浙江大学_材料热力学与动力学课件_1
浙大版_普通化学第六版知识点归纳【通用】.ppt
（4）多重平衡规则： Kθ= Kθ1. Kθ2 3.化学反应等温方程式：
（1） ΔrGm(T) ＝ -RTlnK(T)
（2）ΔrGm (T)＝ RT lnJc/K
ΔrGm (T) ＝ RT lnJp /K
（3） ln Kθ(T)＝-ΔrHθm / RT +ΔrSθm / R
＝ （ ） ln K2θ
K1θ
➢ n=1,2,3,4,5,6等正整数，电子层分别用K,L,M,N,O,P表示, 称 为电子层的符号。
➢在氢原子中n值越大的电子层，电子的能量越高。但在多电 子原子中，核外电子的能量则由主量子数n和角量子数l两者决 定。
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2.角量子数 l
角量子数 l 可表示原子轨道或电子云的形状。
l= 0, 1, 2, 3, …, (n-1) ➢ l=0时（s轨道），原子轨道或电子云呈球形分布； ➢ l=1时（p轨道），原子轨道的角度分布图为双球面，电子云 的角度分布的图为两个交于原点的橄榄形曲面； ➢ l=2（d轨道）及3（称f轨道）时,原子轨道的形状更为复杂。 ➢ 角量子数就表示同一电子层n的不同“电子亚层”。 ➢ n, l相同的各原子轨道属于同一 “电子亚层”，简称“亚 层”。
（2）生成沉淀（配离子）影响：氧化型形成沉淀 ，E↓；还原型形成沉淀 ，
E↑； 氧化型和还原型都形成沉淀，看二者Ks 的相对大小。
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4. 电动势E与△G的关系
-DrG =Welec,max
DrGm= --zFE 或 DrGmθ = --zFE θ
5.电极电势的应用
（1）氧化剂和还原剂相对强弱的比较 E（O/R) O氧化能力 R还原能力
a O + z e - = b R (R=8.315 J ·K -1 ·mol-1 ；F = 96,485 C ·mol-1 ;T＝298.15K）
杨世铭《传热学》(第4版)笔记和考研真题详解 第(1-2)章【圣才出品】
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（3）关系
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①分析任何的热量传递过程都要用到热力学第一定律，即能量守恒定律；
②在研究热能从一种介质传递到另一种介质时，在两种介质的分界面上也要用到能量守
恒的原则。
4．传热学在科学技术各个领域中的应用 大致上可以归纳为三种类型的问题： （1）强化传热； （2）削弱传热； （3）温度控制。
π 2
D
L
D
(tw
tf
)
1
2
0.1
0.3
0.1
(500
300)
71.4W/m2
由此可以确定该表面的散热量为 71.4W/m2 。
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1-10 解释以下现象：某办公室由中央空调系统维持室内恒温，人们注意到尽管冬夏 两季室内都是 20℃，但感觉却不同。[东南大学 2000 研]
k
1
1
1
h1 h2
（1-8）
这个式子揭示了传热系数的构成，即它等于组成传热过程诸串联环节的1 h1 、 及
1 h2 之和的倒数。
（2）传热过程热阻
1 Ak 称为传热过程热阻，其组成为
1 11 1 Ak Ah1 A Ah2
（1-9）
传热过程热阻的组成1 Ah1 、 A 及1 Ah2 分别是各构成环节的热阻。串联热
值。它表征传热过程强烈程度。
三、综合题 1-8 对于室内安装的暖气设施，试说明从热水至室内空气的热量传递过程中，包含哪 些传热环节？[华中科技大学 2004 研] 答：传热环节包括热水与暖气内壁面的对流换热和辐射换热、暖气内壁面与外壁面之间 的导热、外壁面与室内空气的对流换热和辐射换热。
用Aspen软件辅助化工热力学教学（一）状态方程计算流体的p-V-T性质
用Aspen软件辅助化工热力学教学（一）状态方程计算流体的p-V-T性质作者：陈新志，张哲明，钱超来源：《教育教学论坛》 2016年第21期陈新志，张哲明，钱超*（浙江大学化学工程与生物工程学院，浙江杭州310027）摘要：本文用Aspen软件，选择工业中常用的PR状态方程模型，计算流体的p-V-T性质，能有效改进因计算量大、过程复杂而影响课堂教学效果的状况，并对提高学生应用能力，加深概念理解具有重要的作用。
关键词：Aspen；化工热力学教学；p-V-T关系；状态方程中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0214-03作者简介：陈新志（1962-），男，浙江大学，博士，教授，研究方向：精细化学品合成工艺研究、新型合成手段研究和应用热力学研究；钱超，男，浙江大学，博士，副教授，研究方向：应用化学、化工热力学。
通讯作者：钱超。
一、引言化工热力学是化学工程的基础学科，是化学工程与工艺专业的必修课程，在化学工程的教学过程中占有极其重要的地位。
学习化工热力学课程的目的是为了解决实际问题，物性数据的计算是本课程的重要内容，因为过程工程的研究、设计、操作与优化中都离不开物性数据。
例如，为蒸馏、萃取、结晶等分离过程提供基础数据；从容易测量的性质推算难测量的性质；从温和条件的物性数据推算航天发射、深潜高压等苛刻条件下所需的物性数据等等。
化工热力学的研究对象更接近实际过程，实际过程所涉及的系统如此复杂，温度、压力范围如此宽广，化学工程师们不能再依靠简单的理想气体或理想溶液模型来计算物性了，而是需要适用范围更广、准确性更好、复杂性更高的模型，如PR等状态方程，借助商业化的化工流程模拟软件Aspen来促进化工热力学教学是一个很好的选择，对促进学生掌握概念，强化基础，提高应用能力具有重要作用。
同时对后续的化工设计、化工计算等课程的教学十分有益。
化工热力学教学中引入Aspen具有如下优点：1.Aspen软件中物性计算原理与本课程热力学性质的计算原理是一致的，用该软件辅助热力学教学，能提高教学效率，简化计算过程，激发学生的学习兴趣。
无机及分析化学(上) 教案精编版
有机化学：研究有机化合物的来源、制备、结构、性 质、应用以
及有关理论的科学，又称碳化合物的化学。研究的主要内容:有机物性质、
结构、合成方法、有机物间相互转变及其变化规律和理论.
溶液的凝固点又称为冰点，是指液体蒸气压与固体纯溶剂蒸气压相 等时系统的温度，也是纯物质的固相与液相共存 (即达到平衡)时的温度。 例如冰和水在 0℃时蒸气压相等，故水的凝固点是 0℃，在此温度下，
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kf 称为溶剂的摩尔凝固点下降常数，kf 只与溶剂的性质有关，单位 为:℃·kg·mol-1 或 K·kg·mol-1。 常见溶剂的 kf 列于表 1 中。
△ Tf —溶液凝固点下降值，单位为 K 或℃； bB—溶质的质量摩尔浓度，单位为 mo1·kg-1；
思考题：1、难挥发物质的溶液在不断沸腾时，它的沸点是否恒定？在冷 却过程中它的凝固点是否恒定？ 2、用测凝固点的方法来估算溶质的相对分子质量。
长江大学工程技术学院教案/讲稿
1、溶液组成量度的表示方法
（1）物质的量浓度
cB
nB V
cB — B 的物质的量浓度 ，单位为 mol·L-1。
nB — 物质 B 的物质的量，单位为 mol。 V — 混合物的体积，单位为 L 。
注意: 使用物质的量单位 mol 时，要指明物质的基本单元。
例： c(KMnO4)=0.10mol·L-1 c(1/5KMnO4)=0.10mol·L-1 的两个溶液。两种溶液浓度数值相
1热力学基本原理热力学与动力学课件
• 热力学第一定律(能量守恒与转化定律)
• 热力学第二定律(熵增原理)
• 热力学第三定律(绝对熵计算)
• 热力学平衡判据
1.1 热平衡定律与温度
• 如果两个热力学体系都分别与第三个热 力学体系达到热平衡，则这两个体系彼 此间必定处于热平衡。这个结论称为热 平衡定律，或称“热力学第零定律”。 • 为比较物体的温度，不需将物体直接接 触，只需取一物质体系作为标准的“第 三个体系”，分别与各物体达到平衡即 可。这个标准体系就是温度计。而温度 计的温度则可通过其某一状态参量标志 出来
d F T ,V 0
自发过程 平衡状态
上式表明，体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由 能减小的方向进行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。
• 自由焓判据
若当体系不作非体积功时，在等温等压下，有
dG 0
自发过程 平衡状态
所以体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由能减小 的方向进行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。
CV
qV
dT
Cp
q p
dT
U CV T V
U
H Cp T p
298
T
CV dT U 298
H 298C P dT H 298
T
热力学第二定律(熵增原理)
• 熵
熵(Entropy)是为了描述宏观过程不可逆性而引入的具有容量性质的热力学状态 函数。克劳修斯（Clausius）根据卡诺定理引入状态函数熵，而后玻耳兹曼 (Boltzmann)引入热力学几率的概念，描述熵与热力学几率存在一定的关系。 BdQ S B S A A 可 T
大学物理热力学基础PPT课件
大学物理 I 曹颖
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15. 3 热力学第一定律、等值过程的应用 一、等容过程 气体容积保持不变 (dV = 0 ) 等容过程中的功 A = 0 （dV = 0） 等容过程内能
i RdT dE M （微小过程） 2 i M E 2 R(T2 T1 ) （有限过程）
内能仅与始末态温度有关。
3）循环过程的功： 正 循 环 A 0 净 A净～净面积 逆 循 环 A净 0 V
2018年10月7日星期日
大学物理 I 曹颖
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热机：利用工作物质，不断地把热转化为功的装 置。其循环为正循环。A净> 0
高温热源 Q1
系统
A
（工作原理示意图）
Q2
低温热源
水 水蒸汽 废汽 水
' ' ' Q1 E1 A1 A2 A1 0 ' ' ' Q3 E3 A3 A2 A3 0
' A1
' A2
' A3
放热过程。 吸热过程。
2018年10月7日星期日
大学物理 I 曹颖
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15. 6 循环过程 卡诺循环
一、循环过程 （系统）从某态经历一系列变化过程又回 到初态的（周而复始的）过程。 P b P-V 图上为一闭合曲线。 1）特性： E 0 a c 2）循环过程有正、逆之分。
内
i
ki
i
pi
对于理想气体，忽略分子间的作用 ，则
m i 平衡态下气体内能： E RT M2
2018年10月7日星期日
E理 Ek＝E (T )
大学物理 I 曹颖
2015北京师范大学物理系——理论物理专业博课参考书-真题-分数线-资料-育明考博
一项“973”项目，主要研究兴趣为引力与相对论天体物理、黑洞物理和宇宙。
研究方向：
引力与相对论天体物理、黑洞物理、宇宙学
主讲课程：
理论力学（本科生）、广义相对论（研究生）、C 程序设计（本科生）
吕宏：教育背景及主要经历：
1984-1988 浙江大学物理系学士。
1988-1994Texas A&M Univ 博士, 导师: C.N. Pope
低维系统的量子与经典相变
光晶格中冷原子的量子相变, 玻色-爱因斯坦凝聚相关问题
研究手段主要有: 重整化群及标度理论，量子与经典 Monte Carlo 模拟，数值转移矩阵方法等数
育明考博咨询电话：400-668-6978 咨询 QQ：493371626
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中国考博辅导首选学校
祖籍辽宁省瓦房店市。
1984 午 7 月毕业于武汉大学物理系，1992 年 11 月在中国原子能科学研究院获博士学位，1996
年在日本京都大学做短期博士后研究，现为北京气象学院教授。
多维核裂变扩散模型和随机动力学研究，导师卓益忠研究员。
主要学术任职：
《大学物理》副主编 《计算物理》编委 中国核物理学会理事 中国计算物理学会蒙特卡罗专业
委员会副主任。
在“复杂随机过程的蒙特卡罗研究”和“大振幅耗散集体运动理论和方法的研究”等国际相关前
沿领域的工作中，提出用非线性耗散模型解决亚稳态系统在跨越温度附近衰变速率发散的问题。
和量子引力的研究
高思杰：2002 年毕业于美国芝加哥大学物理系，获博士学位。 2002 至 2005 年任葡萄牙里斯本
材料热力学 ppt课件
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6
4.1 新相的形成和相变驱动力 4.2 马氏体相变热力学 4.3 珠光体转变（共析分解）热力学 4.4 脱溶分解热力学 4.5 调幅（Spinodal）分解热力学
ppt课件
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4.1 新相的形成和相变驱动力
4.1.1 新相的形成
材料发生相变时，在形成新相前往往出现浓度起伏， 形成核胚再成为核心、长大。无论核胚是稳定相还是 亚稳相，只要符合热力学条件都可能成核长大。因此， 相变中可能出现一系列亚稳定的新相。
材料热力学
第四章 相变热力学 / 第五章 界面热力学
ppt课件
1
参考书目
徐祖耀 主编，材料热力学，高等教育出版社， 2009.
赵乃勤 主编，合金固态相变，中南大学出版社， 2008.
江伯鸿 编著，材料热力学，上海交通大学出版社， 1999.
徐瑞等 主编，材料热力学与动力学，哈尔滨工业 大学出版社，2003.
基本内容：
计算相变驱动力，以相变驱动力大小决定相 变的倾向，帮助判定相变机制，在能够估算临 界相变驱动力的条件下，可求得相变的临界温 度。相变驱动力与相变阻力的平衡。
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相变的分类：
1. 按热力学分类：一级相变、二级相变…… 2. 按原子迁移特征分类（固态相变）：扩散型
相变、无扩散型相变。 3. 按相变方式分类：形核-长大型相变（不连续
匀形核，因此所需的过冷度也小。
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第四章 相变热力15 学
4.2 马氏体相变热力学
4.2.1 马氏体相变
高碳钢经淬火发生了马氏体相变，获得马氏体显 微组织，具有很高的硬度，但塑性较差。
马氏体相变是钢件热处理强化的主要手段，要求 高强度的钢都是通过淬火来实现。
材料热力学全套教学课件
1.1 热力学第一定律
(the first law of thermodynamics )
Q U W Q dU W
一般把非热力的交互作用归入到功中热力学 第一定律是能量守恒与转换定律在热力学中 的应用，它确定了热力过程中各种能量在数 量上的相互关系。
1.2 状态函数和全微分
状态函数(state function ) 状态函数的微小变化可用全微分表示
T ', p'时，G G , ?
S
T Tf ,Gs Gl
L
G0-H0298
T Tb , Gl G g
G S 0
G
T p
2G T 2
p
S T
p
Cp T
0
Tf
Tb T
5.1 吉布斯自由能函数2
T T , G G
H T S H T S
H H T S S
du TdS pdV
TdS
CV
dT
T
u uT,V
p T
V
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S1
S2
Q T
nR ln
V1 V1 V2
S
S2
S1
浙江大学能源工程学院系校级第十七期SRTP中期检查结
通过
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王绍良
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微藻强化闪光效应提高生长固碳效率研究
程军
唐宇星、周晨阳
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刘志军
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通过沼液培养微藻的研究
程军
徐漫燕、吴振宇
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蒋旻曦
2012
湿藻制备生物柴油过程无氯仿优化研究
程军
蔡宇翔、阮野
通过
31
岳良辰
2012
微拟球藻的重金属富集机理及其工业化生产中含量降低的方法研究
薄拯
陈伊宇
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方纯琪
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人居环境雾霾模拟箱
陈玲红
陈宇涛、方儒玥
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陈易
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新型电化学絮凝技术研究
成少安
李想、王宏宇
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张亦旻
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餐厨垃圾发酵制氢联产甲烷研究
程军
李峥、李心培
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周园园
2012
废弃物制车用生物天然气
程军
朱颜霞
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徐晓丹
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微藻固定燃煤烟气CO2研究
程军
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周康泉
2012
关于汽车轮胎噪声的产生与减弱的研究
郑旭
周康泉
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许川
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散热协调器
周文华
孙同、包成雷
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曹家楠
2012
插电式混合动力汽车动力匹配及优化设计
朱绍鹏
汪睿卿
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吴舒琴
2012
跨临界CO2热泵热水系统的性能研究
陈琪
陈宁宁、余柳
金属电磁悬浮原理及应用
金属电磁悬浮原理及应用（上海交通大学材料科学与工程学院古亮亮 5081619054）摘要：金属电磁悬浮是电磁感应及电磁力原理应用于材料加工中的一种工程化加工手段，在材料加工领域仍是一门比较新的技术。
它最主要应用是在悬浮金属熔炼方面，具有无容器壁污染、熔体均匀、加热熔化速度快以及表面气液相平衡速度快等优点【1】。
本文主要就其主要原理进行了简要分析，介绍了悬浮熔炼的优点，并列举了悬浮熔炼在材料加工中的主要应用，简单介绍了近几年悬浮熔炼在新材料制备方面取得的成果。
关键词：悬浮熔炼电磁悬浮原理应用新材料制备1.引言与传统的材料制备技术如铸造、定向凝固等相比，电磁悬浮(Electromagnetic levitation，EML)技术应该仍然算是材料制备领域中比较新型的技术，虽然其历史可以追溯到1923年（由Muck提出利用高频电磁场对金属进行悬浮，并申请了“悬浮融熔”专利【2】），但是真正进行有效的材料制备是在20世纪60年代之后，如此看来，这项技术甚至比如今仍然很热门的快速凝固技术还要“年轻”。
如此“年轻”却能成为一种广受关注的技术，这项工艺自然有它与众不同的“武功”。
与传统熔炼工艺相比，悬浮熔炼在新材料制备方面确是有很多突破，这种方法杜绝了坩埚对材料的污染, 并且熔炼过程中，合金在高频电流的作用下能被激烈地搅拌, 这使得合金成分很均匀, 防止了偏析。
一般熔炼方法的工作温度要受到容器材料的限制，但悬浮熔炼不需要容器，显而易见，它的工作温度范围是非常广的, 从几百度一直到三千度以上【3】。
在实验室条件下, 可以很方便地制备不同熔点的金属样品，较之电弧炉熔化有一定的优越性。
同时悬浮熔炼对研究难熔金属、高纯金属、活泼金属和高温冶金物理化学等, 是非常理想的一种手段。
近年来, 有些研究者利用这种新熔炼设备, 制取了超导材料、非晶态材料和亚稳态金属材料, 也有利用它制取供物理性能测试用的金属样品【3】。
这项技术目前还广泛应用于微重力、无容器环境下晶体生长、制备放射性材料、金属中气体分析等领域。
介电弹性体球壳瞬态振动的最优参数控制
第32卷第5期 2019年10月
振动工程学报
Journal of Vibration Engineering
Vol. 32 No. 5 Oct. 2019
介电弹性体球壳瞬态振动的最优参数控制
杨颖！金肖玲！王永！黄志龙
(浙江大学工程力学系"浙江杭州310027)
摘要：介电弹性体球壳在冲击载荷作用下发生瞬态振动，由于其具有较大柔性，将经历较长时间的持续衰减震荡％ 最优有界参数控制策略是通过实时地微调电压使球壳的震荡迅速衰减，从而达到抑制振动的目的％首先，建立伸 长比扰动量满足的微分方程，并结合性能指标和控制电压界限，三者构成最优有界参数控制问题；而后，由动态规 划原理之极值条件确定最优控制律，并采用伪逆算法求解最终的动态规划方程，从而导出最优控制电压％数值研 究表明：该控制策略具有较好的控制效果及较高的鲁棒性％
回热式低温制冷机技术
发动机
COP =
Qc T ≤ c = COP 制冷机 Carnot W Th − Tc
η Carnot
COP Carnot
是同温限卡诺循环热机的工作系数，它在T-S图上 由两个等温过程和两个等熵过程组成的，具有最高 的热力学完善度。但实际循环不可能是完全可逆 的，而且实际工质的性质也不适合采用卡诺循环
Cv ∝ (T / θ D )
几种间壁式制冷机 (Recuperative cryocooler)
采用间壁式换热器 工质运动是定常的 工质压缩和膨胀工 作过程是在不同的 通道内进行的 两侧通道内的压力 和流速不等，换热 系数不同，效率较 低
第四部分
脉管制冷机
特点和工作原理 研究背景和意义 研究现状和问题
回热式低温制冷机
巨永林
Columbia University，Nevis Laboratories Department of Physics, New York 上海交通大学，制冷与低温工程研究所 机械与动力工程学院，上海
主要内容
低温研究背景和意义 回热式制冷循环 回热式低温制冷机 脉管制冷机 热声驱动制冷机 应用，问题和发展趋势 结束语
Stirling Gifford-McMahon Pulse tube
机构示意图
W W W
Qh, Th Qh, Th Qh, Th Qht, Tht
Qc, Tc
Qc, Tc
Qc, Tc
回热式制冷机结构特点
压力波发生器（压缩机）：提供系统容积或压力变化 回热器(蓄冷器)：在回热过程中存储和释放热量(冷量) 热端和冷端换热器：实现与不同温度下外热源的热量交换
综述模板
一、课题国内外现状由于环境污染日益严重和传统能源危机的产生，世界上许多国家大规模地开展了新型能源的研究，氢能是研究的重要能源之一。
各国学者都认为21世纪将是氢能世纪，并出现了“氢经济”这一新概念。
氢能的核心组元是氢气，氢气是一种清洁能源，其燃烧产物是水，不会污染环境。
氢气的制备、运输、贮存、应用是氢能利用的四大相关步骤，也是有效利用氢能的四大关键技术所在。
燃料电池是氢能开发利用的最有效方式之一，它是一种全新的绿色电池，通过氢和氧的化学反应获得电能，产物是水，具有能量转换效率高、静声和低排放等其它二次电池所无法比拟的优点。
燃料电池的氢源可以通过金属氢化物的贮氢罐来提供。
用金属氢化物贮氢罐供氢有如下特点：氢气纯度高、贮氢密度高、安全性好和寿命长。
贮氢合金作为一种新型的功能材料和能源材料引起了人们极大的关注，成为材料领域研究开发的热点之一[1]。
贮氢合金的贮氢密度要高于液态氢甚至固态氢，使用时占用空间小，作为贮氢介质实用性明显优于金属氢化物贮氢罐。
国外专家从20世纪50年代开始不断推出有实际利用价值的稀土贮氢合金。
经过半个世纪的研究，贮氢合金的贮氢容量不断提高，吸放氢的循环稳定性不断改进。
国外从70年代开始就已经有了贮氢装置的报道，经过二十多年的发展，已经应用于许多领域，如电动车、小型电动工具、各种小型家用电器、以及应用于边远地区的电力供应。
另外也应用于军事方面，如用作便携式燃料电池的氢源、航天飞机卫星等的电源供氢系统等。
日本、德国和美国在这方面居于领先地位。
我国在70年代末就开始了金属氢化物及其贮氢装置的研究工作。
中科院上海微系统与信息技术研究所、北京有色金属研究总院和浙江大学等单位在这方面处于领先水平，研制出的金属氢化物及其贮氢装置已成功应用于氢的贮运、净化与压缩，放空氢的分离与回收，小型燃料电池，与太阳能光伏技术、半导体超高纯气源的有关设备相配套等领域，但贮氢量还有待进一步提高。
二、研究主要成果贮氢合金是指在一定温度和氢气压力下，能可逆的大量吸收、贮存和释放氢气的金属间化合物。
第二章-化学反应热效应
1)做体积功，2)未做体积功。
功w也不是状态函数
28
1.2.2 化学反应的反应热与焓
反应热 反应物和生成物具有相同温度时，系统 吸收或放出的热量
根据反应条件的不同，反应热又可分为：
定容反应热
恒容过程，体积功w体 = 0，不做非体积功 w '=0时，所以，
2N2 2H2 NH3 则反应进度为1 mol。
17
1.1.2 反应热的测量
反应热 化学反应过程中系统放出或吸收的热量，热 化学规定，系统放热为负，系统吸热为正
摩尔 反应热
当反应进度为1 mol时系统放出或吸收的热量
q c sm s(T 2 T 1 ) C s T
q ——一定量反应物在给定条件下的反应热
5 化学计量数
一般用化学反应计量方程表示化学反应中质量守恒 关系， 通式为：
0 BB
B
B 称为B 的化学计量数。符号规定： 反应物： B为负；产物：B为正。
附例1.1 应用化学反应统通式形式表示下列合成氨的化学反 应计量方程式：
N2 + 3H2 == 2NH3
解：用化学反应通式表示为：
0= - N2 - 3H2 + 2NH3
6
学习的目的、内容和要求
学习目的
➢了解当代化学学科的概貌 ➢用化学的观点分析、认识生活和工作中的化学问题
学习内容
➢ 理论化学：两条“主线” ➢应用化学： 化合物知识； 化学在相关学科中的应用 ➢ 实验化学
学习要求
➢ 辨证的思维 ➢ 发展的眼光 ➢ 实践的方法
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第1章 热化学与能源
学习要求： ➢ 了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉qv的实验 计 算 方法。 ➢ 了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化 学定律。理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热 效应与热力学能变的关系。 ➢掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。 ➢ 了解能源的概况，燃料的热值和可持续发展战略。
浙江大学物理化学甲第十一章化学动力学一-课件
与选择何种物质无关。
为研究方便还定义： 反应物E的消耗速率：
rF
dcF dt
(V不变）
生成物G的生成速率：
rG
dcG dt
(V不变）
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对于气相反应，也用可压以力的变化来表示： r' 1 dpB B dt
t=0时的速率称为反应的初速： 浓
d[C ] dt
产物C
dc dt t0
c
度
d[A]
dt
反应物A
t
时间t
测定反应速率的方法：
（1）物理方法 物理性质的测定，例如测定体系的折光率、电导率、颜色、
光的吸收、色谱定量谱图，压力或容积的改变等物理量，通过 浓度与物理量之间的依赖关系，求出反应体系中反应物或生成 物的浓度。
2. 分子反应动力学——微观反应动力学 二十世纪五十年代以后，提出了碰撞理论和过渡态理论， 尤其是势能面概念的提出，引导人们从分子间相互作用 的微观层次来考察化学反应的机理；发现了链反应；引 入了分子束和激光技术，开创分子反应动力学。
先进技术和测定精度的提高，推动化学动力学不断发 展，但理论还不完善，定量解决化学动力学问题仅仅是 开始，还有待于继续不断努力。
浓 d[C ] 度 dt
产物Cd[A]c Nhomakorabeadt
反应物A
时间t 为了得到一致的数值，我们一般采用“反应进度随时间
的变化率”来表示反应速率：
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设 反:d 应 D e为 E fFgG
或 写 :0作 BB
B
反应进度定义 ：nB nB0 B
B——生成物为+，反应物为-
材料热力学与动力学
组织：可以借助于某种仪器直接观察到的形 貌。
结构：通过仪器测定后推测得到的原子排列 方式。近代科学技术的发展已经打破了组织 与结构的界限。随着电子显微技术的进步， 日前人们已经可以运用高分辨电子显微镜或 场离子显微镜直接观察结构，因此已经没有 必要再区分组织和结构了。
过程：事物由一种状态到达另一种状态需要经历一种 或一系列过程。 过程的三个重要问题：方向、途径、结果 这三个问题遵循着三条原理： (1)方向——沿着能量降低的方向发生 (2)途径一沿着阻力最小的途径进行 (3)结果— 过程的结果是适者生存。
2.2 材料科学和材料热力学
一种误解：只有在微观尺度上对材料的直接分析才是 深刻把握材料组织结构形成规律的最主要内容和最主 要途径；对焓、熵、自由能、活度等抽象的概念不再 需要更多地加以注意。 热力学的主要长处正在于它的抽象性和演绎性；现代 材料科学的每一次进步和发展都一直受到经典热力学 和统计热力学的支撑和帮助。
材料研究，从形式和目的看，是研究材料的结构和性 能，而从根本上讲是研究材料的能量和过程，这是材 料热力学所要解决的问题，也是这门学科的意义所在。
材料热力学：从能量的角度研究材料
2.4 改变材料显微结构的途径
人们通过实验改变材料的显微组织（结构） 从而改进材料的性能。 改变材料显微结构的途径有： • 合金化：改变材料成份、晶体结构 • 加工：改变晶粒尺寸及形状 • 热处理：改变第二相形状及分布
统计热力学：研究的对象与经典热力学研究的对象一 样，都是由大量粒子组成的宏观系统。从体系的具体 结构去计算热力学函数。 从组成系统的微观粒子的性质(如质量、大小、振动 频率、转动惯量等)出发，通过求统计概率的方法， 定义出系统的正则配分函数或粒子的配分函数，并把 它作为一个桥梁与系统的宏观热力学性质联系起来。 统计热力学方法是从微观到宏观的方法，它补充了经 典热力学方法的不足，填平了宏观和微观之间难以逾 越的鸿沟。