.

  【第13週】  
      Ch.11 Reactions involving gases(II):
           1.Reaction equilibrium in SO2-SO3-O2 system
           2.To keep a constant pO2 through gas mixture of SO2/SO3, CO/CO2,H2/H2O.


  【第14週】
      Ch.11 Reactions involving gases(III): Calculation examples. 
      Ch.12 Reactions involving gases and pure condensed phases(I):
           1.Reaction equilibrium in a system containing pure condensed phases and
              gas phases. 
           2.Variation of “Standard Gibbs free energy change” with T.

  【第15週】  
      Ch.12 Reactions involving gases and pure condensed phases(II): 
           1.Ellingham Diagrams
           2.Stability of metals and metal-oxides.
  
 【第16週】  
      Ch.12 Reactions involving gases and pure condensed phases(III): 
           1.Effect of phase transition
           2.Stability of oxides in H2/H2O gas mixtures
           3.Nomographic scale of H2/H2O
 
 【第17週】
      Ch.12 Reactions involving gases and pure condensed phases(IV): 
           1.Stability of oxides in CO/CO2 gas mixtures
           2.Upper limit of (pCO/pCO2) at a fixed T
           3.Calculation examples.
  

材料熱力學二講義

Keyword

關鍵字

  • 材料熱力學Thermodynamics of Materials
  • 熱力學性質Thermodynamic Properties
  • 行為的解決方案Behavior of solutions
  • 蓋斯反應Reactions Involving Gass
  • 二元相圖Binary phase Diagrams
  • 純簡明階段Pure Condensed Phases

Teachers

黃倉秀 教授

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