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(完整版)金属腐蚀与防护课后习题答案

腐蚀与防护试题

1化学腐蚀的概念、及特点

答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。

是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。

归纳化学腐蚀的特点

在不电离、不导电的介质环境下

反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应

腐蚀速度与程度与外界电位变化无关

2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？

答案：氧化膜保护作用条件：

①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度

氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。

PB原理的数学表示：

反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量

氧化物的体积： V MO = m'/ ρ '

用? = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ）

当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件

部分金属的?值

氧化物?氧化物?氧化物?

MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2

Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3

Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8

FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6

Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4

SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2

MgO 1.0 CaO 0.7

MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。

Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。

MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。

3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别

答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。

与化学腐蚀比较：

①是“湿”腐蚀

②氧化还原发生在不同部位

③有电流产生

④与环境电位密切相关

⑤有次生产物

4、解释现象：试验1：铜块与锌块相互接触，放入稀盐酸介质中，在铜块一侧有氢气产生，而锌块逐渐溶解。

试验2：将铜块与锌块不相互接触，而在体系外用导线连接，若在导线间连接电流表。铜块一侧有氢气产生，而锌块逐渐溶解，电流表针发生转动。

试验3：将锌块置于稀盐酸介质中，可见锌块不断溶解，氢气不断产生。

答案：在电动序上，锌比铜易失去电子，电子通过导线或与铜接触面进入铜块，在铜表面将电子传递给氢离子而形成氢气。同时锌离子进入溶液。 Zn → Zn 2+＋2e 阳极 2H +＋2e(Cu) →H 2↑ 阴极

锌块自身在盐酸介质之中的溶解问题的解释：微观动态腐蚀电池。

结论：将两种不同电极电位的金属相互接触（或用导线连接）放入同一种电解质溶液中。现象：电位较正的一端产生气泡，较负的一端会逐渐溶解。

5、解释现象：试验：3%NaCl 水溶液1滴至光亮的铁片上，加少量铁氰化钾（K 3Fe(CN)6)和酚酞试剂，然后把铁片置于磁场中。

现象：在液滴上逐渐产生蓝红相间的斑点，接着液滴中心变蓝，边缘便成粉红，液滴缓慢旋转。

答案：解释现象：

在液滴上，初期溶解氧一旦被还原，大气中的氧优先溶于液滴边缘，使液滴中心相对贫氧，使整个液滴产生氧浓差。结果：液滴中心较负成为阳极，发生：Fe →2e = Fe 2+反应。 Fe 2+ 与K 3Fe(CN)6作用，形成蓝色。液滴边缘部位较正，成为阴极，发生：O 2＋H 2O ＋4e →4OH －反应。 OH －与酚酞作用，形成粉红色。又由于液滴中心的Fe 2+ 向边缘扩散， OH －向中心扩散，使在铁片内部的电子流向液滴边缘而形成磁场，在外磁场的相互作用下，使液滴发生旋转。

6、举例说明氧浓差腐蚀

答案：例：金属在土壤中（与土接触点为贫氧，为负极，金属腐蚀；与空气接触点为富氧，为正极，金属不腐蚀。）

船的吃水线附近（水下为贫氧区，为负极，金属腐蚀；水上为富氧区，金属不腐蚀。搅拌杆与液面接触处（同上）。

7、解释现象：试验：一根铜丝一端置于0.1mol/LCuSO 4溶液中，另一端置于1mol/LCuSO 4溶液中。发现，铜丝置于0.1mol/LCuSO 4溶液中的一端发生腐蚀（不断溶解）。

答案：解释：由于两种浓度的盐通过铜丝组成了同一体系：高浓度一端铜离子有沉积的趋势，低浓度的一端铜有溶解的趋势，则，低浓度一端溶解给出的电子沿铜片流向另一端（高浓度一端），以满足沉积铜所需要的电子。只所以发生电子流动，是因为在两端盐浓差使铜丝两端产生电位差。

8、解释现象：试验：一根铁丝一端置于高温溶液中，另一端置于低温溶液中。发现，铁丝置于高温溶液中的一端发生腐蚀（不断溶解）。

答案：解释：高温部位金属活性强，易脱离金属表面而氧化，低温区或性弱。这样形成高温区的金属氧化，产生的电子由铁丝流向低温一端，是低温一端的金属离子沉积。

各种热交换器、燃烧器等已发生温差腐蚀

9、绘出Fe —H 2O 的E —pH 图，指出保护区、腐蚀区、钝化区和过钝化区。并举例说明该图的应用。

答案：

金属的E—pH图的应用

预计一定条件下的金属腐蚀行为

反应金属自发腐蚀热力学倾向

指明金属实施保护的可能性与方向

总结E—pH图的规律：上腐蚀、下稳定、两边（左右）腐蚀、中间钝化。

常见金属在中性介质中都比较稳定。

应用举例：如图1，当环境条件在红点处时，通过调整酸度可使其进入钝化区；实行阴极保护可使其进入保护区。

10、理论电位—pH图的局限性？

答案：一些局限性：

1．由于金属的理论电位—pH图是一种以热力学为基础的电化学平衡图，因此它只能预示金属腐蚀倾向的大小，而不能预测腐蚀速度的大小。

2．图中的各条平衡线，是以金属与其离子之间或溶液中的离子与含有该离子的腐蚀产物之间建立的平衡为条件的，但在实际腐蚀情况下，可能偏离这个平衡条件。

3．电位—pH图只考虑了OH-这种阴离子对平衡的影响。但在实际腐蚀环境中，往往存在Cl-、SO42-、P032-等阴离子，它们可能因发生一些附加反应而使问题复杂化。

4．理论电位—pH图中的钝化区并不能反映出各种金属氧化物、氢氧化物等究竟具有多大的保护性能。

5．绘制理论电位—pH图时，往往把金属表面附近液层的成分和PH大小等同于整体的数值。实际腐蚀体系中，金属表面附近和局部区域内的pH值与整体溶液的pH值其数值往往并不相同。

因此，应用电位—pH图时，必须针对具体情况，进行具体分析，过分夸大或贬低电位—pH图的作用都是不对的。

11、举例说明有哪些可能的阴极去极化剂?当有几种阴极去极化剂同时存在时，如何判断哪一种发生还原的可能性最大?自然界中最常见的阴极去极化反应是什么?

答案：（1）氢离子还原反应或析氢反应（电极反应式）；

（2）溶液中溶解氧的还原反应；

（3）溶液中高价离子的还原反应；

（4）溶液中贵金属离子的还原反应。

判断：（⊿G）T，P= nF⊿E

（⊿G）T，P= nF（EC - EA）其中：EC 为氧化剂电位； EA为还原剂电位。因此，⊿E越负，反应可能性越最大；

有些情况下可利用氧化剂的平衡电极电位EC来粗略判断阴极去极化反应的可能性大小。

最常见的阴极去极化反应：析氢反应和吸氧反应

12、何谓腐蚀极化图?说明其应用。

答案：一腐蚀电池，开路时，测得阴、阳极的电位分别为E0,C和E0,A。然后用可变电阻把二电极连接起来，依次使电阻R值由大变小，电流则由零逐渐变大，相应地测出各电流强度下的电极电位，绘出阴、阳极电位与电流强度的关系图，就是腐蚀极化图。因此，腐蚀极化图是一种电位—电流图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上构成的。

腐蚀极化图的应用

（1）极化图用于分析腐蚀速度的影响因素

(a)腐蚀速度与腐蚀电池初始电位差的关系：腐蚀电池的初始电位差（EO,C- EO,A )，是腐蚀的原动力；（例氧化性酸对铁的腐蚀；不同金属平衡电位对腐蚀电流的影响）

(b)极化性能对腐蚀速度的影响：若腐蚀电池的欧姆电阻很小，则极化性能对腐蚀电流有很大的影响；（例钢在非氧化酸中的腐蚀极化图）

(c)溶液中含氧且及络合剂对腐蚀速度的影响；（例铜在含氧酸及氰化物中腐蚀极化图）

(d)其他影响腐蚀速度的因素，如阴、阳极面积比和溶液电阻等。

（2）腐蚀速度控制因素：阳极控制、阴极控制、混合控制和欧姆控制。

13、试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。

答案：

14、混合电位理论的基本假说是什么?

答案：混合电位理论包含两项基本假说：

（1）任何电化学反应都能分成两个或两个以上的氧化分反应和还原分反应。

（2）电化学反应过程中不可能有净电荷积累。

根据混合电位理论，腐蚀电位是由同时发生的两个电极过程，即金属的氧化和腐蚀剂的还原过程共同决定的，是腐蚀体系的混合电位。因此，根据腐蚀极化图很容易确定腐蚀电位并解释各种因素对腐蚀电位的影响。而根据腐蚀电位的变化却不能准确判断腐蚀速度的大小或变化。必须测定相应的极化曲线，根据腐蚀极化图或动力学方程式才能确定腐蚀速度，研究腐蚀动力学过程和机理。

15、何谓差异效应?产生负差异效应的原因是什么？

（1）答案：差异效应现象和定义

图中开关又断开的情况下，锌试样处于自腐蚀状态，锌上的析氢速度为V0。然后接通开关，使锌试样与同溶液中的电位正的金属铂连通，锌上的析氢速度为V1，则

×100% ×100%

（2）差异效应的腐蚀极化图解释

（3）负差异效应，及其形成原因

16、为什么说防腐就是防水？（可从极化与去极化角度解释）

答案：在一般情况下，具备腐蚀电池条件后，腐蚀初始速度较大，但很快变慢，直至很小。此现象称为极化现象。但当环境有水存在时，会发生：

氢去极化腐蚀：氢离子还原为氢气。

酸性介质中： 2H +＋2e → H 2

反应步骤如下： H + H 2 O → H + ＋ H 2 O

H + ＋M （e ）→ MH

MH ＋MH → H 2 ＋2M

或 MH ＋ H + ＋M （e ）→ H 2 ＋2M

碱性介质中：

H 2O ＋M （OH -）→ OH -＋M(H 2O )

M(H 2O ) → M （ H ）＋ OH

- M （ H ）＋ M （ H ）→ H 2 ＋2M

氢离子小，得电子后变相，使反应不断进行，去极化能力强。

氧去极化腐蚀

氧分子在阴极上的还原反应(生成H 2O 、OH -)的电化学腐蚀称为氧去极化腐蚀。

由于氧分子的非离子化，氧分子在溶液中的溶解度较小（常压下最高浓度约为

10-4mol/L ）,所以，氧向金属表面的输送过程如下：

①通过空气-溶液界面融入溶液，

②以对流或扩散方式通过溶液的主要厚度层，

③以扩散方式通过金属表面的溶液静止层而到达金属表面。

一般认为步骤③是传质最慢步骤。

在酸性介质中氧电极过程为：

形成半价氧离子 O 2 ＋e → O 2

- 形成二氧化一氢 O 2- ＋H + → HO 2

形成二氧化一氢离子 HO 2 ＋e → HO 2-

形成过氧化氢 HO 2

- ＋H + → H 2O 2 形成水 H 2O 2 ＋ 2H + ＋2e → 2H 2O

或 H 2O 2 → 1/2 O 2 ＋ H 2O

总反应 O 2 ＋ 4H + ＋4e → 2H 2O

一般认为，第一步骤为控制步骤。

氢离子小，来源广泛，还原产物离开溶液。总的表现出氢去极化能力很强。氧在水中溶解有限，扩散速度较慢，但过电位较小。总的表现出氧去极化能力相对较小。

结论：H +(H 2O)和O 2是防腐的主要敌人，防腐应该说就是防水、防酸和防氧。显然，去湿，调整pH 值，除氧是防腐的首要问题。

17、金属钝化的概念及钝化图和应用

答案：金属在腐蚀过程中，由于极化，尤其是阳极极化，使腐蚀速度急剧下降，这在金属防腐中有重要意义。

要利用这一现象，即必须研究金属极化的规律。由于阳极极化使金属的腐蚀减缓，因此，把阳极极化称为金属的钝化。

钝化过程可划为四个阶段

活化溶解区：随电位升高值E 1,电流密度由I 1逐渐增加至I 2,电位达到E 2就不再增加。称E 1为初始电位，称I 1为初始电流密度， E 2为致钝电位， I 2为致钝电流密度。人们称E 1—E 2区为活化溶解区。

㏒I

0 E 1 E 4 E 3 E 2 ㏒I 1

㏒I 2

㏒I 3-4

活化—钝化过渡区：电位到达E2之后阻隔阳极过程的氧化膜不但生成和溶解，随着电位的升高，氧化膜越来越完整。这段电流测得的是上下抖动的虚线。但电位到达E3时，电流密度稳定一较小值I3。人们称E3对应的电流密度I3为维钝电流密度，称E2—E3区为活化—钝化过渡区。

钝化区：电位到达E3后，随电位升至E4时，电流密度始终维持在I3。在E3—E4电位区间内，当电流密度小于I3时，金属就会再度腐蚀。这对阳极实施电化学保护有重要意义。人们称E3—E4电位区间为钝化区。

过钝化区：当电位到达E4后继续升高，形成的氧化膜物质可能被氧化成更高价阳离子或变成可溶性阴离子或升华，或再更高的为电场作用下，氧化膜的半导体性质已不能够保护金属的进一步氧化。从而使腐蚀再度开始并加剧。人们称大于E4电位为过钝化区。

结论：由金属钝化过程㏒I—E曲线可知，具有意义的是钝化区。这一区域可使金属处于保护。要达到这一区域，金属充当阳极时的外电位与电流密度必须控制到这一区域。若不是外加电压和电流，金属与钝化剂及环境要有较好的对应和选择。

显然，钝化区的E3越低，E4越高，其钝化能力越强。越易实现阳极保护。

18、关于金属钝化的解释有几种理论？简述各理论并比较？

（1）成相膜理论

这种理论认为，当金属阳极溶解时，可以在金属表面生成一层致密的、覆盖得很好的固体产物薄膜。这层产物膜构成独立的固相膜层，把金属表面与介质隔离开来，阻碍阳极过程的进行，导致金属溶解速度大大降低，使金属转入钝态。

（2）吸附理论

吸附理论认为，金属钝化是由于表面生成氧或合氧粒子的吸附层，改变了金属/溶液界面的结构，并使阳极反应的活化能显著提高的缘故。即由于这些粒子的吸附，使金属表面的反应能力降低了，因而发生了钝化。

（3）两种理论的比较

共同点；差异点

19、什么叫局部腐蚀？为什么说局部腐蚀比全面腐蚀更有害？

答案：全面腐蚀：腐蚀在整个金属表面上进行。

局部腐蚀：腐蚀集中在金属表面局部，大部分几乎不发生腐蚀。

全面腐蚀的阴阳极尺寸微小且紧密靠拢、动态变化不定，在微观上难以分辨，在宏观上更不能区别。

局部腐蚀的阴阳极区独立存在，至少在微观上可以分开。阳极区面积小，阴极区面积大。

有人把全面腐蚀归为化学腐蚀，把局部腐蚀归为化学腐蚀。很明显，全面腐蚀可以预测，易于观察变化，容易预防和发现，危害较小；对于局部腐蚀，由于发生在局部，甚至发生在金属的内部，极具隐蔽性，不易观察和发现，往往预测不到而毫无预兆突然发生，危害性较大。目前，由于局部腐蚀的预测和防止还存在困难，故局部腐蚀引发的突然灾难事故，远远大于全面腐蚀带来的事故。

20、电偶腐蚀的概念、因素、控制

答案：

⑴电偶腐蚀的概念

异金属在同一介质中接触，由于腐蚀电位不相等有电偶电流通过，是电位较低的金属加速溶解，造成接触处的局部腐蚀；而电位较高的金属，溶解速度反而减少。

上述的本质是两种不同的金属电极构成宏观原电池腐蚀，称为电偶腐蚀，亦称接触腐蚀或双金属腐蚀。

例一：沿海一硫酸厂，SO2冷凝器采用内管石墨（走SO2），外管为碳钢（走冷凝—海水）。

石墨与碳钢在套接上有局部连接。使用半年后，局部腐蚀穿孔。

例二：各种金属管道中的连接处、转弯处沉积的异金属离子，都会构成电偶腐蚀。

例三：金属连接的螺丝、铆钉、焊接材料等等

⑵影响电偶腐蚀的因素

两种金属的电偶序位置

两种金属的面积比：阳极的腐蚀速度υ与阴极的面积大小有关阴极的面积越大，腐蚀速度越快。阴极面积S k ,阳极面积S a,二者之比为： S k / S a。阳极的腐蚀速度有：υ=k S k / S a

在氢去极化腐蚀时，阴极面积相对较大时，阴极电密度相对较小，使阴极上的氢过电位变小，氢去极化的能力就越大，使阳极的腐蚀速度增加。

在氧去极化腐蚀时，阴极面积相对较大时，对阳极腐蚀速度影响相对于氢去极化腐蚀较小，但还是会加剧阳极腐蚀。

介质的电导率：介质是电化学腐蚀的离子导体，异金属共处于同一介质中接触处为电子导体。

当电子导体电阻很小时，离子导体的导电能力决定腐蚀速度。

当介质有较强的导电能力时(强电解质溶液）阳极的表面（四面八方）都可发生腐蚀（偶电流可分散到远离接触点的阳极表面上去，阳极所受腐蚀较为均匀），容易观察到表面的腐蚀痕迹。容易预防。

当介质有较弱的导电能力时(弱电解质溶液）阳极的大部分表面（四面八方）不发生腐蚀（偶电流不能分散到远离接触点的阳极表面上去），容易在接触点附近发生腐蚀，结果相当于缩小了阳极面积，加大了接触点的腐蚀速度，且腐蚀点隐藏在不易观察的接触面上，不以预防，危害较大。

⑶电偶腐蚀的控制

在设计设备与部件时，避免异金属腐蚀

必需异金属接触时，选用电偶序相近的异金属

必需异金属接触时，采用大阳极小阴极的结构

必需异金属接触时，采用非金属绝缘

必需异金属接触时，要进行较好的表面处理

21、小孔腐蚀的概念、特征、因素与控制

答案：

⑴小孔腐蚀的概念：在金属的局部地区，出现向深部发展的腐蚀小孔，其余地区不腐蚀或腐蚀轻微，这种腐蚀形态称为小孔腐蚀，简称孔蚀或称点蚀。

具有自钝化的金属（含合金），如不锈钢、铝、铝合金，钛或钛合金等，碳钢在氧化皮或绣层有孔隙的情况下，在含有氯离子的介质中，经常发生小孔腐蚀。

⑵金属小孔腐蚀的特征

蚀孔小，直径约为数10微米；蚀孔深：深度一般大于孔径；疏密不等，多少不一。空口多数有腐蚀产物覆盖。

腐蚀开始到暴露（肉眼可见）一般要经历200天以上。（诱导期较长）

孔蚀沿重力方向发展，一旦形成蚀孔，具有“向下深挖”的动力。

一些蚀孔在外界影响下，可能停止发展，留下一些蚀坑；少数蚀孔继续发展，甚至穿透金属。

⑶影响小孔腐蚀的因素

金属性质的因素：自钝化金属敏感

介质中离子的影响：尤利格等人确定氯离子浓度与电位的关系:

18-8不锈钢 E b= - 0.088㏒αCl + 0.108

铝 E b= - 0.124㏒αCl - 0.0504

人们称Cl是小孔腐蚀的“激发剂”。

但介质中有FeCl3、CuCl2、HgCl2时，不仅具备了氯离子条件，还具备了氧化剂条件，

即使在缺氧条件下也会发生小孔腐蚀。为什么？

温度和酸度：影响不明显。（条件环境是使金属钝化，非钝化环境条件不是这里讨论的问题）⑷介质流速影响

介质的流速对对小孔腐蚀有双重作用：流速增加，加大溶解氧向金属表面传送，使钝化膜易形成；流动的介质带走了金属表面的沉积物，除去了小孔腐蚀的封闭环境，减少了小孔腐蚀的机会。

实验：将1Cr13不锈钢片置于50℃、流速0.13m/s的海水中， 1个月后发生小孔腐蚀并穿孔；当海水流速增加到2.5m/s时，13个月后无小孔腐蚀；当流速到形成湍流，钝化膜经不起冲刷而破坏，产生另一类腐蚀——磨损腐蚀。

经验使我们会看到：不锈钢设备经常运转，小孔腐蚀较轻，长期不使用易发生小孔腐蚀。金属的表面状态：平整程度、清洁程度、焊渣、伤痕等

⑸小孔腐蚀的控制

选用耐小孔腐蚀的材料：

降低介质中氯离子浓度

加入缓蚀剂

预钝化

外加阴极电流保护

22、缝隙腐蚀的概念、特点与控制。缝隙腐蚀与小孔腐蚀的区别？

答案：

⑴缝隙腐蚀的概念：金属在腐蚀介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内介质处于滞留状态，引起缝隙内金属加剧腐蚀。典型例子：法兰连接面，螺母压紧面，焊缝气孔或虚焊面，锈层，长期密不透风的覆盖物下面等。

⑵缝隙腐蚀的特点：缝隙大小约在0.025～ 0.1mm之间（肉眼不易分辨）。当缝隙宽度大于

0.1mm后，缝隙内的介质不易滞留，不易发生缝隙腐蚀。

缝隙腐蚀的金属比小孔腐蚀更为普遍，除易钝化金属易发生外，其他金属也发生缝隙腐蚀。

缝隙腐蚀的介质比小孔腐蚀更为普遍，几乎所有的介质环境下都可发生缝隙腐蚀，而在活泼性阴离子的中性介质中最易发生。

⑶缝隙腐蚀的控制

选材上采用耐蚀合金：

结构设计上防止形成缝隙：

腐蚀程度金属之间镙杆（栓）连接＞叠（加）焊（接）＞对（齐）焊（接）。

对缝隙用固体填实。

采用电化学保护

金属表面的状态：光洁度、整洁度

⑷缝隙腐蚀与小孔腐蚀的异同点

①起源不同：小孔腐蚀起源于金属表面的孔蚀核，缝隙腐蚀起源于金属表面的特小缝隙；材料、介质条件不同：小孔腐蚀，易钝化金属，只在含有Cl 离子的介质中发生，缝隙腐蚀可在任何金属、介质中发生；

②腐蚀过程不同：小孔腐蚀是慢慢形成闭塞电池，缝隙腐蚀由于先有缝隙的存在而是闭塞电池形成较快；小孔腐蚀往往沿重力方向发展，孔直径小而形成全封闭的闭塞电池，而缝隙腐蚀各种方向都有发展，缝隙相对于小孔较宽，形成的闭塞电池的程度较小孔要小（半闭塞滇池）。

③腐蚀的形态不同：小孔腐蚀的孔窄而深，缝隙腐蚀的蚀坑是广而浅；小孔腐蚀一旦形成，新的时孔不再发生，缝隙腐蚀将不断发生新的腐蚀点。

23、晶间腐蚀的概念、特点、因素与控制。举一个晶间腐蚀的例子。

答案：

⑴晶间腐蚀的概念：腐蚀沿着金属或合金的晶粒（体）边界或它的邻近区域发展，晶粒本身腐蚀很轻微。

⑵晶间腐蚀的特点与危害：腐蚀使晶粒间的结合力大大削弱，直至使金属的机械强度完全尚失。遭受腐蚀的不锈钢，表面看来还很光亮，但轻轻敲打，就会碎成细粒，并可见细粒表面发生颜色改变（锈迹斑斑）。此种腐蚀隐蔽性很强，易造成设备的突然破坏，危害性极大。

晶间腐蚀敏感性高的材料：不锈钢镍基合金铝合金镁合金等。

⑶晶间腐蚀的控制

重新固溶处理

钝化处理

稳定化处理

采用低碳钢、双相钢

⑷电焊。当电焊后没有及时淬火或稳定化处理可能引起晶间腐蚀。

24、应力腐蚀的概念、特征与控制。

答案：

应力腐蚀的概念：

是指金属材料在固定应拉力和特定介质的共同作用下引起的破裂。SCC 。

特征：

工程上常用的材料，如不锈钢、铜合金、碳钢、高强度钢等，在特定介质中都可能产生应力腐蚀破裂。在腐蚀的过程中材料先出现微观腐蚀裂纹，然后再扩展为宏观裂纹；微观裂纹一旦生成，其发展速度比其他类型局部腐蚀快得多。例，碳钢在海水中的应力腐蚀速度是小孔腐蚀的106，而且材料在破裂前没有明显的预兆。显然，应力腐蚀破裂是局部腐蚀最具危险的腐蚀。

应力腐蚀的控制

选用耐蚀的材料：海水中、盐水中碳钢好

双相钢港应力腐蚀能力强：例 1Cr10Ni10双相钢42%MgCl 2沸腾介质中，2000小时无应力腐蚀破裂；而奥氏体不锈钢1小时内材料破裂。

控制应力：在制备和装配构件时，应使构件具有最小的残余应力。正确进行热处理，消除构件的内应力。

控制介质：

采用电化学保护

25、疲劳腐蚀的概念、机理和控制。

概念：金属材料在循环应力或脉动应力和介质的联合作用下，引起的断裂腐蚀形态。

疲劳腐蚀机理：交变应力、脉动应力使金属表面形成滑移，由于挤压效应，使局部产生高温、裂缝而形成裂纹源，最后发展成为宏观腐蚀疲劳纹。直至断裂。

腐蚀疲劳的控制：选材、表面处理、阳极保护等等。

26、（磨损腐蚀）水轮机叶片、船螺旋桨的背面（迎流体面的反面），常出现孔蚀坑。请正确解释产生这种腐蚀的原因。

答案：由于水轮机叶片、船螺旋桨的背面与介质（水）的相对运动使其表面遭受介质（水）的磨损腐蚀。机理是：金属构件与介质做高速相对运动，使金属背面（迎流体面的反面）产生负压，局部表面产生涡流和气泡，气泡在不断生成与破灭，破灭的气泡产生的压力不断拍打着金属的表面而使金属表面产生腐蚀，产生类似湍流腐蚀的孔蚀坑。这种腐蚀称为空泡腐蚀，有称空穴腐蚀或汽蚀。

27、金属腐蚀防护的方法

答案：研究腐蚀机理，探讨腐蚀规律，了解发生腐蚀的原因及影响腐蚀的相关因素，主要目的就是指出高效简便、切实可行的防止金属材料或设备腐蚀的得力措施，达到防蚀，减蚀、缓蚀、免蚀的目的，以控制腐蚀造成的破坏，延长材料或设备使用寿命。由于腐蚀本身的复杂性，腐蚀防护技术涉及范围很广，内容十分丰富。实践中应用最广的腐蚀防护措施有，

(1)正确选材和合理设计。

(2)改善腐蚀环境。调整酸度、湿度、添加缓蚀剂等

(3)电化学保护。阳极保护、阴极保护、联合保护

(4)表面保护。钝化、电镀、涂层

28、防腐结构设计

答案：合理的结构设计对于腐蚀控制十分重要，因为即使选用了性能良好的耐蚀材料，也会由于结构设计不合理而造成水分和其它腐蚀介质的积存、局部过热、应力集中、流体涡流等，从而引发多种形态的局部腐蚀，加速构件的腐蚀破坏，造成严重的腐蚀后果。可以这样讲：合理选材主要侧重于控制材料的全面腐蚀，而合理的结构设计主要是为控制材料的局部腐蚀。

防腐结构设计主要从下述方面考虑：

⑴尽量避免水分及尘粒的积存，水溶性介质及尘粒的积存会引起并加速有关部位的局部腐蚀，因此应尽量避免可能使水分及尘粒积存的结构。

⑵正确选择连接方式

结构设计中，同种材料或异种材料的连接是不可避免的，各种连接方式都可能引发缝隙腐蚀或电偶腐蚀，因此必须重视正确选择连接方式。常用的连接方式有配合尺寸连接、螺纹连接，铆接，焊接，粘结和法兰盘连接等，各种连接方式都有各自的特点。从防腐角度看，粘结不仅无缝隙，而且粘接剂多为绝缘体，粘结剂形成膜可隔绝被连接件的直接接触，有利于防止电偶腐蚀，所以是最佳的连接方式。当然对于别的连接方式，只要采取可靠的对应措施，也可以避免或减轻发生局部腐蚀的趋势，故针对具体情况，合理选择连接方式并辅之以相应的防腐措施是防腐结构设计中的重要内容。

⑶防止环境差异引起的腐蚀

由于环境差异会形成多种宏观腐蚀电池，导致阳极区的局部金属发生严重腐蚀。比如由于温度差形成温差电池，由于通气差异形成氧浓差电池；由于浓度差形成盐浓差电池等，它们都属于环境差异电池，基于这类因素造成的腐蚀，都属于环境差异腐蚀。在结构设计中，应当注意避免局部金属之间的环境差异，比如将加热器安置于溶液的中间，防止形成环境差异电池，减轻或消除由于环境差异造成的腐蚀。

⑷防止各种局部腐蚀

结构设计合理与否，与发生多种形式的局部腐蚀有密切的关系，诸如电偶腐蚀、缝隙腐蚀，应力腐蚀、湍流腐蚀等都可能由于不合理的结构设计而引发。

29、防腐工艺设计

无数事实表明，金属材料的加工制造和装配与腐蚀事故的发生关系密切，许多腐蚀问题是由于不合理的工艺过程留下的严重隐患造成的，因此必须高度重视防腐工艺设计。

下面就加工环节中应考虑到的防腐措施作一扼要介绍。

(一)机械加工

(1)金属材料进行机械加工成型工艺时应保证较小的残余应力。

(2)金属材料经过机械成型加工后应及时进行消除应力热处理。

(3)磨光、抛光及喷丸处理有助于提高材料耐蚀性。

(4)保证机械加工表面光洁度，特别是在应力集中处。

(5)机械加工中使用的切削冷却液，应对加工材料无腐蚀性。

(6)对某些零件应采取必要的工序间防锈措施。

(二)热处理

(1)应防止金属高温氧化和脱碳，最好采用真空热处理、可控气氛热处理、感应加热处理或使用热处理保护涂料。

(2)对有氢脆敏感性的材料如高强钢、超高强钢及钛合金，不能在含氢气氛中加热。

(3)对易产生沿晶腐蚀和应力腐蚀的材料，应避开敏感的热处理温度，并严格遵守工艺规程。

(4)对于在腐蚀性介质中处理的工件，应及时清除腐蚀性残留物。

(S)对于可产生较大残余拉应力的热处理，在最终热处理后，须采取消除应力措施。

(6)表面淬火、化学热处理等有助于提高材料耐蚀性，若有条件或可能时，应尽量采用。

(三)锻造和挤压

(1)应控制锻件流线末端的外露。

(2)对有较大残余应力的锻件应采取消除应力措施。

(3)某些锻造工艺对提高耐蚀性有利，如对高强度铝合金来说，自由锻比模锻更有利于提高锻件的抗应力腐蚀能力。

(四)铸造

(1)尽量采用精密铸造工艺，减少铸件的孔洞、砂眼。

(2)若有可能应尽量除去铸件表面的多孔层或进行封孔处理。

(3)避免铸件上镶嵌件与铸件之间较大的电位差，减轻电偶腐蚀的危害。

(五)焊接

(1)从防腐角度看，对接焊比搭接焊好，连续焊比断续焊和点焊好，若有可能，最好以粘接代替焊接。

(2)焊材成分应与基体成分相近，或焊条材料电位比基体更正一些，避免大阴极(基体)，小阳极(焊缝)的不良腐蚀组合。

(3)焊缝处的热影响区容易发生局部腐蚀，应采取必要的保护措施。

(4)焊接后，焊缝处的残渣应及时清理干净，以免残渣引起局部腐蚀。

(5) 点焊件、断续焊件及单面搭接焊件，宜采用涂漆或喷涂金属等方法。

(6)焊接和表面处理二者在工序上应有合理全排。

(六)表面处理

许多零件或构件都要经过电镀、氧化、涂漆等各种表面处理，这些工序虽然属防腐措施，但若处理不当也会腐蚀工件或留下腐蚀隐患。

(1) 脱脂、酸洗等表面处理工序可能产生过腐蚀或渗氢，应慎重处理。

(2) 电镀，氧化处理后要及时清理残留的各种腐蚀性介质。

(3) 酸洗、电镀后要考虑除氢处理。

(4) 联结件或组合件一般先进行表面处理，然后联结或组合。

(5) 对于破损的表面处理层应及时返工或修补。

(6) 对高强、超高强度钢、铝、镁、钛合金等，应严格遵守相应的要求和规定。

(七)，装配．

(1)装配前应检查和核实零件的镀层是否正确，保护层是否有损伤，零件是否已发生腐蚀等。

(2) 易于发生腐蚀的零件，不允许赤手装配，防止手汗对零件的腐蚀。

(3)装配时注意不要造成过大的装配应力。

(4)对不宜接触的材料不能装配在一起。

(5)对有密封要求的部位，在装配中要保证密封质量。

(6)装配中及装配结束后应及时进行清理检查，除去灰尘，金属屑等残留物，并检查通风孔、排水孔等孔口，使之不被堵塞，以便腐蚀性介质及时排除。

30、何为缓蚀剂？缓蚀剂的分类？简要介绍不同缓蚀剂的作用机理。

答案：缓蚀剂是一种当它以适当的浓度或形式存在于介质中时，可以防止和减缓腐蚀的化学物质或复合物质。

缓蚀剂的分类：

(1)按化学结构分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。

(2)按使用介质的pH值分为酸性介质(pH ≤1～4)缓蚀剂、中性介质(pH＝ 5～9)缓蚀剂和碱性介质(pH ≥ 10～12)缓蚀剂。

(3)按介质性质分为油溶性缓蚀剂、水溶性缓蚀剂和气相缓蚀剂。

作用机理：

(一)缓蚀剂的吸附理论

吸附理论认为，许多有机缓蚀剂属于表面活性物质，这些有机物分子由亲水疏油的极性基和亲油疏水的非极性基组成；当它们加入到介质中后，缓蚀剂的极性基定向吸附排列在金属表面，从表面上排除了水分子和氢离子等致腐粒子，使之难于接近金属表面，从而起到缓蚀作用。如各种胺类化合物。

(二)缓蚀剂的成膜理论．

成膜理论认为，缓蚀剂能与金属或腐蚀介质的离子发生反应，结果在金属表面上生成不溶或难溶的具有保护作用的各种膜层，膜阻碍了腐蚀过程，起到缓蚀作用。

(1)这类缓蚀剂中有一大部分是氧化剂，如铬酸盐、重铬酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等，它们使金属表面生成是有保护作用的氧化膜或钝化膜。这类缓蚀剂相当于钝化剂的作用。 (2)有一些非氧化性的有机缓蚀剂，如硫醇与铁在酸性介质中、喹啉与铁在盐酸中，能够生成难溶的化合物膜层，叫做沉淀膜。沉淀膜起到类似于氧化膜的作用，达到缓蚀效果。

(三)电极过程抑制理论

这种理论认为，缓蚀剂的作用是由于缓蚀剂的加入抑制了金属在腐蚀介质中的电化学过程，减缓了电化学腐蚀速度。由图3—3可以看出，缓蚀剂的存在可能分别增大阴极极化或阳极极化，也可能同时增大阴极极化和阳极极化，根据缓蚀剂对电化学过程阻滞的类型，将缓蚀剂分为以下三种。

1．阳极抑制型缓蚀剂

2．阴极抑制型缓蚀剂

3．混合抑制型缓蚀剂

31、什么叫电化学阴极保护？有几种方法？区别是什么？

答案：

32、电化学阳极与电化学阴极保护的不同点是什么？

答案：

两种电化学保护的比较

阴极保护和阳极保护都属于电化学保护，都只适用于导电的介质中，都可以考虑与缓蚀剂、表面涂层等联合保护，但二者又有以下区别：

⑴被保护金属

从理论上看，阴极保护对各种金属材料都有保护效果，而阳极保护只能用于在具体介质条件下能够钝化的金属，否则反而会加剧金属的腐蚀溶解。

⑵介质的腐蚀性‘，

阴极保护不宜用于强腐蚀性介质中，否则保护电流太大，保护效果不佳，而阳极保护可用于弱、中、强乃至极强的腐蚀性介质中。

⑶保护电位偏离造成的后果

对阴极保护，如果电位偏离保护电位，不致造成严重后果；而对阳极保护，则可能使金属活化或过钝化，造成严重的腐蚀后果。

⑷外加电流值

阴极保护外加电流值较大．且不代表金属腐蚀速度，阳极保护外加电流值较小，通常代表被保护金属的腐蚀速度。

⑸外加电流分布均匀性

阴极保护电流分布不均匀，因此所需辅助电极数量比阳极保护大。

⑹安装运转费用

阴极保护对电源要求不严，但保护电流值很大，故设备安装费用低而运行费用高。阳极保护恰恰相反，需要恒电位仪及参比电极，设备费用高而运行费用较低。

33、我们说，化学腐蚀是全面腐蚀，电化学腐蚀是局部腐蚀。从“全面”和“局部”的比较而言，不难得到结论，化学腐蚀比电化学腐蚀的危害更严重。这个结论对吗？请阐述理由。

34、若要求你对地下埋设的煤气管道进行防腐设计，请指出关键点。

答案：预防的关键点（为什么）：①氢损伤的预防②氧浓差腐蚀的预防③细菌腐蚀的预防

④杂散电流的预防。防护方法：选择耐氢损伤管材；采用涂层和电化学保护。（详细内容）。

35、阐述腐蚀与防护的意义。

36、学习腐蚀与防护科学知识之后的体会。

固体物理课后答案

1.1 如果将等体积球分别排列成下列结构，设x 表示钢球所占体积与总体积之比，证明结构x简单立方π/ 6 ≈0.52体心立方3π/ 8 ≈0.68面心立方2π/ 6 ≈0.74六方密排2π/ 6 ≈0.74金刚石3π/16 ≈0.34 解：设钢球半径为r ，根据不同晶体结构原子球的排列，晶格常数a 与r 的关系不同，分别为：简单立方：a = 2r 金刚石：根据金刚石结构的特点，因为体对角线四分之一处的原子与角上的原子紧贴，因此有 1.3 证明：体心立方晶格的倒格子是面心立方；面心立方晶格的倒格子是体心立方。证明：体心立方格子的基矢可以写为

面心立方格子的基矢可以写为根据定义，体心立方晶格的倒格子基矢为同理与面心立方晶格基矢对比，正是晶格常数为4π/ a的面心立方的基矢，说明体心立方晶格的倒格子确实是面心立方。注意，倒格子不是真实空间的几何分布，因此该面心立方只是形式上的，或者说是倒格子空间中的布拉菲格子。根据定义，面心立方的倒格子基矢为同理而把以上结果与体心立方基矢比较，这正是晶格常数为4πa的体心立方晶格的基矢。证明：根据定义，密勒指数为的晶面系中距离原点最近的平面ABC 交于基矢的截距分别为即为平面的法线

根据定义，倒格子基矢为则倒格子原胞的体积为 1.6 对于简单立方晶格，证明密勒指数为(h, k,l)的晶面系，面间距d 满足其中a 为立方边长。解：根据倒格子的特点，倒格子与晶面族(h, k,l)的面间距有如下关系因此只要先求出倒格，求出其大小即可。因为倒格子基矢互相正交，因此其大小为则带入前边的关系式，即得晶面族的面间距。 1.7 写出体心立方和面心立方晶格结构的金属中，最近邻和次近邻的原子数。若立方边长为a ，写出最近邻和次近邻的原子间距。答：体心立方晶格的最近邻原子数（配位数）为8，最近邻原子间距等于次近邻原子数为6，次近邻原子间距为a ；

金属腐蚀与防护

第一章绪论腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。腐蚀控制的方法： 1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层 3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计 5）、电化学保护均匀腐蚀速率的评定方法：失重法和增重法；深度法；容量法(析氢腐蚀)；电流密度；机械性能(晶间腐蚀)；电阻性. 第二章电化学腐蚀热力学热力学第零定律状态函数(温度) 热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能) 热力学第二定律状态函数(熵) 热力学第三定律绝对零度不可能达到 2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理腐蚀反应自发性及倾向性的判据： ?G：反应自发进行 < ?G：反应达到平衡 = ?G：反应不能自发进行 > 注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大. 热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀. 2.2、腐蚀电池 2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏. 腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电池. 注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接； 2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池. 丹尼尔电池：(只要有电势差存在) a)、电极反应具有热力学上的可逆性； b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行； c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的. 电极电势略高者为阴极电极电势略低者为阳极电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀

2.2.2、金属腐蚀的电化学历程腐蚀电池：四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路) 三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动) 1)、阳极过程氧化反应 ++ - M n M →ne 金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移. 2)、阴极过程还原反应 []- -? D D ne +ne → 电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质. (即去极化剂) 3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方阳极——[]+n M(金属阳离子浓度) (形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高 2.3、腐蚀电池类型宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池 2.3.1、宏观腐蚀电池特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、产生明显的局部腐蚀 1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域 2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致 a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区 eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀 b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区 c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同 eg：碳钢——高温阳极低温阴极铜——高温阴极低温阳极 2.3.2、微观腐蚀电池特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀)

结构力学习题及答案(武汉大学)

结构力学习题第2章平面体系的几何组成分析2-1～2-6 试确定图示体系的计算自由度。题2-1图题2-2图题2-3图题2-4图题2-5图题2-6图 2-7～2-15 试对图示体系进行几何组成分析。若是具有多余约束的几何不变体系，则需指明多余约束的数目。

题2-7图题2-8图题2-9图题2-10图题2-11图题2-12图题2-13图题2-14图题2-15图

题2-16图题2-17图题2-18图题2-19图题2-20图题2-21图2-1 1 W = 2-1 9 W - = 2-3 3 W - = 2-4 2 W = - 2-5 1 = W - 2-6 4 = W - 2-7、2-8、2-12、2-16、2-17无多余约束的几何不变体系 2-9、2-10、2-15具有一个多余约束的几何不变体系 2-11具有六个多余约束的几何不变体系 2-13、2-14几何可变体系为

2-18、2-19 瞬变体系 2-20、2-21具有三个多余约束的几何不变体系第3章静定梁和静定平面刚架的力分析3-1 试作图示静定梁的力图。（a）（b） (c) (d) 习题3-1图 3-2 试作图示多跨静定梁的力图。（a）（b）

习题3-9图 3-10 试判断图示静定结构的弯矩图是否正确。 (a) (b) (c) (d) 部分习题答案 3-1 （a ）m kN M B ?=80（上侧受拉），kN F R QB 60=，kN F L QB 60-= （b ）m kN M A ?=20（上侧受拉），m kN M B ?=40（上侧受拉），kN F R QA 5.32=， kN F L QA 20-=，kN F L QB 5.47-=，kN F R QB 20=

固体物理习题解答

《固体物理学》习题解答 ( 仅供参考) 参加编辑学生柯宏伟（第一章），李琴（第二章），王雯（第三章），陈志心（第四章），朱燕（第五章），肖骁（第六章），秦丽丽（第七章）指导教师黄新堂华中师范大学物理科学与技术学院2003级

2006年6月第一章晶体结构 1. 氯化钠与金刚石型结构是复式格子还是布拉维格子，各自的基元为何？写出这两种结构的原胞与晶胞基矢，设晶格常数为a 。解：氯化钠与金刚石型结构都是复式格子。氯化钠的基元为一个Na +和一个Cl －组成的正负离子对。金刚石的基元是一个面心立方上的Ｃ原子和一个体对角线上的Ｃ原子组成的Ｃ原子对。由于NaCl 和金刚石都由面心立方结构套构而成，所以，其元胞基矢都为： 12 3()2()2()2a a a ? =+?? ?=+?? ?=+?? a j k a k i a i j 相应的晶胞基矢都为： ,,.a a a =?? =??=? a i b j c k 2. 六角密集结构可取四个原胞基矢 123,,a a a 与4a ,如图所示。试写出13O A A '、1331A A B B 、2255A B B A 、123456A A A A A A 这四个晶面所属晶面族的晶面指数()h k l m 。解： (1)．对于13O A A '面，其在四个原胞基矢上的截矩分别为：１，１，1 2 -，１。所以，其晶面指数为()1121。

(2)．对于1331A A B B 面，其在四个原胞基矢上的截矩分别为：１，１，1 2-，∞。所以，其晶面指数为()1120。 (3)．对于2255A B B A 面，其在四个原胞基矢上的截矩分别为：１，1-，∞，∞。所以，其晶面指数为()1100。 (4)．对于123456A A A A A A 面，其在四个原胞基矢上的截矩分别为：∞，∞，∞，１。所以，其晶面指数为()0001。 3. 如将等体积的硬球堆成下列结构，求证球体可能占据的最大体积与总体积的比为：简立方： 6 π ；六角密集：6；金刚石：。证明：由于晶格常数为a ，所以： (1)．构成简立方时，最大球半径为2 m a R = ，每个原胞中占有一个原子， 3 34326m a V a π π??∴== ??? 36 m V a π∴ = (2)．构成体心立方时，体对角线等于４倍的最大球半径，即：4m R ，每个晶胞中占有两个原子， 3 3 422348m V a π??∴=?= ? ??? 32m V a ∴ = (3)．构成面心立方时，面对角线等于４倍的最大球半径，即：4m R ，每个晶胞占有４个原子， 3 3 444346 m V a a π??∴=?= ? ???

金属腐蚀与防护考试试卷(附实验)及答案

金属腐蚀与防护试卷1 一、解释概念:（共8分，每个2分）钝性，碱脆、SCC、缝隙腐蚀二、填空题：（共30分，每空1分） 1．称为好氧腐蚀，中性溶液中阴极反应为，好氧腐蚀主要为控制，其过电位与电流密度的关系为。 2．在水的电位-pH图上，线?表示关系，线?表示关系，线?下方是的稳定存在区，线?上方是的稳定存在区，线?与线?之间是的稳定存在区。 3．热力系统中发生游离CO2腐蚀较严重的部位是，其腐蚀特征是，防止游离CO2腐蚀的措施是，运行中将给水的pH值控制在范围为宜。 4．凝汽器铜管在冷却水中的脱锌腐蚀有和形式。淡水作冷却水时易发生脱锌，海水作冷却水时易发生脱锌。 5．过电位越大，金属的腐蚀速度越，活化极化控制的腐蚀体系，当极化电位偏离E corr足够远时，电极电位与极化电密呈关系，活化极化控制下决定金属腐蚀速度的主要因素为、。 ) 6．为了防止热力设备发生氧腐蚀，向给水中加入，使水中氧含量达到以下，其含量应控制在，与氧的反应式为，加药点常在。 7．在腐蚀极化图上，若P c>>P a，极极化曲线比极极化曲线陡，这时E corr值偏向电位值，是控制。三、问答题：（共24分，每小题4分） 1．说明协调磷酸盐处理原理。 2．自然界中最常见的阴极去极化剂及其反应是什么 3．锅炉发生苛性脆化的条件是什么 4．凝汽器铜管内用硫酸亚铁造膜的原理是什么 5．说明热力设备氧腐蚀的机理。 6．说明腐蚀电池的电化学历程，并说明其四个组成部分。 /

四、计算：（共24分，每小题8分） 1．在中性溶液中，Fe +2=106-mol/L ，温度为25℃，此条件下碳钢是否发生析氢腐蚀并求出碳钢在此条件下不发生析氢腐蚀的最小pH 值。（E 0Fe 2+/Fe = - ） 2．写出V -与i corr 的关系式及V t 与i corr 的关系式，并说明式中各项的物理意义。 3．已知铜在含氧酸中和无氧酸中的电极反应及其标准电极电位： Cu = Cu 2+ + 2e E 0Cu 2+/Cu = + H 2 = 2H + + 2e E 02H +/H = 2H 2O = O 2 + 4H + + 4e E 0O 2/H 2O = + 问铜在含氧酸和无氧酸中是否发生腐蚀五、分析：（共14分，每小题7分） 1．试用腐蚀极化图分析铁在浓HNO 3中的腐蚀速度为何比在稀HNO 3中的腐蚀速度低 { 2. 炉水协调磷酸盐-pH 控制图如图1，如何根据此图实施炉水水质控制，试分析之。 (25 15 20 pH o C) 9.809.609.409.209.008.80 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R =2.8R =2.6 R =2.4R =2.3R =2.2R =2.1

《结构力学习题集》(含答案)

第三章静定结构的位移计算一、判断题： 1、虚位移原理等价于变形谐调条件，可用于求体系的位移。 2、按虚力原理所建立的虚功方程等价于几何方程。 3、在非荷载因素(支座移动、温度变化、材料收缩等)作用下，静定结构不产生内力，但会有位移且位移只与杆件相对刚度有关。 4、求图示梁铰C 左侧截面的转角时，其虚拟状态应取： A. ; ; B. D. C. =1 =1 5、功的互等、位移互等、反力互等和位移反力互等的四个定理仅适用于线性变形体系。 6、已知M p 、M k 图，用图乘法求位移的结果为：()/()ωω1122y y EI +。 M k M p 2 1 y 1 y 2 * * ωω ( a ) M =1 7、图a 、b 两种状态中，粱的转角?与竖向位移δ间的关系为：δ=? 。 8、图示桁架各杆E A 相同，结点A 和结点B 的竖向位移均为零。 A a a 9、图示桁架各杆EA =常数，由于荷载P 是反对称性质的，故结点B 的竖向位移等于零。二、计算题： 10、求图示结构铰A 两侧截面的相对转角?A ，EI = 常数。 q l l l /2 11、求图示静定梁D 端的竖向位移 ?DV 。 EI = 常数，a = 2m 。 a a a 10kN/m 12、求图示结构E 点的竖向位移。 EI = 常数。 l l l /3 /3 q

13、图示结构，EI=常数，M =?90kN m , P = 30kN 。求D 点的竖向位移。 P 3m 3m 3m 14、求图示刚架B 端的竖向位移。 q 15、求图示刚架结点C 的转角和水平位移，EI = 常数。 q 16、求图示刚架中Ｄ点的竖向位移。EI ＝常数。 l/2 17、求图示刚架横梁中Ｄ点的竖向位移。 EI ＝常数。 18、求图示刚架中D 点的竖向位移。 E I = 常数。 q l l/2 19、求图示结构Ａ、Ｂ两截面的相对转角，EI ＝常数。 l/3 l/3 20、求图示结构A 、B 两点的相对水平位移，E I = 常数。

(10年上)马基试卷AB及参考答案

（10年上）马基试卷AB及参考答案发布时间:2011-12-31 浏览次数: 复旦大学社会科学基础部 2009～2010学年第二学期期末考试试卷 A卷课程名称：《马克思主义基本原理概论》课程代码：__PTSS110054 _ 开课院系：___社会科学基础部____考试形式：开卷姓名：学号：成绩：一、辨析题（请先判断下列命题正确与否，再简单说明理由。每小题8分，共40分） 1. 马克思主义生命力的根源在于科学性与阶级性的统一。 2. 人的活动的目的能否实现，取决于人的动机是否善良、意志是否坚强。

3.“仁者见仁，智者见智”是对客观真理的否定。 4.经济上落后的国家在哲学上仍然能够演奏第一提琴。

5.相对剩余价值是超额剩余价值产生的前提。二、简述题（每小题10分，共40分） 1. “火药、指南针、印刷术——这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的来说变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”这段话蕴涵了哪些唯物史观道理？这段话反映的历史事实，能够引发我们对于中华民族伟大复兴的一些怎样的思考和认识？

2. 既然社会存在决定社会意识，那么，为什么同一时代条件下人们的思想、观念却丰富多彩、差异很大甚至相互对立呢? 3. 简述资本主义生产关系萌芽的两个途径。

4. 科学社会主义的批判性与空想社会主义的批判性之区别何在？三、论述题（20分）联系当代大学生实际，谈谈你对马克思主义大众化的基本内涵和重要意义的看法。

复旦大学社会科学基础部 2009～2010学年第二学期期末考试试卷 A卷参考答案（答案仅供参考，鼓励学生有所发挥、有所见解，特别是最后一道论述题，酌情给分。请各位任课教师根据自己班级的实际教学情况和学生平时的学习情况，按教务处有关要求认真批改试卷和综合给分。）一、辨析题（请先判断下列命题正确与否，再简单说明理由。每小题8分，共40分）

金属腐蚀与防护课后答案

《金属腐蚀理论及腐蚀控制》习题解答第一章 1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。解：由题意得：（1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有： Vˉ=△Wˉ/st =(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001 =0.4694g/ m?h 又有d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y 对铝在30%HNO3(25℃)中有： Vˉ=△Wˉ铝/st =(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6

=0.3391g/㎡?h d=m铝/v=16.1820/30×40×5×0.001=2.697g/cm3 说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。（2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有：表面积S=2π×2 .0＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2 015 Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2?h 试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3 d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y 对铝有：表面积S=2π×2 .0＋2π×0.02×0.005=0.00314 m2 02 Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2?h 试样体积为：V=π×2 2×0.5=6.28 cm3 d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y 试样在98% HNO3(85℃)时有：对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st =(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y 对铝：Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。

结构力学课后习题答案1

习题 7-1 试确定图示结构的位移法基本未知量数目，并绘出基本结构。 (a) (b) (c) 1个角位移3个角位移，1个线位移4个角位移，3个线位移 (d) (e) (f) 3个角位移，1个线位移2个线位移3个角位移，2个线位移 (g) (h) (i) 一个角位移，一个线位移一个角位移，一个线位移三个角位移，一个线位移7-2 试回答：位移法基本未知量选取的原则是什么？为何将这些基本未知位移称为关键位移？是否可以将静定部分的结点位移也选作位移法未知量？ 7-3 试说出位移法方程的物理意义，并说明位移法中是如何运用变形协调条件的。 7-4 试回答：若考虑刚架杆件的轴向变形，位移法基本未知量的数目有无变化？如何变化？ 7-5 试用位移法计算图示结构，并绘出其内力图。 (a) 解：（1）确定基本未知量和基本结构有一个角位移未知量，基本结构见图。 l 7- 32

7- 33 Z 1M 图（2）位移法典型方程 11110 p r Z R += （3）确定系数并解方程 i ql Z ql iZ ql R i r p 24031831 ,82 12 12 111= =-∴-== （4）画M 图 M 图 (b) 解：（1）确定基本未知量 1个角位移未知量，各弯矩图如下 4m 4m 4m

7- 34 1Z =1M 图 3 EI p M 图（2）位移法典型方程 11110 p r Z R += （3）确定系数并解方程 1115 ,35 2p r EI R ==- 15 3502 EIZ -= 114Z EI = （4）画M 图 () KN m M ?图 (c) 解：（1）确定基本未知量一个线位移未知量，各种M 图如下 6m 6m 9m

马基考试答案

一辨析题 1~4 × × × √ 二材料分析题 1材料1 孔子曰：“生而知之者，上也；学而知之者，次也；困而学之，又其次也；困而不学，民斯为下矣。”孟子曰：“人之所不学而能者，其良能也；所不虑而知者，其良知也。” 材料2 费尔巴哈说：“自然并不让自己藏起来，它反而是尽力地自荐于人，或者可以说老着脸皮去迁就于人的。恰象空气通过我们的口、鼻以及一切毛孔，挤到我们身体内来一般。” 材料3 恩格斯指出：“人的思维的最本质的和最切近的基础，正是人所引起的自然界的变化，而不仅仅是自然界本身；人在怎样的程度上学会改变自然界，人的智力就在怎样地程度上发展起来。” 结合马克思主义认识的本质原理，回答：（1）材料1 坚持的是何种认识路线？（10分）（2）材料2与材料3 在认识论上有何种区别？ 1）材料1中中国古代哲人提出的“生而知之”、“良知”、“良能”的思想是唯心主义先验论的表现形式，坚持的是从思想和感觉到物的认识路线，否认认识的对象是物质世界，认为认识是一种主观自生的、不受物质决定的东西.孟子的话继承和发挥了材料1孔子的“生而知之”说，有不学而能，不学而虑的“良能”，“良知”；唯心主义分为客观唯心主义和主观唯心主义。前者认为人的认识是上帝的启示或绝对精神的产物，即从天上掉下来的。后者认为人的认识是主观自生的，是“内心反省”的结果，即认为是自己头脑里所固有的，是心灵的自由创造物。虽然他们的说法和表现形式有所不同，蛋本质上并没有区别，都否认认识是人脑对客观世界的反映，反对唯物主义的反映论，坚持唯心主义的先验论。两者都是错误的。（2）材料2的观点属于旧唯物主义的直观反映论，其特点是把认识的主体看作是一种生物性的自然存在，把人的反映看作是认识者消极、被动地接受外界刺激的过程。仅仅就从客体来说明认识的形成及其本质，离开了人的社会性，离开人的历史发展，不了解认识对社会实践的依赖关系。费尔巴哈把自然界和人当做哲学的出发点，提出了自然界是不依赖与任何人的观念而存在的，它是人类赖以生存的基础。他认为，在自然界和人以外不存在任何东西，宗教幻想创造出来的那些最高存在物只是人的本质的虚幻的反应。但是，由于他不了解实践活动的意义，离开了人的社会性和历史性，不能正确理解人的本质，所以只能从抽象的人出发去考察历史，在社会历史领域又陷入了唯心主义的的泥潭。马克思主义哲学将实践引入认识论，不仅驳倒了唯心主义先验论，而且克服了旧唯物主义直观反映论的缺陷，创立了以科学实践观为基础的能动的反映论。材料3强调在人与自然的改造和被改造、反映与被反映的关系中，人既改造着客观世界，也改造着自己的认识能力。时间是认识的基础，他对认识的决定作用主要表现在以下四个方面：第一，实践产生了认识的需要。人们要改造世界就必须首先认识世界，人类

结构力学课后习题答案

习题及参考答案【习题2】【习题3】【习题4】【习题5】【习题6】【习题8】【习题9】【习题10】【习题11】【习题12】【习题13】【习题14】【参考答案】习题2 2-1～2-14试对图示体系进行几何组成分析，如果是具有多余联系的几何不变体系，则应指出多余联系的数目。题2-1图题2-2图题2-3图题2-4图题2-5图题2-6图题2-7图题2-8图题2-9图题2-10图题2-11图

题2-12图题2-13图题2-14图习题3 3-1 试作图示多跨静定梁的M 及Q 图。 (b) (a) 20kN 40kN 20kN/m 40kN 题3-1图 3-2 试不计算反力而绘出梁的M 图。 (b) 5kN/m 40kN (a) 题3-2图习题4 4-1 作图示刚架的M 、Q 、N 图。 (c) (b)(a)20kN /m 2kN /m 题4-1图 4-2 作图示刚架的M 图。

P (e) (d) (a) (b) (c) 20k N /m 4kN 题4-2图 4-3 作图示三铰刚架的M 图。 (b) (a) 题4-3图 4-4 作图示刚架的M 图。 (a) 题4-4图 4-5 已知结构的M 图，试绘出荷载。 (b) (a) 题4-5图

4-6 检查下列刚架的M 图，并予以改正。 (e)(g)(h) P (d) (c)(a)(b) (f) 题4-6图习题5 5-1 图示抛物线三铰拱轴线方程x x l l f y )(42-= ，试求D 截面的力。题5-1图 5-2 带拉杆拱，拱轴线方程x x l l f y )(42-= ，求截面K 的弯矩。 C 题5-2图题5-3图 5-3 试求图示带拉杆的半圆三铰拱截面K 的力。习题 6 6-1 判定图示桁架中的零杆。

研究生入学考试政治真题模拟及答案马基部分

研究生入学考试政治真题及答案马基部分

全国研究生入学考试政治理论真题和答案选 (马基部分) 一、单项选择题。1～16小题，每小题1分，共16分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。请在答题卡上将所选项的字母涂黑。 1.爱迪生在创造电灯之前做了两千多实验，有个年轻的记者曾经问她为什么遭遇这么多次失败。爱迪生回答：“我一次都没有失败。我创造了电灯。这只是一段经历了两千步的历程。”爱迪生之因此说“我一次都没有失败”，是因为她把每一次实验都看作 A.认识中所获得的相对真理 B.整个实践过程中的一部分 C.对事物规律的正确反映 D.实践中能够忽略不计的偶然挫折【答案】 A 【解析】此题考查的是真理的绝对性和相对性。爱迪生把每一次的实验的结果都看成了认识过程中的相对真理。无数相对真理的总和构成绝对真理，因此爱迪生说她一次也没有失败。故A正确。 2.俄国早期马克思主义理论家普列汉诺夫说，绝不会有人去组织一个“月食党”以促进或阻止月食的到来，但要进行社会革命就必须组织革命党，这是因为社会规律与自然规律有所不同，它是 A.不具有重复性的客观规律 B.由多数人的意志决定的 C.经过人的有意识的活动实现的 D.比自然规律更易于认识的规律【答案】 C 【解析】此题考查的是社会规律和自然规律的区别。社会规律与自然规律的区别主要体现在两个方面。一是自然规律的重复性高，社会规律的重复性低。二是自然规律不需要人去参与，自然而然就能够出现，社会规律需要有人的参与才能体现出来。A本身表述错误，B违背了规律的客观性也是错的，D说法也不准确，因此C是正确答案。评价：此题不是很难，还是沿用了往年以材料带考点的形式。从此题中我们能够得出如下的结论：一是马原的基础知识很重要，特别是相关知识点之间的区别与联系，因此建议预备考研的同学在复习时要重点把握基础知识。二是掌握好答题技巧，建议大家在做

黄昆版固体物理学课后答案解析答案

《固体物理学》习题解答黄昆原著韩汝琦改编（陈志远解答，仅供参考）第一章晶体结构 1.1、解：实验表明，很多元素的原子或离子都具有或接近于球形对称结构。因此，可以把这些原子或离子构成的晶体看作是很多刚性球紧密堆积而成。这样，一个单原子的晶体原胞就可以看作是相同的小球按点阵排列堆积起来的。它的空间利用率就是这个晶体原胞所包含的点的数目n 和小球体积V 所得到的小球总体积nV 与晶体原胞体积Vc 之比，即：晶体原胞的空间利用率， Vc nV x = （1）对于简立方结构：（见教材P2图1-1） a=2r ， V= 3 r 3 4π，Vc=a 3，n=1 ∴52.06r 8r 34a r 34x 3 333=π=π=π= （2）对于体心立方：晶胞的体对角线BG=x 3 3 4a r 4a 3=?= n=2, Vc=a 3 ∴68.083)r 3 34(r 342a r 342x 3 3 33≈π=π?=π?= （3）对于面心立方：晶胞面对角线BC=r 22a ,r 4a 2=?= n=4，Vc=a 3 74.062) r 22(r 344a r 344x 3 3 33≈π=π?=π?= （4）对于六角密排：a=2r 晶胞面积：S=62 60sin a a 6S ABO ??=??=2 a 233 晶胞的体积：V=332r 224a 23a 3 8 a 233C S ==?= ? n=1232 1 26112+?+? =6个 74.062r 224r 346x 3 3 ≈π=π?= （5）对于金刚石结构，晶胞的体对角线BG=3 r 8a r 24a 3= ??= n=8, Vc=a 3

金属腐蚀与防护课后习题答案

腐蚀与防护试题 1化学腐蚀的概念、及特点答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。归纳化学腐蚀的特点在不电离、不导电的介质环境下反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应腐蚀速度与程度与外界电位变化无关 2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？答案：氧化膜保护作用条件： ①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。 PB原理的数学表示：反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量氧化物的体积： V MO = m'/ ρ ' 用? = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ）当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件部分金属的?值氧化物?氧化物?氧化物? MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2 Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3 Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8 FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6 Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4 SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2 MgO 1.0 CaO 0.7 MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。 Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。 MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。 3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。与化学腐蚀比较： ①是“湿”腐蚀 ②氧化还原发生在不同部位 ③有电流产生 ④与环境电位密切相关

固体物理课后习题与答案

第一章金属自由电子气体模型习题及答案 1. 你是如何理解绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近这一点的？ [解答] 自由电子论只考虑电子的动能。在绝对零度时，金属中的自由（价）电子，分布在费米能级及其以下的能级上，即分布在一个费米球内。在常温下，费米球内部离费米面远的状态全被电子占据，这些电子从格波获取的能量不足以使其跃迁到费米面附近或以外的空状态上，能够发生能态跃迁的仅是费米面附近的少数电子,而绝大多数电子的能态不会改变。也就是说，常温下电子的平均动能与绝对零度时的平均动能十分相近。 2. 晶体膨胀时，费米能级如何变化？ [解答] 费米能级 3/222 )3(2πn m E o F = ，其中n 单位体积内的价电子数目。晶体膨胀时，体积变大，电子数目不变，n 变小，费密能级降低。 3．为什么温度升高，费米能反而降低？ [解答] 当K T 0≠时，有一半量子态被电子所占据的能级即是费米能级。除了晶体膨胀引起费米能级降低外，温度升高，费米面附近的电子从格波获取的能量就越大，跃迁到费米面以外的电子就越多，原来有一半量子态被电子所占据的能级上的电子就少于一半，有一半量子态被电子所占据的能级必定降低，也就是说，温度生高，费米能反而降低。 4．为什么价电子的浓度越大，价电子的平均动能就越大？ [解答] 由于绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近，我们讨论绝对零度时电子的平均动能与电子的浓度的关系。价电子的浓度越大，价电子的平均动能就越大，这是金属中的价电子遵从费米—狄拉克统计分布的必然结果。在绝对零度时，电子不可能都处于最低能级上，而是在费米球中均匀分布。由式 3/120)3(πn k F =可知，价电子的浓度越大费米球的半径就越大，高能量的电子就越多，价电子的平均动能就越大。这一点从3 /2220)3(2πn m E F =和3/222)3(10353πn m E E o F ==式看得更清楚。电子的平均动能E 正比于费米能o F E ，而费米能又正比于电子浓度3 2l n 。所以价电子的浓度越大，价电子的平均动能就越大。 5．两块同种金属，温度不同，接触后，温度未达到相等前，是否存在电势差？为什么？ [解答] 两块同种金属，温度分别为1T 和2T ，且21T T >。在这种情况下，温度为1T 的金属高于费米能o F E 的电子数目，多于温度为2T 的金属高于费米能o F E 的电子数目。两块同种金属接触后，系统的能量要取最小值，温度为1T 的金属高于o F E 的部分电子将流向温度为2T 的金属。温度未达到相等前，这种流动一直持续，期间，温度为1T 的金属失去电子，带正电；温度为2T 的金属得到电子，带负电，两者出现电势差。

结构力学2课后思考题答案

概念题 1.1 结构动力计算与静力计算的主要区别是什么？答：主要区别表现在：(1) 在动力分析中要计入惯性力，静力分析中无惯性力；(2) 在动力分析中，结构的内力、位移等是时间的函数，静力分析中则是不随时间变化的量；(3) 动力分析方法常与荷载类型有关，而静力分析方法一般与荷载类型无关。 1.2 什么是动力自由度，确定体系动力自由度的目的是什么？答：确定体系在振动过程中任一时刻体系全部质量位置或变形形态所需要的独立参数的个数，称为体系的动力自由度（质点处的基本位移未知量）。确定动力自由度的目的是：(1) 根据自由度的数目确定所需建立的方程个数（运动方程数=自由度数），自由度不同所用的分析方法也不同；(2) 因为结构的动力响应（动力内力和动位移）与结构的动力特性有密切关系，而动力特性又与质量的可能位置有关。 1.3 结构动力自由度与体系几何分析中的自由度有何区别？答：二者的区别是：几何组成分析中的自由度是确定刚体系位置所需独立参数的数目，分析的目的是要确定体系能否发生刚体运动。结构动力分析自由度是确定结构上各质量位置所需的独立参数数目，分析的目的是要确定结构振动形状。 1.4 结构的动力特性一般指什么？答：结构的动力特性是指：频率（周期）、振型和阻尼。动力特性是结构固有的，这是因为它们是由体系的基本参数（质量、刚度）所确定的、表征结构动力响应特性的量。动力特性不同，在振动中的响应特点亦不同。 1.5 什么是阻尼、阻尼力，产生阻尼的原因一般有哪些？什么是等效粘滞阻尼？答：振动过程的能量耗散称为阻尼。产生阻尼的原因主要有：材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。当然，也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假想力。粘滞阻尼理论假定阻尼力与质量的速度成比例。粘滞阻尼理论的优点是便于求解，但其缺点是与往往实际不符，为扬长避短，按能量等效原则将实际的阻尼耗能换算成粘滞阻尼理论的相关参数，这种阻尼假设称为等效粘滞阻尼。 1.6 采用集中质量法、广义位移法（坐标法）和有限元法都可使无限自由度体系简化为有限自由度体系，它们采用的手法有何不同？答：集中质量法：将结构的分布质量按一定规则集中到结构的某个或某些位置上，认为其他地方没有质量。质量集中后，结构杆件仍具有可变形性质，称为“无重杆”。广义坐标法：在数学中常采用级数展开法求解微分方程，在结构动力分析中，也可采用相同的方法求解，这就是广义坐标法的理论依据。所假设的形状曲线数目代表在这个理想化形式中所考虑的自由度个数。考虑了质点间均匀分布质量的影响（形状函数），一般来说，对于一个给定自由度数目的动力分析，用理想化的形状函数法比用集中质量法更为精确。有限元法：有限元法可以看成是广义坐标法的一种特殊的应用。一般的广义坐标中，广义坐标是形函数的幅值，有时没有明确的物理意义，并且在广义坐标中，形状函数是针对整个结构定义的。而有限元法则采用具有明确物理意义的参数作为广义坐标，且形函数是定义在分片区域的。在有限元分析中，形函数被称为插值函数。综上所述，有限元法综合了集中质量法和广义坐标法的特点：(l) 与广义坐标法相似，有限元法采用了形函数的概念。但不同于广义坐标法在整体结构上插值（即定义形函数），而是采用了分片的插值，因此形函数的表达式（形状）可以相对简单。(2) 与集中质量法相比，有限元法中的广义坐标也采用了真实的物理量，具有直接、直观的优点，这与集中质量法相同。