材料热力学与相变.pptVIP

由热力学数据表查得： ZrO2的C还原氧化反应的理论比率、焓变与温度关系 在绝热条件下，用C-Cl2作还原氯化剂氯化ZrO2时，当温度低于1000K，反应速度慢，氯化反应放热大于物料升温吸收的热量；当温度高于1000K，反应速度快，但反应放出的热量小于加热物料所需的热量，不能实现自热氯化 B. 用CO-Cl2作还原氧化剂 用CO-Cl2作还原氧化剂的反应为 反应标准平衡常数与温度T的关系由给出。由表可以看出，该反应在通常氯化反应的温度范围内，进行得相当完全。反应焓变为 (604~1150K) (a) 将反应物加热至反应温度所吸收的热为 反应的余热为 (c) (b) 表2 CO-Cl2还原氯化剂氯化Zr02反应平衡常数与温度关系 T/K 700 800 900 1000 3.02×1020 1.95×1017 6.17×1014 6.31×1012 表3 用CO-Cl2还原氯化Zr02的焓变与温度关系 由表3可以看出，用CO-Cl2作为还原氯化剂，氯化Zr02低温反应有足够的热量，可以自由氯化，反应物与生成物易于分离，故可以实现低温沸腾氯化 C. 用氯气直接氧化ZrC 在1000K氯化时，反应平衡常数 当总压为 氯化反应进行得很完全 表 ZrC直接氧化焓变与温度的关系 可实现自热氯化 三种方法之中，CO-Cl2作为还原氯化剂氯化ZrO2，可以实现沸腾氯化，是较为先进的方法 ；ZrC直接氯化也能较好地满足沸腾氯化条件，但需要在电炉中制取ZrC ；用C-Cl2作为还原氯化剂氯化ZrO2，需补充热量，预热氯气至600-900K 等 * * * * * * 第二步计算 将第一步得到的数据带入上式，得 2.4 热力学第二定律 Eg：计算正常相变过程的熵变 求635gCu在1atm下溶化过程的熵变， 已知 Cu的熔点1083℃ 熔化热13054 KJ/mol 非正常相变温度下相变过程的熵变 Eg：1atm 2mol H2O在-5℃凝固过程的熵变 热力学第二定律的数学表达式 ′ 有用功 恒温体压缩系数 - 常用的热力学关系式：式中 αV Cp-αPV αPV-S 2.5热力学关系式的推导和应用 2.5.1 热弹效应：弹性应力引起的液体或固体温度变化的效应 2.5.2 两个TdS方程 2.5.3 广义的焓及自由焓 2.5.4 热磁效应 磁场引起的热的变化（磁场引起磁矩变化） Q= 一般 磁场增加，放热；退磁，吸热 HdJ 热磁效应 0= + TdS=0 退磁时 温度降低 绝热退磁 磁场产生超低温 2.5.5 可逆电池 电化学热效应 电量Z 电位差 =nF( ) 利用离子标准生成焓计算化合物的标准生成焓 利用一些离子在无限稀水溶液中的标准生成焓和化合物（无机盐）在水溶液的溶解焓计算化合物的标准生成焓 离子 mol-1 离子 mol-1 Al3+ – 524.67 Ni2+ – 64.02 Ca2+ – 542.66 Cl- – 167.36 Cu2+ – 64.43 CO32- – 676.13 Fe2+ – 87.86 OH- – 299.91 Mg2+ – 461.91 SO42- – 907.51 化合物的标准生成焓 离子标准生成焓的数据： 试计算BaCl2的标准生成焓。 解 运用赫斯定律由反应1 + 反应2 – 反应3，得到反应 Ba(s) + Cl2(g) ═ BaCl2 得到BaCl2的标准生成焓为– 859.56 kJ/mol 液体Cp的近似计算方法 一般液体Cp大多在29.29 ~ 33.47 J/(mol·K)之间，其平均值约为30.33 J/(mol·K)。 固体和液体物质热容的经验计算式 式中，ni为分子中的第i种原子的数目；Ci为第i种原子的原子热容 对合金、矿渣、玻璃的质量热容（比热容）近似计算式为 元素 C H B Be O Si F S P 其他元素 固态物质 7.53 9.62 11.72 15.90 16.74 20.08 20.92 22.59 23.01 25.94~26.78 液态物质 11.72 17.99 19.66 -- 25.10 24.27 29.29 30.96 29.29 33.47 试计算室温下，合金（含w(Bi) = 50%，w(Pb) = 30%, w(Sn) = 20%）的质量热容和摩尔热容。 某钢厂的高炉渣组成及298K