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phasediagram

银虫 (正式写手)

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[资源] 【原创】相图热力学介绍

相图学是一门非常基础的学科。相图是表示在一定条件下，处于热力学平衡状态的物质系统中平衡相之间关系的图形。又称为平衡图、组成图或状态图。相图中的每一点都反映一定条件下，某一成分的材料平衡状态下由什么样的相组成，各相的成分与含量。

大家比较熟悉的相图如二元匀晶相图（如Cu-Ni）、二元简单共晶相图（如Al-Si），二元包晶相图。对于三元体系，温度-成分坐标下的相关系图为三维相图，通常，我们取其二维的等温截面图、垂直截面图进行研究与分析。三元体系中比较重要的图形还有液相面投影图。为了在二维的纸面上表示多元体系的相平衡关系，有必要了解一下所谓的希尔反应拓扑图，理论上讲，任意元的体系都适用。需要指出的是，大多数相图中，我们取体系的压力为常压，但在含有气体相的体系或者含有蒸气压比较大的相的体系中，我们需要考虑压力的影响。我们最为熟悉的水的T-P相图就是一个单元体系的相图，我们看到压力是如何影响一个相的稳定区间的。

说到相图，就不能不提到热力学性质图，如活度、形成焓、液相混合焓、自由能、热容、分压等。广义的相图实际上也包括了这些热力学性质图。通常意义上的相图为稳定相图，根据稳定相图，该体系中任一点满足自由能最小的原则。所以，通常意义下的相组成图是与这些相的热力学性质图通过吉布斯自由能这个桥梁紧密联系在一起的。有的时候，我们还可以看到一个“另类的”相图，如二元体系中，横坐标为化学势，纵坐标为温度的相图。

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