冶金热力学-1.ppt

引 言;本科（学士）、硕士、博士学位课程设置的原则： 本科专业课程设置是基础； 硕士学位的专业课程应在本科基础上； 博士学位应该没有什么专业课程课程。 本科专业课程设置有： 冶金概论——冶金工艺基本知识； 针对火法冶金和湿法冶金两大类设置 火法冶金物理化学 湿法冶金物理化学; 冶金热力学 溶液热力学 冶金动力学 冶金电化学 冶金物理化学研究方法 结构化学（结晶化学、应用量子化学） 要区别课程名称和教材名称； 要区别不同学校； 要区别不同时期； 要区别不同教师。;热力学方法 —— 状态函数法 状态函数是状态的单值函数，状态一定，状态函数的数值一定。从数学上讲，状态函数是全微分函数，具有全微分函数的性质。状态函数变化量只决定于始、末状态，与途径无关。 究竟有多少状态函数？ 一、经典热力学范畴的状态函数 体系有状态参变量T、p、V 、n (n1 ，n2，n3 ….. ，ni )； T、p、V是环境对体系的控制量；平衡时就是体系的状态参变量，是可测量的数值； T、p为强度性质的状态参变量，V为容量性质的状态参变量。; 体系有属定义性的基本状态函数——U、H、S、A、G； 基本状态函数之间有如下定义式关系： H = U + pV，A = U – TS，G = H – TS 体系有导出性（衍生性）的状态函数——CV 、Cp 。 在经典热力学范畴，一般而言，体系为纯物质体系，或机械混合的多物质体系，即非理想混合的多物质体系。 经典热力学应用这些状态函数，足可以处理简单状态变化和相态变化问题。 为方便处理化学变化问题，经典热力学延伸和发展而形成化学热力学。;二、化学热力学范畴的状态函数 1. 偏摩尔量 基于数学的概念，体系的基本状态函数对各状态参变量，可以有各种偏导数。 在T、p有确定值，而且恒定的条件下，体系的基本状态函数和容量性质的状态参变量对物质量的特定偏导数，称为体系的偏摩尔量。 在化学热力学范畴，体系的偏摩尔量是导出性（衍生性）的状态函数，即体系又??加了几个状态函数： ;同样，体系的偏摩尔量之间彼此存在如下关系： 同样，还有导出性（衍生性）的状态函数——偏摩尔热容： 或 在化学热力学范畴，可论及偏摩尔量的体系，一般而言则为均相溶液体系，即为理想混合的多物质体系。 少数偏摩尔量可以实验测定，多数偏摩尔量只是理论概念上的应用。 在体系的偏摩尔量中，偏摩尔吉布斯自由能是最为有用的状态函数，称为化学势，即; 化学势是化学热力学的支柱，它的导出对于理想溶液体系（气态或液态溶液）的化学变化问题的处理提供了方便，对于非理想溶液体系则要进入溶液热力学范畴。说到底，化学热力学就是溶液热力学。 2. 超额函数 为了度量非理想气体与理想气体之间的差别、度量非理想溶液与理想溶液之间的差别，分别引入了逸度和逸度系数、活度和活度系数的概念。 为了表示非理想溶液与理想溶液之间的偏差，在溶液热力学中，提出了超额函数的概念，因此，体系又增加了几个导出性（衍生性）的状态函数，即 ;同样，也还有导出性（衍生性）的状态函数——超额偏摩尔热容： 在超额函数中，超额偏摩尔吉布斯自由能可以先通过实验求出活度系数而后求得，其它超额偏摩尔函数也可以通过计算求出；其它超额偏摩尔函数只是理论概念上的应用。 3. 溶液模型 在化学热力学范畴中，化学势和超额偏摩尔吉布斯自由能是最重要的状态函数；在溶液热力学中，溶液模型是最重要的科学问题。相对于理想溶液而言，溶液模型有正规溶液模型和亚正规溶液模型。; 超额函数必须具有容量性质这一特定属性，即有： 因此，关联出溶液的超额吉布斯自由能与浓度的关系式比较容易，而关联出活度系数与浓度的关系式则很难。 对于不同的溶液模型，超额吉布斯自由能与浓度之间有一定的关系，实际上就是活度系数与浓度的关系式。 4. 电解质溶液模型 溶液的分类有理想溶液和非理想溶液概念； 溶液的分类也有电解质溶液和非电解质溶液概念； 电解质溶液有理想的吗？ 德拜—休克尔理论模型； Pitzer理论模型。;三、浓度与活度 浓度是可以直接测量