第一章冶金过程热力学基础1课件.pptVIP

钢铁冶金原理 内蒙古科技大学 材料与冶金学院冶金工程系 第一章 冶金过程热力学基础 超额偏摩尔自由能：(与实际溶液同) 第一章 冶金过程热力学基础 §1.2.4 活度的测定与计算方法 溶液中组元的活度及活度系数，对于计算组分的化学位非常重要。常用实验测定或热力学计算求得。 常用的测定方法：蒸气压法，分配定律法，化学平衡法，电动势法。 常用的计算方法：Gibbs-Duhem方程计算法，相图计算法。 一、蒸气压法： 常用于测定蒸气压较高的有色金属熔体中组分的活度。 ① ② ③ 第一章 冶金过程热力学基础 例：用蒸气压测得973K，Sn-Zn系中Zn不同浓度的蒸气压如表1所示。在此温度，Zn的饱和蒸气压 为 算3种标准态下Zn的活度和活度系数及 。 。试计 表1 Sn-Zn系中Zn的蒸气压 4.744 3.992 3.114 2.124 1.605 1.086 0.551 0.500 0.400 0.300 0.200 0.150 0.100 0.050 解：⑴以纯物质为标准态时： 第一章 冶金过程热力学基础 ⑵以假想纯物质为标准态： 第一章 冶金过程热力学基础 在稀溶液中 ， 为一常数 第一章 冶金过程热力学基础 ⑶以重量1%浓度为标准态： ， 第一章 冶金过程热力学基础 可由 与 的关系求出： 将各计算值列于表2中：表2：Zn的活度及活度系数(P24) 第一章 冶金过程热力学基础 当同一组元在两个互不相溶的溶液中(A，B中)达平分配平衡时，则可由一相中的活度，求出另一相中的活度。 ， 二、分配定律法： 当在两相中平衡时， ， 故 第一章 冶金过程热力学基础 由于标准化学位 、 只与温度有关，与两相中的浓度无关，故 只与温度有关。 故已知温度及一相中的活度可求出另一相中的活度。 当两相中的温度同选纯物质标准态时， 第一章 冶金过程热力学基础 当两相中的活度选不同的标准态或其他相同的标准态时， ，因此 。若已知组元在两相中形成稀溶液时的浓度，则可求出 ： 或 例1：实验测得1873K时，磷在铁及银两液体金属中的分配平衡浓度如表所示， 试求铁液中磷的活度。 0.25 0.20 0.15 0.10 第一章 冶金过程热力学基础 解：由表可见P在Ag中形成稀溶液，而在Fe中的浓度也较低，故均造成亨利定律为参照，表中给出的浓度是 ，故选假想纯物质态为标准态。 故： 又 在Ag中为稀溶液( 故： 故： ) 设表中 以 作图，则当 时， ， ，故将图中曲线外延到 处， ，故 ， 第一章 冶金过程热力学基础 所以 如下表所示： 1.22 0.62 0.29 0.12 -2.60 -2.80 -3.00 -3.20 0.25 0.20 0.15 0.10 第一章 冶金过程热力学基础 例2：实验测得1873K时与成分为 ， ， ， 的熔渣平衡的铁液的 ，而与纯 渣平衡的铁液中氧的浓度为 ，试求熔渣中氧化铁的活度及活度系数。 解： 渣中(FeO)活度的标准态选为纯物质态，铁液中[O]活度的标准态选为1%浓度 在渣-铁间的溶解平衡为： (FeO)=[Fe]+[O] 对于纯(FeO)渣： 第一章 冶金过程热力学基础 解：⑴计算反应的 值： ⑵计算反应的 ： ⑶计算反应的 ： 第一章 冶金过程热力学基础 二、化学反应的 与T的关系式： 按 kirchhof 定律： (等压升温) 第一章 冶金过程热力学基础 本章作业：习题P52：1、2、4、5题 第一章 冶金过程热力学基础 §1.2 溶液的热力学性质---活度及活度系数 §1.2.1 溶液及浓度 一、溶液： 定义：由两种或两种以上物质组成的，其浓度可以在一定范围内连续变化的 均匀物质称为溶液。 广义的溶液包括气体、液体及固体，组成溶液的各种成分均称为组元，包括溶剂、溶质。冶金体系包含多种溶液，炉气，钢液，熔渣等。 二、溶液的浓度 溶液中各种组元的含量均用浓度表示，常用的浓度表示方法： 第一章 冶金过程热力学基础 1、重量百分浓度[%i]：每100g溶液中组元i的克数。 2、摩尔分数浓度 ：溶液中组元i的摩尔数与各组元总摩尔数之比。 3、体积摩尔浓度 ：单位体积的溶液组元i的摩尔数。 第一章 冶金过程热力学基础 4、体积百分浓度 ：气体溶液中，组分i的体积与混合气体的总体积之比。 5、气体组分的分压值 ：气体溶液中，组分i的分压值。 在二元稀溶