《晶体材料制备原理与技术》课后思考题解答
第一章思考题：
1、什么是单晶体、多晶体和非晶体？结构上有何区别？
答：1）单晶体是由一个晶核各向均匀生长而成，晶体内部的粒子基本上保持其特有的排列规律，如：单晶硅、红宝石、金刚石；
2）多晶体是由很多单晶微粒杂乱无规则的聚结而成的，各向异性的特征消失，使整体一般不表现各向异性，如：多数金属和合金等。
3）非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体，没有一定规则的外形，物理性质为各向同性，没有固定的熔点，属热力学上的亚稳态，如玻璃、松香、石蜡等。
单晶体在整个晶体中均保持有序的周期性；多晶体则只是在一个单晶微粒中保持有序的周期性，但整体上杂乱无章；非晶体是近程有序（在极小范围内规则排列），而远程无序。
2、分析晶体的宏观物理性质与其结构的关系
答：由于晶体是具有格子构造的固体，因此，也就具备着晶体所共有的、由格子构造所决定的基本性质。
①均一性：宏观观察中，晶体在其任一部分上都表现出具有相同的各种特性。也称为结晶均一性，与非晶体的统计均一性有本质的区别；
②自范性：晶体在适当条件下可自发地（而非人为加工）形成封闭的凸几何多面体外形的特性，且几何多面体外形满足欧拉定律：W+V=E+2；
③异向性：晶体的几何量度和物理性质因观察方向的不同而表现出差异的特性；
④对称性：晶体的相同部分（外形上的和内部结构上的）或性质，能够在不同方向或位置上有规律地重复出现的特性；
⑤最小内能性：在相同热力学条件下，晶体与同种物质的非晶体、液体或气体相比，其内能（包括质点的动能与位能）最小，故而结构也最稳定；
⑥稳定性：在相同的热力学条件下，晶体比具有相同化学成分的非晶体稳定。晶体的稳定性是最小内能性的必然结果；
3、根据晶体的功能并结合其主要应用领域，人工晶体如何分类？答：光功能晶体，半导体晶体，压电晶体，热释电晶体，超硬晶体等
4、什么是光功能晶体？举出其中一到两个在高新技术中有广泛应用的晶体。
答：在外场（电、光、磁、热、声、力等）作用下，利用材料本身光学性质（如折射率、感应电极化或非线性效应等）发生变化的原理，实现对入射光信号的获取、调制、传输、显示、能量或频率转换、受激发射等目的的无机晶体之总称。如氟化钡，KTP，KDP晶体等。
5、晶体与非晶体融化过程的不同。
答：晶体有固定的熔点，在熔化过程中，温度始终保持不变。而非晶体是近程有序，远程无序，属热力学上的亚稳态，没有固定的熔点。
6、人工晶体的研究趋势
答：不仅研究晶态而且还涉及非晶态；不仅研究体单晶而且还涉及薄膜晶体和纳米晶；不仅研究通常的晶格而且还涉及超晶格；不仅研究单一功能而且还涉及多功能；不仅研究体性质而且还涉及表面性质；不仅研究无机而且还涉及到有机；晶体材料功能小型化、低维化、集成化与多功能化；晶体材料制备大规模、高质量、低成本
7、名词解释：晶面角守恒定律，结晶习性，晶体生长
①晶面角守恒定律：同一物质的不同晶体在同一温度和压强下晶面的数目、大小、形状可能有很大的差别，但对应的晶面之间夹角是恒定的；
②结晶习性：在一定的外界条件下，某种晶体总是趋向于形成某一种特定形态的现象，称结晶习性。化学成分、晶体结构、pH值、过饱和度、粘度、共存的杂质以及空间条件等均对结晶习性有显著影响。可将结晶习性分为：一维延伸型、二维延展型和三维等长型；
③晶体生长：物质在一定温度、压力、浓度、介质、pH等条件下由气相、液相、固相转化，形成特定线度尺寸、满足一定技术要求的晶体的过程称为晶体生长；
第二章思考题：
1、什么是晶体生长的技术要求和生长方法选择的基本原则？
①晶体生长的技术要求：合理的驱动力场分布；驱动力场的稳定、可控；各生长技术参数的良好匹配；精确配料和必要、合理的热处理；力求避免各种形式的污染。
②生长方法选择的基本原则：满足相图的基本要求；有利于快速生长出具有较高实用价值、符合一定技术要求的晶体；有利于提高晶体的完整性，严格控制晶体中的杂质和缺陷；有利于提高晶体的利用率、降低成本。生长大尺寸的晶体始终是晶体生长工作者追求的重要目标；有利于晶体的后加工和器件化；有利于晶体生长的重复性和产业化。
2、熟悉晶体生长常用工艺方法和其局限性
1、熔体法（P37）
1.1 提拉法
优点：便于精密控制生长条件，可以较快的速度获得优质大单晶；可以使用定向籽晶，选择不同取向的籽晶可以得到不同取向的单晶；可以方便地采用“回熔”和“缩颈”工艺，这项工艺对于降低晶体中的位错密度，提高晶体完整性都很有用；可以在晶体生长过程中直接观察晶体。
缺点：一般要用坩埚做容器，导致熔体有不同程度的污染；当熔体中有易挥发的物质时，则存在组分控制的困难；不适合生长冷却时存在固态相变的材料。
1.2下降法
优点：可以把原料密封在坩埚中，可以减少挥发所带来的影响，带来的好处是除了晶体成分易控制之外，对于某些有害气体也不至于泄露；操作简单，可以生长大尺寸的晶体，可以生长的晶体品种也很多，且易于实现程序化生长；由于每一个坩埚都可以单独成核，因此可以在一个结晶炉中放入多个坩埚。
缺点：不适宜生长在冷却时出现体积增大的晶体（负膨胀系数）；由于晶体在生长过程中直接和坩埚接触，因此容易在晶体中引入较大的内应力和杂质；晶体生长过程中难于直接观察，生长周期也比较长；若在下降法中采用籽晶生长，如何保证在高温区既不溶解掉，又必须使它有部分溶解以进行完全生长，是比较困难的。
1.3 焰熔法
优点：生长中不需要坩埚，可以有效节约坩埚材料，且可以避免坩埚带来的污染；氢氧焰燃烧时，温度可以达到2800℃，所以原则上讲高熔点的单晶只要不会发，不怕氧化，都可以用这种方法生长；生长速度快，且可以生长尺寸比较大的晶体；设备简单。
缺点：火焰中的温度梯度大，造成结晶层纵向温度和横向温度梯度大，生长出来的晶体质量欠佳；因为发热源是燃烧的气体，故其温度不可能控制得很稳定；生长出来的晶体位错密度高，内应力也比较大；对于易挥发和易氧化的材料，不适合用该方法；生长时估计有30%的原材料损失掉。
1.4导模法
导模法可以直接从熔体中拉制出丝、管、杆、片、板等异型晶体，而且尺寸可以控制。其缺点是生长条件控制比较严格，模具会给晶体带来一定的污染等。
1.5 冷坩埚法
有些无机非金属材料熔点很好，能承受该高温的坩埚很少，而且不希望因坩埚而引入污染，冷坩埚法就解决了这一问题。
1.6 熔盐法（助熔剂法）
优点：适应性强，几乎对所有的材料，都能找到合适的助熔剂，从中将晶体
生长出来，特别适合于新材料的探索；生长温度低于材料的熔点温度，有利于获得高质量的晶体；设备简单。
缺点：晶体生长速度慢，生长周期长；晶体生长过程中不易观察生长现象；许多助熔剂都含有毒性；所生长的晶体尺寸较小；由于采用的助熔剂往往是多种组分的，在这样复杂组分体系中生长，各组分之间的相互干扰和污染难以避免。
1.7浮区法
该方法缺点是只能通过固体棒的旋转来进行搅拌，熔体混合不良，掺杂表面的径向变化比提拉法晶体中的径向变化大，生长的晶体热应力比较大，对设备要求也比较高。
2、溶液法（P24）
溶液法特点：在远低于熔点温度下生长，避开了可能发生的分解和晶型转变；热源、生长容器、控制系统容易选择；降低了黏度，使高温冷却时不易形成晶体的物质形成晶体；温场分布均匀，宜于生长小应力、大尺寸和均匀性好的晶体；晶体的自范性得以充分体现；多数情况下，生长过程易观察，设备也较简单；生长速度慢、周期长，对设备的稳定性要求高；组分多，影响的因素也较多。
2.1 降温法
降温法适合于溶解度和溶解度系数都比较大的物质，不利于生长大单晶。2.2 恒温蒸发法
适合于生长溶解度大而溶解度温度系数又很小的物质，不利于生长大单晶。
2.3 循环流动法
设备复杂，管道易堵塞。
2.4温差水热法
优点：温差水热法的有点是可以生长由于存在相变或者会形成玻璃体，在熔点时不稳定的结晶相，以及在接近熔点时，蒸汽压高的材料（如ZnO）或者要分解的材料（如VO2）；适合于生长比熔体法生长的晶体有较高的完整性的优质大晶体，或者在理想配比较困难时，要更好地控制成分的材料。
缺点：需要特殊的高压釜和防护措施；需要优质籽晶；整个生长过程不能观察。
3、气相法（P59）
气相法的特点：生长条件和薄膜成分精确可控，具有很好的重复性；薄膜的完整性好，纯度高，但生长速度慢；生长过程种可以随时监控薄膜的取向、表面结构和形态；适合生长超晶格的量子阱结构材料；与其他制备工艺有较好的相容性，适应性广，可以制备多种晶态和非晶态薄膜；有一系列难以控制的因素，如温度梯度，过饱和比，携带气流的速度等。
3、讲述提拉法生长技术的主要特点及其操作基本过程
4、提拉法的几个改进分别解决了什么问题？
5、PVD和CVD的基本原理
第三章思考题：
1、名词：临界点，同成分点，共晶点，包晶点，固溶度曲线，相区接触法则
答：1）同成分点：
具有最高/最低熔点的二元连续固溶体相图
如上图中的C和M点，在该点上除了两相的浓度相同外，两相的其余性质都不相同，该点代表两相共存状态。
2）临界点：
具有液相分层的二元系统相图
如上图中的K点所示，这样的点上不仅两相浓度相同，而且两相所有其他性质也都相同，也就是说此时两相合为一相。
3）共晶点E
低共熔点E 的理解：冷却时当温度到达T E 时，体系中的液相L E 会按E 点对应的A 、B 比例同时析出A 晶相和B 晶相，E L A B +。加热时当温度到达T E ，体系中的A 晶相和B 晶相会按E 点对应的A 、B 比例，“共同熔融”成为L E 的液相。
4）包晶点P
当温度降到转熔温度T P ，根据水平PD 相线可知此时到达三相平衡状态，即存在L P ，A(B)C S ，(A)D B S 三相，这时将发生转熔过程：(A)
A(B)D C P B L S S +，刚才已经析出的S B(A)再次熔融，即液相回吸(A)D B S 晶相，析出A(B)C S 晶相。反应初期，在固液界
面处由(A)D B S 和L P 直接反应生成A(B)C S ，于是(A)D B S 很快就被反应产物A(B)C
S 所包裹，因此称为“包晶反应”。
5）固溶度曲线：
固溶度曲线是指固溶体中溶质的最大含量随着温度的变化曲线，也就是溶质在溶剂中的极限溶解度随温度的变化曲线。
6）相区接触法则：在二元系相图中，除点接触外相邻相区的相数差永远是1。即在两个“单相区”之间必定有一个由这两个相组成的“两相区”隔开，而不能以一条线接界。两个两相区必须以单相区或者三相区（水平线）隔开。 2、什么是组元？独立组元？相？相与组元有什么不同？
答：1）系统中每一个可以独立分离出来并能独立存在的化学物质均称为“组元”；
2）凡是在系统内可以独立变化而决定着各相成分的组元，称为“独立组元”；
3）“相”是指物质系统中具有稳定和相同的化学组成、晶体结构、聚集状态以及
相同物理、化学性质的完全均匀一致的所有部分的总和。相可以是单质，也可以是由几种物质组成的均匀液相或化合物。
区别：一个相中可以包含几种物质（组元），一种物质可以形成几个相。3、什么是平衡凝固，以及平衡凝固的特点？
答：固溶体的平衡凝固是指凝固过程中的每个阶段都能达到组分和温度的平衡，故在每一温度下，平衡凝固均实质包括三个过程：液相中的扩散过程；固相的持续长大；固相中的扩散过程。关键是每一阶段必须有足够的时间供组元进行扩散。
4、什么是相律？有什么实际意义？
答：在平衡系统中，由于受到平衡条件的制约，使得系统的自由度数（F）和独立组元数（C）、相数（P）以及对系统平衡状态能够产生影响的外界因素数（n）之间存在一定关系，这一关系即是相律，F=C-P+n。
5、在相图理论中，共晶体能够称之相吗？为什么？
答：不能。相是指物质系统中具有稳定和相同的化学组成、晶体结构、聚集状态以及相同物理、化学性质的完全均匀一致的所有部分的总和。相可以是单质，也可以是由几种物质组成的均匀液相或化合物。而“共晶体”不是单一的相，通常由两种以上的相组成。
6、化合物与固溶体结构上有什么区别？
答：固溶体是指以某一组元为溶剂，其他组元为溶质，所形成的与溶剂有相同晶体结构、晶格常数稍有变化的均匀单相晶体材料。固溶体成分可在一定范围内存在变化，性能可随成分的变化而连续变化。而化合物是由两种或者两种以上元素组成的纯净物，如AB固溶体的结构可以和A相同，而AB化合物的结构则和A 或者B都不同。
7、生长晶体时，若遇到包晶体应该采取怎么样的手段？试画图说明
配料成分应在P 点以左，生长温度应在T P 以下，从液相中直接析出α固溶体晶体。
第四章思考题
1、在CZ 法中籽晶杆的旋转对熔体中的溶质边界层和温度梯度有何影响？为什么特别强调生长过程中一定要采用合理的旋转速度？ 答：
说明：旋转圆盘下的溶质边界层厚度表达式为1/31/61/21.61c D v δω-=（D 为溶质扩散系数，v 为运动粘滞系数，ω为圆盘转速）；由于晶体的旋转，在熔体上部产生了强迫对流的环流，将更多的热量传输到晶体下方，这一效应就等价于将等温面向上推挤使等温面变密，提高固液界面附近熔体中的温度梯度。
2、解释：稳态温场，稳定溶质分布，等温面，溶质边界层，强迫对流
答：1）炉体内温度的空间分布称为温度场，简称温场。若炉内空间各点的温度
分布达到稳态分布，即系统中温度仅仅是位置的函数，而与时间无关，则称此温场为稳态温场。
2）溶液凝固成固溶体时，当单位时间内单位面积的固液界面排泄的溶质q 1=固液界面处溶质向溶液中扩散的质流密度q 2时，称为稳定的溶质分布。稳态的溶质边界层建立起来后，长成的晶体中溶质浓度C S 将保持不变，与原料中初始平均浓度0
L C 相等。
3）将温场中所有温度相同的空间各点联结起来，构成一个空间曲面，称为等温面。
4）当流体中的溶质分布主要由对流传递决定时，整个流体便可以有条件地分成两个区域：远离固体表面浓度不变区域和紧靠固体表面浓度剧变的区域，后一区域为一极薄的液体层，称为溶质边界层δc 。
5）强迫对流是指由于外力推动（如搅拌）或包围晶体的流体的旋转而使流体循环流动产生的对流，常用雷诺数描述。 3、分凝与分凝系数（平衡，有效），平衡凝固
答：
1）从熔体中生长晶体时，溶质在固液两相中的浓度往往不相同，这种现象称为分凝；
2）若有固、液两相在恒定温度T 下同时共存，整个系统达到热力学平衡，即严格地达到相图中所表示的液相和固相状态。溶质在固相中的浓度用C S 表示，在液相中的浓度为C L ，则有0S L
C k C =，称k 0为分凝系数，由于它反映的是溶液和固体共存的热力学平衡性质，又称为“平衡分凝系数”。
3）由于晶体的生长是一个动态过程，在生长工艺完全正常、稳定的情况下，晶体中的溶质分布也是不均匀的，所以应采用有效分凝系数K ef
00(1)exp()
ef c
k K k k v D δ=+--? 上式中c δ表示溶质边界层厚度，D 为扩散系数，v 表示提拉速度（对于提拉法生长晶体）。
4）固溶体的平衡凝固是指凝固过程中的每个阶段都能达到组分和温度的平衡，故在每一温度下，平衡凝固均实质包括三个过程：液相中的扩散过程；固相的持续长大；固相中的扩散过程。关键是每一阶段必须有足够的时间供组元进行扩散。
4、有效分凝系数是如何引入的？与k 0有何关系？
在准静态生长中，生长速率无限缓慢V →0，“固液界面处”液相中的溶质浓
度()0L C 满足()00L L C C =，即此时不存在溶质边界层，整个液相中的溶质浓度分
布是均匀的。
但实际晶体生长中晶体以有限速率生长，肯定会存在溶质边界层，也就是
()00L L C C ≠。这时生长的晶体中，其溶质浓度不再决定于熔体中的初始平均浓度
0L
C ，而是决定于“固液界面处溶液中”的溶质浓度()0L C 。 因此，如果要求出某一时刻生长的晶体中的溶质浓度()()000S L C k C =，则必须先求出()0L C 的值，但是对于一个生长体系而言()0L C 值很难得到，但此刻熔体中的溶质平均浓度L C 可以通过测量得到。
为了能在某时刻“固液界面处”生长得到的固相中溶质浓度S C 和对应时刻熔体中的溶质平均浓度L C 之间建立联系，引入有效分凝系数ef k ：
()0
001exp ef C k k V k k D δ=??+-- ???
这样我们只需要求出某一时刻的ef k ，就能根据当时溶液中平均浓度L C 求得
长入晶体中的溶质浓度：
(0)S ef L C k C =（可简化成S ef L ef L C k C k C ==）
5、画出仅考虑扩散效应的条件下，k 0>1的系统一维稳态溶质分布示意图。
6、简单叙述准静态生长机制的模型，其物理思想和结论。
答：准静态生长过程，是指生长速率非常缓慢的的过程，可以把整个过程近似为热力学平衡的过程，生长全过程中固液界面处总有0S L
C k C =成立。 有如下假设：生长速度无限缓慢；液相成分任何时刻都是均匀的；固-液界面为平直界面；忽略固相中的扩散、挥发损失、体积变化等；k 0为常数，且k 0<1；初始平均浓度为0L C 。 其凝固过程中固体中溶质平衡浓度函数为0100'(z')(1)k
s L z C k C L -=-，如下图所
示：
7、有一个二元合金相图，将B-40%的样品在长度为L 的瓷舟内保持液态，并从一端缓慢凝固，温度梯度大到足以保持平直界面。且液相中的溶质完全均匀，并无任何偏聚。问题：
①该体系的k 0为多少，K ef ？
②运用正常凝固方程，确定共晶体占式棒的百分比。画出凝固后的试
棒图，并标明共晶体位置，做出试棒中B 的浓度分布曲线。 ③完全平衡凝固后，试计算试棒中的共晶体的百分比。
答：1）因为整个凝固过程中且液相中的溶质完全均匀，并无任何偏聚，当温度刚降到O 点时，可知此时液相L P 中溶质浓度为0.6，固相S M 中溶质浓度为0.3，因此012
ef k k ==。 2）根据题意可知，这里的正常凝固其实就是准静态凝固过程（近似为热力学平衡过程，遵循相图中所示的规律），若按正常凝固，晶体棒中不同部位对应的溶质浓度为：
0100'(z')(1)k S L z C k C L
-=?- 当温度到达O 点后，体系将进入共晶过程，此过程中析出的固相中B 含量为0.6，直至析晶结束。而在这共晶反应之前一刻，根据准静态凝固过程我们可知此时，对于固液界面左侧薄薄的一层固相中的溶质浓度(0)s C 和右侧液相中的溶质浓度(0)L C ，有0(0)(0)
s L C k C =，且(0)s C 和(0)L C 分别对应于相图中的M ，P 点。M 点对应的溶质浓度(0)0.3s C =，根据(z')S C 得：
1210.30.4(1)0.32
x -=??-=，x =5/9 所以共晶体占试棒的比例为4/9，溶质分布曲线为：
3）因为是考虑平衡凝固，所以晶体生长的每一个过程中的状态都严格按照相图。当降温到O 点时，根据相图可知此时已经析出的固相中的,B 浓度均为0.3，之后共晶析出的固相中B 含量均为0.6，所以有：
0.3(1)0.60.4x x +-=，x =2/3，所以共晶部分占1/3
8、在CZ 法中，为何以及如何控制固液界面形状以及晶体直径 答：（1）晶体直径A 的控制
CZ 法中晶体直径和生长因素之间关系式为S L Q Q A VH ρ
-=，式中Q S 表示单位时间内由界面传给晶体的热量，Q L 表示单位时间内由熔体传给界面的热量，V -结晶线速度，H -结晶潜热，ρ晶体密度。
为保持晶体直径的均匀性，可采取如下手段：在放肩阶段，直径具有自发增长的倾向；等径生长，关键是保持S L Q Q -不变；收尾阶段，可适当提高L Q 或V 。因此，可以通过调节保温屏的温度，晶体旋转速度，生长线速度来控制热量传输，进而控制直径大小。
（2）固液界面的形状控制
第一，旋转晶体。CZ 法中，可将晶体在提拉过程中旋转，在熔体上部产生强迫对流的环流，此环流能将更多的热量传输到晶体下方，这一效应就等价于将等温面向上推挤，由于固液界面是温度为凝固点的等温面，故晶体旋转能使固液界面由凸变平，或由平变凹。其次，晶体旋转可以使晶体下面熔体中的等温面变密，从而提高了固液界面附近熔体中的温度梯度。
第二，采用后继加热器。生长低缺陷晶体的一般条件是在整个生长过程中保
持平坦的固液界面。这要求等温线近似垂直于生长方向，并意味着要很好地控制径向和纵向热流，缩小生长界面处径向温度差。
而CZ法中提拉晶体时，存在径向和轴向的热量传导，当径向热量传导过大，即沿晶体侧表面热量散失过多时，晶体中心和表面的温度差会增大，造成界面向晶体内凸出幅度增大。而采用后继加热器使炉室温度升高，对晶体表面的热量散失有补充和抑制的作用，使得径向温差减小，界面变得平坦，这对降低界面上方晶体内的热应力有很好的效果。
9、直径响应方程的意义以及对实际的指导意义
10、掌握晶体质量有关的相关控制参数
答：生长速度与温度梯度；晶体直径与界面形貌控制；直径响应方程；冷却速度与晶体开裂；晶体旋转与生长环境；合适的温度场。（每一条的具体内容详见PPT第四章最后部分）
第五章思考题
1、为什么要特别关注晶体生长过程中的界面是否稳定？
答：人们关心晶体生长过程中的界面是否稳定，不仅是因为它涉及到晶体形态的理论研究，而且还涉及到晶体生长过程是否能人为可控以及长成的晶体中的溶质分布情况。实验证明，只有当界面处于稳定的状况下，晶体生长的速率才是可控的，也只有平坦而稳定的界面才能长出质量合格的晶体，所以不管是以何种方法长晶体，都要求界面是一稳定界面。
2、如何定义体系的过冷和过热？生长界面的稳定性？
答：假定固液界面上的温度就是凝固点温度T m ：
①过热体系：如果熔体中的温度梯度是正的，越离开界面温度越高，也就是熔体的温度要高于凝固点温度，称此时的熔体为过热熔体。
②过冷体系：如果熔体中的温度梯度是负的，越离开界面温度越低，也就是熔体的温度要低于凝固点温度，称此时的熔体为过冷熔体。
③生长界面的稳定性：温度干扰、浓度干扰或几何干扰都可以检验界面的稳定性，所有任何微干扰都可以用一正弦函数表示：()(),sin Z x t t x δω=，如果
()0d t dt δ< ，则界面稳定，如果()
0d t dt δ>则界面不稳定。
3、解释熔体中温度梯度分布对界面稳定性的影响。
答：
①对于a 情况，如果光滑的平界面由于外界的干扰而出现了一些凸缘，由于温度梯度是正的，故凸缘伸入到熔体中的尖端必然处于更高的温度，T>Tm ，于是凸缘的尖端生长速率明显下降，或者是被后面的固液界面所追及，或者是被融化掉，总之凸缘消失，界面恢复到之前平滑状态。因此正温度梯度有利于界面的稳定。
②对于b 情况，凸缘伸入到熔体中的尖端必然处于更低的温度，T 因此负温度梯度不利于界面的稳定。 ③对于c 情况，固液界面前存在一个狭小的过冷区，因而在固液界面上因某种干扰而出现的凸缘能被保存下来，但是由于远离界面的熔体仍为过热熔体，因而这些凸缘又不能无限发展下去，只能维持在一定尺寸。此时的界面几何形状就像在光滑界面长了许多胞，故称为胞状界面。在该温度梯度设计下，光滑平界面消失了，而胞状界面仍存在。 4、组分过冷？如何产生？k 0>1和k 0<1？如何避免？ 答：对于k 0<1体系，是固相向液相中排出溶质。当溶质边界层δ建立起来之后，越靠近固液界面处液相中溶质浓度越高，根据0m L T T mC =+，对于k 0<1的体系液相线斜率m <0，L C 值越高，凝固点越低，如上图中的凝固点曲线所示。所加的外 部温度场梯度为正，因此进入熔体之后，熔体的温度也确实在升高，但是在X 为0~δ区段内，熔体的实际温度却低于凝固点温度，这意味着该部分熔体处于过冷状态。 这种过冷不是由于负温度梯度或者反常温度梯度产生的，而是由于溶质在固液界面处的汇集而引起。这种原来在固液界面前沿的过热熔体中，因组分变化而产生过冷的现象，称为“组分过冷”。 对于k 0>1的体系，是固相向液相中吸收溶质，越靠近固液界面处液相中溶质浓度越低，但其相图中液相线斜率m >0，因此L C 值越低，凝固点越低，最终其组分过冷示意图和k 0<1体系一样。 提高固液界面处熔体中的温度梯度，即增加温度分布曲线的斜率，使之与凝固点曲线相切，能保证在溶质边界层内熔体的实际温度高于其凝固点，不会出现组分过冷。对于仅考虑溶质扩散的生长体系，避免组分过冷的临界条件： 000 (1)L mC k G V Dk -≥ 上式中G 表示温度梯度，V 表示生长线速度，m 表示液相线斜率，D 表示溶质在溶液中的扩散系数。对于考虑对流的生长体系，临界条件为： () ()00001/1exp L C mC k G V V D k k D δ-≥????+-- ??????? 5、在晶体制备中，如何理解“熔体过冷是必须的，而组分过冷是必 须避免的，过冷并不直接破坏界面稳定性”？ 答：在晶体生长过程中，“生长过冷度”是必需的，否则就没有生长驱动力，而“组分过冷”又是必须要避免的，因为它将导致胞状界面或枝晶生长，严重影响晶体的品质，这两个是不同的概念。 直接影响界面稳定性的因素有：溶质浓度分布，温度梯度分布，界面能等。而过冷度本身只是影响晶体的生长速率，并不会对界面稳定性造成直接破坏。 6、组分过冷的胞状组织是如何产生的，有何结构特点？ 答： 考虑一生长速率为各向同性的生长系统，并且在固-液界面前已经形成了组分过冷区，光滑平界面在干扰下产生了一系列凸缘，胞状界面的几何形态决定于这些凸缘的初始分布。 对于k 0<1的溶质来说，随着晶体的生长，在固-液界面前沿会不断有溶质排出，此时的凸缘是横向和纵向同时发展，于是在横向和纵向都会有溶质排出，称为三维分凝。三维分凝的结果使得相邻凸缘之间的沟槽内的溶质增加比尖端更为迅速，沟槽中的溶质扩散到熔体中特更加困难，结果就在沟槽中形成了溶质富集区。在一定工艺下，界面可以达到一个稳定的状态，此后晶体生长就是以该稳定的胞状界面向前推进。 像这样，胞状界面中网状的溶质浓度边界会将晶体划分成很多柱体，这种在晶体中由浓集的溶质所勾划出的亚组织称为胞状组织。胞状界面是产生胞状组织的原因，胞状组织是生长时胞状界面在晶体中留下的后果。 结构特征：胞状组织在平行于生长方向的断面呈平行线，儿子啊垂直于生长方向的断面呈六方网格状（如果是六次对称的）。 《金融学》复习思考题 一、名词解释 1.货币的流动性结构：流动性高的货币和流动性低的货币之间的比率 2.直接融资：货币资金需求方通过金融市场与货币资金供给方直接发生 信用关系 3.货币时间价值：货币的时间价值就是指当前所持有的一定量货币比未 来持有的等量的货币具有更高的价值。货币的价值会随着时间的推移而增长 4.年金:一系列均等的现金流或付款称为年金。最现实的例子包括：零存 整取、均等偿付的住宅抵押贷款、养老保险金、住房公积金 5.系统性风险:一个经济体系中所有的资产都面临的风险,不可通过投资 组合来分散 6.财务杠杆:通过债务融资，在资产收益率一定的情况下，会增加权益性 融资的回报率。 7.表外业务：是指不在银行资产负债表中所反映的、但会影响银行所能 取得的利润的营业收入和利润的业务。分为广义的表外业务和狭义的表外业务。 8.缺口：是利率敏感型资产与利率敏感型负债之间的差额。 9.贷款五级分类法：把贷款分为正常、关注、次级、可疑和损失五类， 后三类称为不良贷款。 10.可转换公司债券：可转换公司债券是可以按照一定的条件和比例、在 一定的时间内转换成该公司普通股的债券。 11.市盈率：市盈率是指股票的市场价格与当期的每股收益之间的比率。 12.市场过度反应：是指某一事件引起股票价格剧烈波动，超过预期的理 论水平，然后再以反向修正的形式回归到其应有的价位上来的现象。 13.回购：债券一方以协议价格在双方约定的日期向另一方卖出债券，同 时约定在未来的某一天按约定价格从后者那里买回这些债券的协议。 14.贴现：票据的持有人在需要资金时，将其持有的未到期票据转让给银 行，银行扣除利息后将余款支付给持票人的票据行为。 15.汇率：一种货币换成另一种货币的比价关系，即以一国货币表示另一 国货币的价格 16.直接标价法：以一定单位的外国货币作为标准，折算成若干单位的本 国货币来表示两种货币之间的汇率。 17.期权：事先以较小的代价购买一种在未来规定的时间内以某一确定价 格买入或卖出某种金融工具的权利。 18.掉期：在买进某种外汇的同时，卖出金额相同的这种货币，但买入和 卖出的交割日期不同，但数量完全相同的同一种外汇。 19.基础货币：又称高能货币，在部分准备金制度下可以创造出多倍存款 货币的货币， MB（基础货币）=C（流通中的货币）+R（银行体系准备金总额） 20.货币乘数：表示基础货币的变动会引起货币供应量变动的倍数 21.利率风险结构：期限相同的各种信用工具利率之间的关系。包括违约 风险、流动性风险 22.利率期限结构：利率的期限结构是指不同期限债券的利率之间的关系 23.通货膨胀：一般物价水平的持续上涨的过程 第一章基本概念与定义 1．答:不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定 2.答：这种说法是不对的。工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。 3．答：只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4．答:压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。 ５.答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。 6.答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。 7.答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。 8.答：（1）第一种情况如图1－1（a)，不作功(2）第二种情况如图1-1（ｂ）,作功（３）第一种情况为不可逆过程不可以在p－ｖ图上表示出来,第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。 9.答:经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。系统和外界整个系统不能恢复原来状态。 １0.答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到原来状态,外界没有变化;若存在不可逆因素,系统恢复到原状态，外界产生变化。 1１.答:不一定。主要看输出功的主要作用是什么,排斥大气功是否有用。 第一章思考题 1. 生理学研究为必须在器官和系统水平、细胞和分子水平以及整体水平进行？人体生理学研究人体功能，由于人体功能取决于各器官系统的功能，各器官系统的功能取决于组成这些器官系统的细胞的功能，细胞功能又取决于亚细胞器和生物分子的相互作用。所以，要全面探索人体生理学，研究应在整体水平、器官和系统水平以及分子水平上进行，并将各个水平的研究结果加以整合。 2. 为什么生理学中非常看重稳态这一概念？ 人体细胞大部不与外界环境直接接触，而是浸浴在细胞外液（血液、淋巴、组织液等）之中。因此，细胞外液成为细胞生存的体环境，称为机体的环境。细胞的正常代活动需要环境理化因素的相对恒定，使其经常处于相对稳定状态，这种状态称为稳态或自稳态。稳态的维持是机体自我调节的结果，其维持需要全身各系统和器官的共同参与和相互协调。稳态具有十分重要的生理意义。因为细胞的各种代活动都是酶促反应，因此，细胞外液中需要足够的营养物质、O2和水分，以及适宜的温度、离子浓度、酸碱度和渗透压等。细胞膜两侧一定的离子浓度和分布也是可兴奋细胞保持其正常兴奋性和产生生物电的重要保证。稳态的破坏将影响细胞功能活动的正常进行，如高热、低氧、水与电解质以及酸碱平衡紊乱等都将导致细胞功能的重损害，引起疾病，甚至危及生命。因此，稳态是维持机体正常生命活动的必要条件。在临床上，若某些血检指标在较长时间明显偏离正常值，即表明稳态已遭到破坏，提示机体可能已患某种疾病。3. 试举例说明负反馈、正反馈和前馈在生理功能活动调节中的意义。 受控部分发出的反馈信息调整控制部分的活动，最终使受控部分的活动朝着与它 原先活动相反的向改变，称为负反馈。人体的负反馈极为多见，在维持机体生理活动的稳态中具有重要意义。动脉血压的压力感受性反射就是一个极好的例子。当动脉血压升高时，可通过反射抑制心脏和血管的活动，使心脏活动减弱，血管舒，血压便回降；相反，而当动脉血压降低时，也可通过反射增强心脏和血管的活动，使血压回升，从而维持血压的相对稳定。 受控部分发出的反馈信息促进与加强控制部分的活动，最终使受控部分的活动朝着与它原先活动相同的向改变，称为正反馈。正反馈的意义在于产生“滚雪球”效应，或促使某一生理活动过程很快达到高潮并发挥最大效应。如在排尿反射过程中，当排尿发动后，由于尿液进入后尿道并刺激此处的感受器，后者不断发出反馈信息进一步加强排尿中枢的活动，使排尿反射一再加强，直至尿液排完为止。控制部分在反馈信息尚未到达前已受到纠正信息（前馈信息）的影响，及时纠正其指令可能出现的偏差，这种自动控制形式称为前馈。如在寒冷环境中，当体温降低到一定程度时，便会刺激体温调节中枢，使机体的代活动加强，产热增加，同时皮肤血管收缩，使体表散热减少，于是体温回升。这是负反馈控制。但实际上正常人的体温是非常稳定的。因为除上述反馈控制外，还有前馈控制的参与，人们可根据气温降低的有关信息，通过视、听等感受器官传递到脑，脑就立即发出指令增加产热活动和减少机体散热。这些产热和散热活动并不需要等到寒冷刺激使体温降低以后，而是在体温降低之前就已经发生。条件反射也是一种前馈控制。 1．闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。 2．有人认为开口系统内系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。 3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。 4．倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式 p =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b ) 中，当地大气压是否必定是环境大气 压？ 当地大气压p b 改变，压力表读数就会改变。当地大气压 p b 不一定是环境大气压。 5．温度计测温的基本原理是什么？ 6．经验温标的缺点是什么？为什么？ 不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果 依赖于测温物质的性质。 7．促使系统状态变化的原因是什么？ 举例说明。 有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。 8．分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这些是什么系统。 参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统（闭口系统——忽略蒸发时）、正在运行的电视机是闭口系统。 9．家用电热水器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制体（但不包括电加热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能构成孤立系统？ 不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a 图）。包括电加热器则为开口绝热系统（b 图）。 将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部包括在内，构成孤立系统。或者说，孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。 4题图 9题图 第三章 理想气体的性质 1.怎样正确看待“理想气体”这个概念？在进行实际计算是如何决定是否可采用理想气体的一些公式？ 答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实际气体在低压高温时的抽象，是一种实际并不存在的假想气体。 判断所使用气体是否为理想气体（1）依据气体所处的状态（如：气体的密度是否足够小）估计作为理想气体处理时可能引起的误差；（2）应考虑计算所要求的精度。若为理想气体则可使用理想气体的公式。 2.气体的摩尔体积是否因气体的种类而异？是否因所处状态不同而异？任何气体在任意状态下摩尔体积是否都是 0.022414m 3 /mol? 答：气体的摩尔体积在同温同压下的情况下不会因气体的种类而异；但因所处状态不同而变化。只有在标准状态下摩尔体积为 0.022414m 3 /mol 3.摩尔气体常数 R 值是否随气体的种类不同或状态不同而异？ 答：摩尔气体常数不因气体的种类及状态的不同而变化。 4.如果某种工质的状态方程式为pv =R g T ，那么这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数吗？ 答：一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体，那么其比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。 5.对于一种确定的理想气体，()p v C C 是否等于定值？p v C C 是否为定 值？在不同温度下()p v C C -、p v C C 是否总是同一定值？ 答：对于确定的理想气体在同一温度下()p v C C -为定值， p v C C 为定值。在不同温度下()p v C C -为定值，p v C C 不是定值。 6.麦耶公式p v g C C R -=是否适用于理想气体混合物？是否适用于实际 气体？ 答：迈耶公式的推导用到理想气体方程，因此适用于理想气体混合物不适合实际气体。 7.气体有两个独立的参数，u(或 h)可以表示为 p 和 v 的函数，即(,)u u f p v =。但又曾得出结论，理想气体的热力学能、焓、熵只取决于温度，这两点是否矛盾？为什么？ 答：不矛盾。实际气体有两个独立的参数。理想气体忽略了分子间的作用力，所以只取决于温度。 8.为什么工质的热力学能、焓、熵为零的基准可以任选？理想气体的热力学能或焓的参照状态通常选定哪个或哪些个状态参数值？对理想气体的熵又如何？ 答：在工程热力学里需要的是过程中热力学能、焓、熵的变化量。热力学能、焓、熵都只是温度的单值函数，变化量的计算与基准的选取无关。热力学能或焓的参照状态通常取 0K 或 0℃时焓时为0，热力学能值为 0。熵的基准状态取p 0=101325Pa 、T 0=0K 熵值为 0 。 9.气体热力性质表中的h 、u 及s 0的基准是什么状态？ 答：气体热力性质表中的h 、u 及s 0的基准是什么状态00(,)T P 00T K = 第一章 1、试解释用1kg干空气作为湿空气参数度量单位基础的原因？ 答：因为大气（湿空气）是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的。干空气的成分是氮、氧、氩、及其他微量气体，多数成分比较稳定，少数随季节变化有所波动，但从总体上可将干空气作为一个稳定的混合物来看待。为了便于热工计算，选一个稳定的参数作为基础，方便计算。（湿空气=干空气+水蒸气，干空气不发生变化，水蒸气是会发生变化的。因此，干空气作为基准是不能发生变化的） 2、如何用含湿量和相对湿度来表征湿空气的干、湿程度？ 答：含湿量表示空气的干湿方法：取空气中的水蒸气密度与干空气密度之比作为湿空气含有水蒸气的指标，换言之，取对应于1Kg干空气所含有水蒸汽量。（表示空气中水蒸气的含量） 相对湿度表示空气干湿的方法：湿空气的水蒸汽压力与同温度下饱和湿空气的水蒸汽压力之比。（表示空气接近饱和的程度） 3、某管道表面温度等于周围空气的露点温度，试问该表面是否结露？ 答：该表面不会结霜。因为判定是否结霜取决于是否在露点温度以下，当空气温度大于或等于露点温度时是不会结霜的。 4、有人认为：“空气中水的温度就是空气湿球温度”，对否？ 答：错，空气湿球温度是空气与水接触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度，而空气中水的温度就是水蒸气温度（空气的干球温度），所以是错的。 8、写出水温为t w时水的汽化潜热计算式。 解：汽化潜热的计算式为：r t=r0+1.84t w-4.19t w=2500-2.35t w 10、为什么喷入100摄氏度的热蒸汽，如果不产生凝结水，则空气温度不会明显升高？ 答：这种情况叫等温增焓加湿，当蒸汽温度为100摄氏度时，热湿比等于一个常数ε=2684，该过程近似于等温线变化，所以空气温度不会明显升高。 第八章压气机的热力过程 1、利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，工程上压气机缸常以水冷却或气缸上有肋片，为什么？ 答：因为气体在压缩时，以等温压缩最有利，其所消耗的功最小，而在人力打气时用湿布包裹气筒的下部或者在压气机的气缸用水冷却，都可以使压缩过程尽可能的靠近等温过程，从而使压缩的耗功减小。 2、既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除它？ 答：对于活塞式压气机来说，由于制造公差、金属材料的热膨胀及安装进排气阀等零件的需要，在所难免的会在压缩机中留有空隙，所以对于此类压缩机余隙容积是不可避免的，但是对于叶轮式压气机来说，由于它是连续的吸气排气，没有进行往复的压缩，所以它可以完全排除余隙容积的影响。 3、如果由于应用气缸冷却水套以及其他冷却方法，气体在压气机气缸中已经能够按定温过程进行压缩，这时是否还需要采用分级压缩？为什么？ 答：我们采用分级压缩的目的是为了减小压缩过程中余隙容积的影响，即使实现了定温过程余隙容积的影响仍然存在，所以我们仍然需要分级压缩。 4、压气机按定温压缩时，气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？ 答：绝热压缩时压气机不向外放热，热量完全转化为工质的内能，使 工质的温度升高，压力升高，不利于进一步压缩，且容易对压气机造成损伤，耗功大。等温压缩压气机向外放热，工质的温度不变，相比于绝热压缩气体压力较低，有利于进一步压缩耗功小，所以等温压缩更为经济。 5、压气机所需要的功可从第一定律能量方程式导出，试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功，并用T-S 图上面积表示其值。 答：由于压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输出，所以压气机耗功应以技术功计，一般用w c 表示，则w c = -w t 由第一定律：q=△h+w t ， 定温过程：由于T 不变，所以△h 等于零，既q=w t ，q=T △s ，2 1ln p p R s g =?，则有 12ln p p T R w g c = 多变过程：w c = -w t =△h-q ()???? ??????-???? ??---=???? ??----=---=-111111111112112112n n g g V P P T R n n T T T R n n T T c n n q κκκκκ ()???? ??????-???? ??-=???? ??--=-=?-1111112112112n n g g p p p T R T T T R T T c h κκκκ 所以???? ??????-???? ??-=-111121n n g c p p T R n n w 绝热过程：即q=0，所以 工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版 第1章 基本概念及定义 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗 答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么 答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。 ⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。 ⒋倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗在绝对压力计算公式 中，当地大气压是否必定是环境大气压 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。 “当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压 ) ( )( b v b b e b P P P P P P P P P P <-=>+=； 第十五章课后答案翻译 1. a 如果你持有多头：价值为s 的股票为基础资产发行的，执行价格为E的欧式卖出期权的收益曲线为： PUT OPTION PAYOFF DIAGRAM O00Q0OG0O0Q ◎希a7'&s 卑 3N 1 1 I 专 恳 霆 3 IP 1 70 F 簿。 O SO 4-0 ?O 1 QO 1 ZO 1 40 1 10 HO 50 70 0 0 1 1 c> 11 3 0 11 50 STOCK PRICE AT EXPIRATION DATE b. 如果你持有空头：价值为s的股票为基础资产发行的，执行价格为E的欧式卖出 期权的收益曲线为： Short a Put 2. 持有一份欧式卖出期权和一份欧式买入期权的投资组合的收益图（E= 100）: n °Long a Call and a Put a a Straddle i 3. a?为了保证你至少能够收回你初始的一百万美元，你需要投资孔000，000和000， 000 $961,538.46 1 r f 1 .04 在till股票上。 你可以购买 $1,000,000 $961,538.46 $38,461.54 4807 69 .08 100 8 . 的期权。 104股指的报酬线斜率是4807.69,正如图表所显示的 B. Probability of Globalex Stock In dex cha nge0.50.250.25 n Perce ntage cha nge of Global Stock in dex12%40%-20% Next Year's Globalex Stock In dex11214080 Payoff of 4807.69 shares of optio ns38461.52173076.80 Payoff of your portfolio103846211730771000000 Portfolio rate of return 3.85%17.31%0 4. a.要复制一个面值为100美元的纯贴现债券，应买一份股票：其欧式买入期权价格和欧式卖出期权价格均为100。 b. S = $100, P = $10, and C = $15. E/(1+r) = S + P- C $100/(1+r) = $100 + $10 - $15 = $95 r = 100/95 -1 =0 .053 or 5.3% c. 如果1年期无风险利率小于b的答案，则说明纯贴现债券的价格过高，人们便会通过便宜购买综合性产品(一份其欧式买入期权价格和欧式卖出期权价格均为100的股票)来替换价格较高的纯贴现债券以从中套利。 5 ?用P = -S + E/(1+r)T + C这个表达式来表示卖出期权 S是股价，P是卖出的执行价，C是买入期权的价格，E是执行价格，既然政府债券是以9855日元每10000日元的价格出售，这就是计算执行价格现值的贴现率，而无须用风险利率进行折现。 用平价的替代等式来计算，我们可以得到： P = 2,400 + 500 x .9855 +2,000 = 92.75 yen 6. a根据卖出—买入平价，Gekko投资组合中买入期权的价格： C = S E/(1+r)T + P = $215 $50 X 0 .9901 + $25 = $190.495 b. Gekko 的投资组合的总价值：10 x $990.10 + 200 x $190.495 = $48,000 而300 股股票的总价值：$64,500。所以我们应该拒绝Gekko的提议。 7. a利用卖出-买入平价，我们可以如下推算出美国政府债券的收益率大概为8.3 6%:购买股票，卖出期权以及卖出买入期权的投资策略与购买一年期面值为E的政府债券是等价的.因此这样的政府债券价格应该是184.57美圆： E心+r)T=S+P-C=500+84.57-400=184.57 1+r=200/184.57=1.0836 r=0.0836 or 8.36% b当前"一价原则"被破坏,利用这一状况进行套利的方法有很多种.由于现行收益率是9%而复制投资组合中隐含的利率却是8.36%,所以我们可以卖出复制投 资组合,并投资于政府债券?比如说,在现行价格下，卖出一个单位的包括卖出期权和一股股票的投资组合并签下一份买入期权，就可以马上获得184.57美圆.你卖出去的投资组合从现在起每年将减少你200美圆的应收帐款?但如果你将184. 57投资于1年期政府债券，从现在起每年你将获得1.09*184.57=201.18美圆.因此,你将赚取无风险收入1.18美圆,并且无须你掏出一分钱. 8. 我们通过构造一个综合性卖出期权为卖出期权定价.我们卖出部分股票(卖出的 股票的比例为a),并借入无风险借款b美圆.用S表示股票价格,P表示卖出期权的价 第一章基本概念与定义 1．答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定 2．答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。 3．答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4．答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。 5．答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。 6．答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。 7．答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。 } 8．答：（1）第一种情况如图1-1（a）,不作功（2）第二种情况如图1-1（b）,作功（3）第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。 9．答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。系统和外界整个系统不能恢复原来状态。 10．答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到原来状态，外界没有变化；若存在不可逆因素，系统恢复到原状态，外界产生变化。 11．答：不一定。主要看输出功的主要作用是什么，排斥大气功是否有用。 e i r e 第四章 气体和蒸汽的基本热力过程 4.1试以理想气体的定温过程为例，归纳气体的热力过程要解决的问题及使用 方法解决。 答：主要解决的问题及方法： (1)根据过程特点（及状态方程）——确定过程方程(2)根据过程方程——确定始、终状态参数之间的关系 (3)由热力学的一些基本定律——计算,,,,,t q w w u h s ???(4)分析能量转换关系（P—V 图及T—S 图）（根据需要可以定性也可以定量） 例：1)过程方程式： =常数 （特征） =常数 （方程） T PV 2)始、终状态参数之间的关系： =12p p 2 1 v v 3)计算各量：=0 、 =0 、==u ?h ?s ?21p RIn p -21 v RIn v 2211 v v dv w pdv pv pvIn RTIn v v v ====?? 2 1 t v w w RTIn v ==2 1 t v q w w RTIn v ===4) P ?V 图，T ? S 图上工质状态参数的变化规律及能量转换情况 A t h 4.2 对于理想气体的任何一种过程，下列两组公式是否都适用? 21212121(),();(),()v p v p u c t t h c t t q u c t t q h c t t ?=-?=-=?=-=?=-答：不是都适用。第一组公式适用于任何一种过程。第二组公式 适于定容过程, 适用于定压过程。 21()v q u c t t =?=-21()p q h c t t =?=-4.3在定容过程和定压过程中，气体的热量可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算。定温过程气体的温度不变，在定温过程中是否需对气体加入热量？如果加入的话应如何计算？ 答：定温过程对气体应加入的热量 2211 v v dv w pdv pv pvIn RTIn v v v ====??21 t v w w RTIn v ==21 t v q w w RTIn v ===4.4 过程热量 和过程功都是过程量，都和过程的途径有关。由理想气体 q w 可逆定温过程热量公式可知，故只要状态参数、和确定了， 2 111 v q p v In v =1p 1v 2v 的数值也确定了，是否 与途径无关？ q q 答：对于一个定温过程，过程途径就已经确定了。所以说理想气体可逆过程 q 第四章课后思考题及参考答案 1、为什么说资本来到世间，从头到脚，每个毛孔都滴着血和肮脏的东西？ [答案要点]资本来到世间，从头到脚，每个毛孔都滴着血和肮脏的东西。资本主义的发展史，就是资本剥削劳动、列强掠夺弱国的历史，这种剥夺的历史是用血和火的文字载入人类编年史的。在自由竞争时代，西方列强用坚船利炮在世界范围开辟殖民地，贩卖奴隶，贩卖鸦片，依靠殖民战争和殖民地贸易进行资本积累和扩张。发展到垄断阶段后，统一的、无所不包的世界市场和世界资本主义经济体系逐步形成，资本家垄断同盟为瓜分世界而引发了两次世界大战，给人类带来巨大浩劫。二战后，由于社会主义的胜利和民族解放运动的兴起，西方列强被迫放弃了旧的殖民主义政策，转而利用赢得独立和解放的广大发展中国家大规模工业化的机会，扩大资本的世界市场，深化资本的国际大循环，通过不平等交换、资本输出、技术垄断以及债务盘剥等，更加巧妙地剥削和掠夺发展中国家的资源和财富。在当今经济全球化进程中，西方发达国家通过它们控制的国际经济、金融等组织，通过它们制定的国际“游戏规则”，推行以所谓新自由主义为旗号的经济全球化战略，继续主导国际经济秩序，保持和发展它们在经济结构和贸易、科技、金融等领域的全球优势地位，攫取着经济全球化的最大好处。资本惟利是图的本性、资本主义生产无限扩大的趋势和整个社会生产的无政府状态，还造成日益严重的资源、环境问题，威胁着人类的可持续发展和生存。我们今天看到的西方发达资本主义国家的繁荣稳定，是依靠不平等、不合理的国际分工和交换体系，依靠发展中国家提供的广大市场、廉价资源和廉价劳动力，通过向发展中国家转嫁经济社会危机和难题、转移高耗能高污染产业等方式实现的。资本主义没有也不可能给世界带来普遍繁荣和共同富裕。 2、如何理解商品二因素的矛盾来自劳动二重性的矛盾，归根结底来源于私人劳动和社会劳的矛盾？[答案要点]商品是用来交换的劳动产品，具有使用价值和价值两个因素或两种属性。在私有制条件下，商品所包含使用价值和价值的矛盾是由私有制为基础的商品生产的基本矛盾即私人劳动和社会劳动的矛盾所决定的。以私有制为基础的商品经济是以生产资料的私有制和社会分工为存在条件的。一方面，在私有制条件下，生产资料和劳动力都属于私人所有，他们生产的产品的数量以及品种等，完全由自己决定，劳动产品也归生产者自己占有和支配，或者说，商品生产者都是独立的生产者，他们要生产什么，怎样进行生产，生产多少，完全是他们个人的私事。因此，生产商品的劳动具有私人性质，是私人劳动。另一方面，由于社会分工，商品生产者之间又互相联系、互相依存，各个商品生产者客观上都要为满足他人和社会的需要而进行生产。因此，他们的劳动又都是社会劳动的组成部分。这样，生产商品的劳动具有社会的性质，是社会劳动。对此，马克思指出，当劳动产品转化为商品后，“从那时起，生产者的私人劳动真正取得了二重的社会性质。一方面，生产者的私人劳动必须作为一定的有用劳动来满足一定的社会需要，从而证明它们是总劳动的一部分，是自然形成的社会分工体系的一部分。另一方面，只有在每一种特殊的有用的私人劳动可以同任何另一种有用的私人劳动相交换从而相等时，生产者的私人劳动才能满足生产者本人的多种需要。完全不同的劳动所以能够相等，只是因为它们的实际差别已被抽去，它们已被化成它们作为人类劳动力的耗费、作为抽象的人类劳动所具有的共同性质。”私有制条件下，商品生产者私人劳动所具有的这二重性质，表现为生产商品的劳动具有私人劳动和社会劳动的二重性。 生产商品的私人劳动和社会劳动是统一的，同时也是对立的。其矛盾性表现在：作为私人劳动，一切生产活动都属于生产者个人的私事，但作为社会劳动，他的产品必须能够满足一定的社会需要，他的私人劳动才能转化为社会劳动。而商品生产者的劳动直接表现出来的是它的私人性，并不是它的社会性，他的私人劳动能否为社会所承认，即能否转化为社会劳动，他自己并不能决定，于是就形成了私人劳动和社会劳动的矛盾。这一矛盾的解决，只有通过商品的交换才能实现。当他的产品在市场上顺利地实现了交换之后，他的私人劳动也就成了社会劳动的一部分，他的具体劳动所创造的使用价值才是社会需要的，他的抽象劳动所形成的价值才能实现。如果他的劳动产品在市场上没有卖出去，那就表明，尽管他是为社会生产的，但事实上，社会并不需要他的产品，那么他的产品 华侨大学金融市场学课件习题答案—科目老师：刘卫红（希望以后修这门的同学计算方面会轻松点儿） 来源： 金融市场习题答案 1、某公司发行面额为100万元的商业票据融资，发行折扣为5720元，期限为60天，则该票据投资者的实际收益率为多少？ 2、假设某投资者以994280元的价格购买了上例中面额为100万的商业票据，在持有30天后将其出售，此时市场利率为5%，则该商业票据的市场价格为多少？该投资者的实际收益为多少？ ?元 实际收益=995850.62-994280=1570.62元 3、某银行发行大额可转让存单，面值50万元，存单利率5%，期限270天，某投资者持有该存单4个月后出售，出售时市场利率为4%，计算存单的转让价格。 4、某证券的回购价格为100万元，回购利率为5.5%,回购期限7天,则该证券的售出价格是多少? 回购利息=回购价格×回购利率×回购天数/360=100万×5.5%×7/360=1069.44元，售价=100万 -1069.44=998930.56元 5、假定某投资者以6.75%的利率投资于5天期限的再购回协议,协议金额为2500万元,该投资者的收益为多少?如果该投资者与借款人签订的是连续再购回协议,5天后终止该合同,假定5天中每天的再购回利率分别为6.75%,7%,6.5%,6.25%,6.45%,这一连续协议的总利息收入为多少? 投资收益=2500万×6.75%×5/360=2.344万 总利息收入=2500万×（6.75%+7%+6.5%+6.25%+6.45%）×1/360=2.29万 1、息票债券的票面利率为8%，面值1000元，距到期日还有5年，到期收益率为7%，在下列情况下分别求债券的现值。（1）每年付息一次；（2）半年付息一次；（3）每季度付息一次 （1） 第四章思考题 4-1 容器被闸板分割为A、B两部分。A中气体参数为P A、T A，B为真空。现将隔板抽去，气体作绝热自由膨胀，终压将为P2，试问终了温 度T2是否可用下式计算？为什么? 1 2 2 () k k A A p T T p -= 答：气体作绝热自由膨胀是不可逆绝热过程，因此终了温度T2不可用上式计算。 4-2 今有任意两过程a-b，b-c，b、c两点在同一定熵线上，如图所示。试问：Δｕab、Δｕac哪个大？再设b、c 两点在同一条定温线上，结果又如何？ 答：由题可知，因b、c两点在同一定熵 线上T b>T c, ｕb>ｕc. Δｕab>Δｕac。若b、 c两点在同一条定温线上，T b=T c, ｕb=ｕ c. Δｕab=Δｕac。 4-3将满足下列要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上（工质为空气）。 （1）工质又升压、又升温、又放热；（2）工质又膨胀、又降温、又放热； （3）n=1.6的膨胀过程，判 断q，w，Δu的正负； 答：n=1.6的压缩过程在p-v 图和T-s图上表示为1→2 过程。在此过程中q>0, w<0，Δu>0 （4）n=1.3的压缩过程，判断q，w，Δu的正负。 答：n=1.3的压缩过程在p-v图和T-s图上表示为1→2过程。在此过程中q<0，w<0，Δu>0 4-4将p-v图表示的循环，如图所示，表示在T－s图上。图中：2-3，5-1，为定容过程；1-2，4-5为定熵过程；3-4为定压过程。 答：T-s图如图 所示 4-5 以空气为工质进行的某过程中，加热量的一半转变为功，试问过程的多变指数n 为多少？试在p-v 图和T-s 图上画出该过程的大概位置（比热容比可视为定值）。 答：多变过程中，遵循热力学第一定律q u w =?+，由题可知12q u =?，由于v 21()1n -k q c T T n =--，所以() v 21v 21()()21n -k c T T c T T n -=--即： () 121n -k n =-，0.6n = 4-6如果采用了有效的冷却方法后，使气体在压气机汽缸中实现了定温压缩，这时是否还需要采用多级压缩？为什么？（6分） 答：还需要采用多级压缩，由余隙效率可知， 12111n v p c p λ??????=-- ????????? ，余隙使一部分气缸容积不能被有效利用，压力比越大越不利。因此，当需要获得较高压力时，必须采用多级压缩。 第一讲《蒹葭》思考题 1. 你还能举出几首临水怀人的诗词作品吗？ 如《诗经·陈风》中的“东门之池”、“泽陂”，《古诗十九首》中的“涉江采芙蓉”，温庭筠的《梦江南》等。 2. 有的诗内容十分确定，有的诗可以多种理解，请你结合本文分析其中的原因何在。 诗内容确定，主要是所写对象具体；而含蓄的诗歌，力图使诗歌表现的对象给人以不确定性，难以指实，如本篇中的“在水一方”的美人，可以指情感世界的恋人，也可以指家国渴慕的贤人。 3. 本诗的复沓形式与表现的思想感情之间有什么关联？ 它的艺术作用在于很好地表现事物进展的顺序和 程度，协调诗的韵律节奏，强化诗的音乐美和抒情气氛，增强表情达意的审美效果。 4. 在当代文艺作品里，有没有采用这种方式表达情思的？请举几例。 当代作品中经常运用复沓形式表达情思，而且是很普遍的艺术手法。如刘半农《教我如何不想他》、康白情《江南》、沈尹默《月夜》等。 第二讲《无题》李商隐思考题 1. 你认为诗中的男主人公是否是诗人自己？ 供学生独立思考 2. 与《长恨歌》那种内容十分明确的爱情诗相比，这种含混朦胧的作品的长处与短处各有哪些？ 本诗具体内容的含混及缺失，反而提供给读者进行联想、想象的空间，更能引发不同读者多方面的感受。缺点是不太适合痛快淋漓地表达情感以及叙述事件。 3. 能否再举出几首具有朦胧美的诗作？ 如阮籍《咏怀》、白居易《花非花》、李商隐《锦瑟》、李煜《菩萨蛮》“花明月暗笼轻纱”等。 第三讲庄子秋水思考题1. 你认为这种对话体在说理时有什么好处？有什么不 足？ 对话体多通过两个人物的问答和辩论来阐述道理，善于将不同思想的碰撞或逻辑思辨的过程有机地呈现出来，其语言也容易具有生动、活泼和个性化的特点。其不足之处是思路和逻辑有时不够严谨。 2. 在先秦诸子中，还有谁喜欢用寓言故事来阐述其哲学思想？ 韩非子。《韩非子》中的《内储说》、《外储说》、《说林》、《喻老》、《十过》皆为寓言故事之专集，其数量居先秦散文之首。然其寓言主要取材于历史和现实，与庄子寓言的奇幻谲怪呈现为完全不同的风格。 3. 在阐述哲理时，本文使用了多种修辞手法，请指出来，并说明其效果如何。 拟人、比喻、对比、排偶，说理形象而有力。 4. 本文中有若干语句，在后世化为人们习用的成语，请指出来。 望洋兴叹、贻笑大方、坐井观天、太仓稊米。 5. 比较庄子和孟子的文章风格，谈谈二者间有何差别？ 教师引导学生自由讨论。 第四讲韩愈与潮州文化思考题 1. 苏轼曾说：“读《祭十二郎文》不下泪者，其人必不友。”分析此说是否有道理。 苏轼的说法带有些夸张的成分，不过也指出此文饱蘸着作者真情的特点。 2. 后人认为袁枚的《祭妹文》，乃是本文的接踵之作。通过比较两文，你能否找出祭文佳作的一些共通之处？ 《祭十二郎文》饱含着韩愈对十二郎的满腔真情，袁枚《祭妹文》也通篇充盈着兄妹之间的诚挚、亲密之情。故而，祭文的最可贵处，在于能抒写真情，有真情贯注于其中。 CHAPTER 1 WHAT IS FINANCE? Objectives ?Define finance. ?Explain why finance is worth studying. ?Introduce the main players in the world of finance—households and firms—and the kinds of financial decisions they make. Outline 1.1 Defining Finance 1.2 Why Study Finance? 1.3 Financial Decisions of Households 1.4 Financial Decisions of Firms 1.5 Forms of Business Organization 1.6 Separation of Ownership and Management 1.7 The Goal of Management 1.8 Market Discipline: Takeovers 1.9 The Role of the Finance Specialist in a Corporation Summary Finance is the study of how to allocate scarce resources over time. The two features that distinguish finance are that the costs and benefits of financial decisions are spread out over time and are usually not known with certainty in advance by either the decision-maker or anybody else. A basic tenet of finance is that the ultimate function of the system is to satisfy people’s consumption preferences. Economic organizations such as firms and governments exist in order to facilitate the achievement of that ultimate function. Many financial decisions can be made strictly on the basis of improving the tradeoffs available to people without knowledge of their consumption preferences. There are at least five good reasons to study finance: ?To manage your personal resources. ?To deal with the world of business. ?To pursue interesting and rewarding career opportunities. ?To make informed public choices as a citizen.金融学原理彭兴韵课后答案章
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