冶金物理化学简明教程第二版课件
【精品PPT】物理化学简明教程-课件
一种容量性质 另一种容量性质
强度性质
如： r＝m/V 【精品PPT】物理化学简明教程-课
5
件
(3) 单相体系和多相体系 （P142） 相的定义：物理性质和化学性质完全相同的均匀部分称
为相。
相和相之间有明显的界面分开。
按组成相的多少，可分为单相体系和多相体系。
如：食盐溶液 NaCl (单相体系)
饱和食盐溶液＋NaCl固体 (多相体系)
注意：过程包括始、终态，途径仅指所经历的具体步骤， 不包括始、终态。
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10
件
1.2 热力学第一定律
焦耳的4个实验
绝热封闭 系统
搅拌水作功
开动电机作功
使1磅水的温 度升高1F， 需要作功772 英尺.磅，相 当于1 卡 = 4.157 焦耳
摩檫铁片作【精功品PPT】物理化学压简明缩教气程体-课作功
系统类型
系统和环境之间的 系统和环境之间
物质交换
的能量交换
敞开系统(open system)
有
密闭系统 (封闭系统，
无
closed system)
隔系绝统系，统isol(a隔te离d s系ys统tem，) 孤【立精品PPT】物理化学无简明教程-课 件
有 有 无
2
注意以下几点 1. 系统与环境之间的关系主要是物质和能量交换； 2. 系统的边界可以是多种多样： 可以是实际的，也可以
(3) 系统的状态改变后，状态函数一定都要改变。 F
(4) 系统的状态固定后，状态函数都固定。 T
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23
件
1.3 体积功与可逆过程
﹛体积功（膨胀功），We
冶金物理化学[1]
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冶金物理化学[1]
绪论
1.1 冶金物理化学课程的地位与作用 1.2 冶金工艺与冶金物理化学 1.3 冶金物理化学的研究范围
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冶金物理化学[1]
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图1 冶金工艺与冶金物理化学
冶金物理化学[1]
冶金物理化学的研究范围
一、冶金热力学
冶金热力学： 利用化学热力学原理，研究冶金过程中反应的可能 性（反应方向，G）；确定冶金反应过程最大产率 （反应的限度， G）；找出控制反应过程的基本 参数（T，P，Ci)。
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冶金物理化学[1]
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再见，see you again
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2020/11/10
冶金物理化学[1]
5. David R. Gaskell Introduction to the Thermodynamics of Meterials (Third Edition)
6. 黄希钴编，钢铁冶金原理，冶金工业出版社，2006
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冶金物理化学[1]
课程内容
绪论 1 冶金热力学基础 2 溶液 3 冶金热力学应用 4 冶金过程动力学基础 5 冶金反应动力学模型
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冶金物理化学[1]
冶金热力学的局限性：
所确定的冶金过程的条件是必要的，但不是 充分的。
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冶金物理化学[1]
冶金物理化学的研究范围
二、冶金动力学
冶金动力学：
利用化学动力学原理，研究冶金过程的机理；确定 各基元过程的速率；找出反应过程的限制环节。
冶金动力学的作用：提供了冶金反应过程研究内容 的完备性，是反应的充分条件。
物理化学简明教程(印永嘉)-绪论ppt课件
逻辑推理的前提就是基本原理、基本概念和基本假设。
例如热力学中热力学能和熵作为一状态函数存在是由热力 学第一定律和第二定律这种基本原理推理而得的，然后导 出第一定律和第二定律的数学表达式，由此出发而得到一 系列很有用处的结论。这种方法在物理化学中比比皆是， 而且在推理过程中很讲究思维的严密性，所得到的结论都 有一定的适用条件，这些适用条件是在推理的过程中自然 形成的。这种逻辑思维方法如果能在学习物理化学过程中 仔细领会并学到手，养成一种习惯，则将受用无穷。
事实证明，理论和实验的关系已越来越密切，任何缺 乏理论观点指导的实验研究必然是盲目的研究，而更多的 是许多新的实验现象期待着新的理论来解释，因此，那种 认为物理化学是理论性学科，因而轻视实验研究的任何倾 向都是非常有害的。
绪论
8
§0.3 学习物理化学的方法
如何学好物理化学这门课程，除了一般学习中行之有 效的方法如要进行预习，抓住重点和善于及时总结……等 以外，针对物理化学课程的特点，提出以下几点供参考。
绪论
3
物理化学所担负的主要任务：
①化学热力学——化学变化的方向和限度，以及伴 随发生的能量转换关系；
例如合成氨，常温常压下能否进行？产率？
②化学动力学——化学反应的速率和机理； 上例理论上可行。关键是寻找合适的催化剂和反应 途径（模拟生物固氮）。
③结构化学——物质的性质与其微观结构的关系 例如研究与氮分子有关的配合物的结构，以及它们 在不同条件下的变化，就有利于常温常压下寻找固氮的 途径。
一般说来物理化学习题大致有以下几方面的内容， 一是巩固所学的内容和方法的；二是有些正文中所没有 介绍，但运用所学的内容可以推理出来而进一步得到某 些结论的；三是从前人的研究论文和生产实际中抽提出 来的一些问题，如何用所学的知识去解决它。
冶金物理化学简明教程精品课程课件全册课件汇总
冶金物理化学简明教程精品课程课件全册课件汇总冶金物理化学是一门研究金属材料的结构、性能、加工及应用的学科，它涉及材料科学、物理化学、冶金工程等多个领域。
本教程旨在为物理化学及相关专业的学生和从事冶金工程的工程师提供必要的知识和技能，使其能够在金属材料的制备、加工和应用等方面发挥重要作用。
本教程共分为以下几个章节：第一章金属结构与性质此章将介绍晶体结构、晶格缺陷、晶体生长和金属结构的各种性质，包括晶体结构的分类、晶格缺陷的种类、形成原因及其对金属性质的影响等。
第二章金属的热力学和热力学过程此章将介绍金属及其合金的相变规律，各种相变的热力学分析方法，相图的绘制和应用，金属加工过程中的相变和相变控制等。
第三章金属的电化学行为和腐蚀此章将介绍电化学基础知识、技术和应用，金属腐蚀的分类、机理及其防腐保护措施等。
第四章金属的物理性质和材料化学此章将介绍金属的磁性、光学和其他物理性质，以及材料化学中的分析方法和应用等。
第五章金属加工和热处理此章将介绍金属加工的各种方法，包括变形、淬火、回火等热处理方法，以及在加工过程中控制材料组织和性质的方法。
第六章金属的膜和表面处理此章将介绍金属表面处理的各种方法，包括化学处理、电化学处理、物理处理等，以及膜的制备和性能控制等。
第七章金属的特殊性质和应用此章将介绍金属的特殊性质和应用，包括超导、形状记忆合金、微电子等高科技领域的应用等。
以上为本教程的主要内容概要，通过本教程的学习，将能够掌握金属材料结构、性质和加工等方面的基础知识，从而在金属材料制备、加工和应用等方面发挥重要作用。
本教程具有循序渐进、理论和实践相结合的特点，适合各类物理化学及相关专业学生和冶金工程师使用。
冶物化课件3
的起始温度； (3)指出图中形成三元共晶 的起始温度.
CaO-SiO2-FeO在1500 ℃ 等温截面图如下：
(1)标出各相区组成。 (2)组成为w(CaO)=55%,w(SiO2)=25%,w(FeO)=20%的熔渣 在此温度析出什么固相？
(3) 标出与析出固相达到平衡的液相位置。 (4) 怎样才能使熔渣中固相减少？
体系初始点为p,此体系 由此降温，试回答以下 问题：
罗策布浓度三角形
由等边三角形内任 意一点，分别向三个 边作平行线，逆时针 (或顺时针)方向读取 平行线在各边所截线 段，此三线段长度之 和为一常数，等于三 角形的边长。
将三角形每一边长分 为100等份，每个顶 点仍代表纯组元。
等含量规则：平行于浓度三角形的任何一边的直线，在此 线上的所有点所代表的三元系中，直线所对的顶角组元的 浓度均相同，见左图
2.2.1 相图的基本定律
2.2.1.2 相律
相律是Gibbs研究热力学平衡体系中物相数随体系组元
数及其它热力学参数变化时发现的规律，又称Gibbs相律。 可用下式表达： F=C-P2 (“2”指温度和压强这两个变量)
F－自由度(即数学上的自由变量。体系所处状态可自由变化的温度、 压强和各组元浓度都可看作自由度为1) ； P－相数； C－独立组元数=S(物种数)-R(独立化学平衡数)-R’(浓度关系数）
（3）生成不稳定化合物型
（不稳定化合物为C)
(4)有低共熔点(E)的 固熔体部分互熔型
(5)固熔体全部互溶型
(6)有转熔点固熔体部分互熔型
(7)有最低点的固熔体 完全互熔型
(8)有液相分层型
L
(9)有一个化合物(D) 在固相分解型
冶金物理化学 第一章
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2022/11/6
第一章 绪论
• 1.3冶金动力学与冶金热力学的研究目的 1．改进冶金工艺，提高产品质量，扩大品种，
增加产量。 2．探索新的流程，提供理论依据。
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2022/11/6
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2022/11/6
第一章 绪论
• 1.2冶金动力学的研究范围 • 1.2.1冶金动力学
利用化学动力学与传输原理，研究冶金过程的机 理；确定各基元过程及总过程的速率；找出反 应过程的限制环节。
冶金动力学的作用：提供了冶金反应过程研究内 容的完备性，提供了反应的充分性条件。
•
北京市高等教育精品教材立项项目
• 4.主教材
• <<冶金与材料物理化学>> 李文超等编 冶金工业出版社
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2022/11/6
第一章 绪论
• 1.1冶金物理化学的研究范围 ➢ 1.1.1冶金过程与冶金过程基础理论 ➢ 1.1.2冶金热力学 • 1.2冶金动力学的研究范围 ➢ 1.2.1冶金动力学 ➢ 1.3冶金动力学与冶金热力学的研究目的
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2022/11/6
第一章 绪论
1.1冶金物理化学的研究范围 1.1.1冶金过程与冶金过程基础理论
图1-1 冶金过程基本流程图
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2022/11/6
第一章 绪论
• 1.1.2冶金热力学 利用化学热力学原理，研究冶金中反应的可能 性（反应方向）（理论依据－）；确定冶金反 应过程的最大产率（反应限度）（理论依据 －）；找出控制反应过程的基本参数（T，P， Ci）。 冶金热力学的局限性：所确定的冶金过程的条 件是必要的，但不是充分的。
冶金物理化学简明教程PPT精品课程课件全册课件汇总
冶金物理化学简明教程PPT精品课程课件全册课件汇总冶金物理化学是一门研究金属材料物理、化学性质及其变化规律的学科。
本课程将以PPT精品课程课件的形式呈现，全面介绍冶金物理化学的基本原理、应用实例和研究进展，以帮助学生深入了解并掌握该领域的知识。
以下为全册课件汇总的内容概述：第一部分：冶金物理化学概述第一章：冶金物理化学基础介绍冶金物理化学的定义、发展历程、研究范围、学科体系及其与其他学科之间的关系。
第二章：物质结构与性质介绍物质的结构与性质关系，讨论晶体结构、缺陷、位错、晶格畸变、相变等主要内容。
第三章：金属的物理性质介绍金属的电学、热学、光学、磁学和声学性质及其在金属加工中的应用。
第四章：金属的化学性质介绍金属的化学反应及其影响因素，讨论氧化还原反应、腐蚀、金属间化合物等主要内容。
第二部分：金属材料的物理性能第五章：金属材料的力学性质介绍金属材料的力学性能，如强度、硬度、塑性等，及其测定方法和影响因素。
第六章：金属材料的热学性质介绍金属材料的热学性能，如热导率、热膨胀系数、比热容等，及其测定方法和影响因素。
第七章：金属材料的电学性质介绍金属材料的电学性能，如电导率、电阻率、电容等，及其测定方法和影响因素。
第八章：金属材料的磁学性质介绍金属材料的磁学性能，如磁导率、磁阻等，及其测定方法和影响因素。
第三部分：金属材料的化学性能第九章：腐蚀与防腐介绍金属材料的腐蚀行为、腐蚀机理及其防腐方法，如阴极保护、涂层等。
第十章：金属的溶解行为介绍金属的溶解行为及其与物理化学性质的关系，如溶解度、离子活度等。
第十一章：金属的化学反应介绍金属与其他物质发生化学反应的机理和应用，如氧化反应、还原反应、金属间化合物等。
第四部分：金属材料的工艺性能第十二章：金属材料加工工艺介绍金属材料的加工工艺及其与物理化学性质的关系，如锻造、轧制、拉伸等。
第十三章：金属材料的焊接工艺介绍金属材料的焊接技术及其与物理化学性质的关系，如电弧焊、气体保护焊等。
物理化学简明教程件PPT课件
§1.1 热力学的研究对象
局限性：
不知道反应的机理、速率和微观性 质，只讲可能性，不讲现实性。
第6页/共85页
§1.2 几个基本概念
（1）体系和环境
体系（System）
被划定的研究对象，亦称为物 系或系统。
环境（surroundings）
体系以外并与体系有相互作用 的部分。
第7页/共85页
T1 T2 T环 p1 p2 p环
dV 0
（4）绝热过程
Q0
（5）环状过程
dU 0
第17页/共85页
§1.2 几个基本概念
（4）热力学平衡
体系的诸性质不随时间而改变时的状态。它同时包 括四个平衡：
热平衡（thermal equilibrium） 机械平衡（mechanical equilibrium） 相平衡（phase equilibrium） 化学平衡（chemical equilibrium ）
第18页/共85页
§1.3 能量守恒——热力学第一定律 1 热和功的概念
热（heat）:系统与环境之间因温差而传递的能量 称为热，用符号Q 表示。
Q的取号：
系统吸热，Q>0
系统放热，Q<0
热的本质是分子无规则运动强度的一种体现
计算热一定要与系统与环境之间发生热交换 的过程联系在一起，系统内部的能量交换不可能 是热。
水浴温度没有变化，即Q=0； 由于体系是自由膨胀，所以体系 没有对外做功，W=0；根据热力 学第一定律得该过程的
U 0
第38页/共85页
从Gay-Lussac-Joule 实验得到： 理想气体在自由膨胀中温度不变，热力学能不变 理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数
冶金物理化学简明教程第三章相图 ppt课件
DG E
相
A
C
冶
金 三、浓度三角形规则
物
理 6. 相对位规则
化 • 质心位：M点位于△DEF内。
学 简
重量关系：WM= WD+WE +WF 反应： D＋F＋ E →M
B
明
教
F
程
M
第
DG E
三
A
C
章
三元共晶点：D＋E+F → M
相
冶
金 三、浓度三角形规则
物 理
6.相对位规则
B
化
M点位于△DEF外情况（析出）
面：初晶区
明
4个初晶区（A）、（B）、 A
（C）、（AmBn）
教 线：二次共晶线（界线）
程
内界线，侧界线 点：二元、三元共晶点
第 2. 缓冷分析
三
e4
D
AmBn(D) e1
B
E2 e5 E1
e3
e2
章 相
AmBn与C的二元共晶点，是该线上的温度最低 点，又是E1E2线上的温度最高点。
C
冶
金 二、生成稳定化合物类型 物 理 2. 温度最高点规则：（内界线上的交点）
明
φ
1
2
3
4
教
程
f
3
2
1
0
第
三
章
相
冶
金 物 一、简单三元共晶相图
理 1. 相图组成
化 学
读图（点tA、线、面的物理意义）tA
简
相律： 在浓度三角形内A： f =4－φ
明
在浓度三e1’ 角形边A上： f =3－e3’φ
教 程
tB
冶金物理化学简明教程第二版课件
冶金物理化学简明教程第二版课件Physical Chemistry of Metallurgy 冶金物理化学参考书目 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 梁连科，冶金热力学及动力学，东北工学院出版社，1989 黄希祜，钢铁冶金原理(修订版)，冶金工业出版社，1990 傅崇说，有色冶金原理(修订版)，冶金工业出版社，1993 车荫昌，冶金热力学，东北工学院出版社，1989 魏寿昆，冶金过程热力学，上海科学技术出版社，1980 韩其勇，冶金过程热力学，冶金工业出版社，1984 陈永民，火法冶金过程物理化学，冶金工业出版社1984 李文超，冶金热力学，冶金工业出版社，1995 Physical Chemistry of Metallurgy 第一章绪言1. 本课程作用及主要内容 1.1地位地位冶金专业平台课之一。
以普通化学、高等数学、物理化学为基础。
与物理化学相比，更接近与实际应用。
目的:为开设专业课和今后的发展作理论准备。
1. 本课程作用及主要内容火法冶金特点: 火法冶金特点:一高三多1. 本课程作用及主要内容 1.2 作用将物理化学的基本原理及实验方法应用到冶金过程中，阐明冶金过程的物理化学规律，为控制和强化冶金过程提供理论依据。
为去除某些元素保留某些元素而选择合适的冶炼条件 (温度、气氛)。
例如炼钢过程。
此类问题将由本课程解决。
1. 本课程作用及主要内容注意:由于高温的特点，宏观测定难度大，微观就更难，有时只能使用常温数据外推，误差较大。
本学科尚在不断完善发展中。
应学会灵活应用，依据冶物化理论，创造有利反应进行条件，抑制不利反应，提出合理工艺流程。
1. 本课程作用及主要内容 1.3 冶金实例 1.3.1高炉炼铁高炉炼铁 (a)炉顶煤气成分: N2 、CO、CO2，少量H2、CH4 N2<50,， CO(20,25,)、CO2(22,17,) CO+CO2(42,44,) CO为还原剂且属有毒气体，希望能够在炉内100% 消耗。
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V 2 . 8m
物理量
数值 单位
数值 单位
0 .2 8
其单位为1
0.5 物理量的表示与运算
单位的表示
一般用小写正体的拉丁字母表示。例如:
3
m s k gm o l d mm
米 秒 千克 摩尔 立方分米 立方米 如果单位来自人名，则第一个字母用大写。例如：
3
K J
Kelvin Joule
V P a
Volt Pascal
0.5 物理量的表示与运算
表格中的物理量
表格中用纯数表示，在表头中用物理量与 其单位的比值表示 实验编号 1
p / kPa
100 50
V / dm
22.7 45.4
3
2
p /k P a 1 0 0
V /d m 2 2 . 7
3
p 1 0 0k P a
V 2 2 . 7 d m
3
0.5 物理量的表示与运算
坐标中的物理量
坐标轴是数轴，坐标轴也要用物理量与其 单位的比值表示
p/kPa
p /k P a 1 0 0
100
p 1 0 0k P a
3 V /d m 2 2 . 7
50
22.7
45.4
V/dm
3
V 2 2 . 7 d m
3
0.5.2 物理量的运算
p V n R T
什么是物理化学?
热
温度变化
压力变化 体积变化 状态变化
电
化学
密 不 可 分
化学反应
原子、分子间的分离与组合
物理学
光
磁
热学、电学、光学、磁学是物理学的重要分支
0.1 物理化学课程的内容
物理化学简明教程印永嘉化学平衡ppt课件
第四章 化学平衡
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18
1. 化学反应的rGm和rGm
任意化学反应的等温方程可表示为
rGm rGm RT ln Qa
(1) rGm =BB ：
T,p一定时，μ 一定，
rGm 是一常数，与实际压力无关
rGm =B B ：
T,p一定时， rGm不是常数，与Qa有关
(2) (rGm)T,p (W’=0时)可指示反应能够进行的方向； rGm 即K 可指示反应的限度，一般情况下不能指示反应
g
pH / p
a
pB / p
h b
pB p
B eq
＝常数＝K
K表示标准平衡常数。 由上式可见，标准平衡常数K是无量纲的，仅是温度的函 数。
第四章 化学平衡
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9
令
gG hH aA bB rGm
即上式可表示为
r Gm
RTlnK RT ln
pB /
p
B eq
rGm：是指产物和反应物均处于标准态时，产物的吉布 斯函数和反应物的吉布斯函数总和之差，故称为反应的
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12
范特霍夫(Van’t Hoff )等温方程
rGm RT ln K RT ln Qa
Van’t Hoff
Qa
a B B
B
在不同的场合，可以赋于aB不同的含义：
理想气体
aB ------- pB /p
实际气体
aB ------- fB /p
理想液态混合物
aB ------- xB
pH2 2O p
p2 H2
pO2
p2 H2O
1.55 107
(1.00 10 4 Pa )3
冶金物理化学课件第八章
自由能变化是衡量冶金反应能否自发 进行的指标，自由能减少的反应可以 自发进行。
热力学第二定律
热力学第二定律指出，自发反应总是 向着熵增加的方向进行，即向着更加 混乱无序的状态进行。
04
冶金过程的物理化学分析 方法
热分析法
总结词
热分析法是一种通过测量物质在加热或冷却过程中的物理性质变化来研究物质性 质的方法。
课程简介
内容
介绍冶金物理化学的基本概念、 原理和应用，包括热力学、动力 学、相图、金属的氧化和还原等 方面的知识。
教学方法
采用多媒体课件、实验演示和案 例分析等多种教学方法，帮助学 生深入理解冶金物理化学的基本 原理和应用。
02
冶金物理化学基础
物理化学基本概念
物质的状态与性质
01
介绍物质的气态、液态、固态等不同状态下的性质和变化规律
。
热力学基本概念
02
解释热力学中的基本概念，如温度、压力、体积、熵等。
化学反应中的质量守恒和能量守恒
03
阐述化学反应中质量守恒和能量守恒的基本原理。
热力学基础
01
02
03
热力学第一定律
解释热力学第一定律，即 能量守恒定律在化学反应 中的应用。
热力学第二定律
阐述热力学第二定律，即 熵增原理在化学反应方向 判断中的应用。
化学平衡
介绍化学平衡的概念及其 在冶金过程中的意义。
动力学基础
化学反应速率
解释化学反应速率的定义 和影响因素。
反应机理
阐述反应机理的概念，以 及其在化学反应速率控制 中的作用。
催化剂的作用机制
介绍催化剂对化学反应速 率的影响及其作用机制。
03
冶金过程中的物理化学现 象
冶金物理化学课件第八章
c d k cC cD a b K ' k c AcB
(平衡常数)
这就是可逆反应的动力学速率常数与热力学中平衡常数 的关系。
8.2 反应的活化能与反应热的关系
（1）等温反应式 （2）阿累尼乌斯公式 对如下反应：
G RT ln K
k k0 e
E RT
k 0 为频率因子
A B C D
(A的增加速率)
或 rA kc c r
a b A B
' ；A =
c d k 'cC cD
组元A的总的变化率为上两式之和：
a b c d rA' rA k 'cC cD — kcAcB
rA' 平衡时，
所以
或
=
rA
0
a b c d k 'cC cD — kcAcB =
8.3.2曲线B的形状与速率常数的关系
k2 q k1
定义
k 注意这和 K 不同。 ' k
求组元B浓度的最大值和达到此最大值的时间
c B ,max
与 t max ，令
k1c A0 dcB k1e k1t k 2 e k 2t 0 dt k 2 k1
所以
k1e
k1t
另外，由
(2 8 17 )
得
dcC dc A dcB dt dt dt
(2 8 18)
式2-8-17与式2-8-18比较，得到应用稳态或准稳态法的 充分必要条件：
dcC dcB dt dt
或
dcB dcA dt dt
注意： 需要说明的是，只有中间产物的浓度变化率远远小于反 应物或最终生成物时，应用稳态或准稳态原理是比较精确的。 若中间产物的浓度变化率较大，则不适用此方法。
物理化学简明教程课件
环境领域
电化学在环境领域的应用包括污 水处理、废气处理、土壤修复等
。
THANKS
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相平衡条件与相图分析
相平衡条件
在一定的温度和压力下，不同相之间的化学成分和物理状态 达到平衡。
相图分析
通过分析多相体系的组成、温度、压力等因素的变化，判断 体系的相平衡状态。
化学平衡与相平衡的移动
化学平衡的移动
在一定条件下，化学反应的平衡状态受到外界条件的影响而发生变化。
相平衡的移动
在一定条件下，不同相之间的平衡状态受到外界条件的影响而发生变化。
性剂可以增加皮肤的吸收性，提高化妆品的效果。
06
CATALOGUE
电化学基础与应用
电极电位与电池电动势
电极电位
电极电位是表示电极反应达平衡时， 电极的电极电位值。
电池电动势
电池电动势是指单位正电荷在电源内 部从负极移到正极时非静电力所做的 功。
原电池与电解池的工作原理及计算方法
原电池工作原理
原电池是一种将化学能转变为电 能的装置，通过氧化还原反应将
物理化学简明教 程课件
汇报人： 202X-12-21
contents
目录
• 物理化学概述 • 热力学基础 • 化学反应动力学 • 化学平衡与相平衡 • 表面化学与胶体化学 • 电化学基础与应用
01
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物理化学概述
定义与性质
定义
物理化学是研究物质在化学反应 中物理变化和化学变化的相互关 系的科学。
物理化学在各领域的应用
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02
03
04
医药领域
物理化学在药物研发、药物分 析和药物作用机制研究中发挥
着重要作用。
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冶金物理化学简明教程第二版课件Physical Chemistry of Metallurgy 冶金物理化学
参考书目 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 梁连科，冶金热力学及动力学，东北工学院出版社，1989 黄希祜，钢铁冶金原理(修订版)，冶金工业出版社，1990 傅崇说，有色冶金原理(修订版)，冶金工业出版社，1993 车荫昌，冶金热力学，东北工学院出版社，1989 魏寿昆，冶金过程热力学，上海科学技术出版社，1980 韩其勇，冶金过程热力学，冶金工业出版社，1984 陈永民，火法冶金过程物理化学，冶金工业出版社1984 李文超，冶金热力学，冶金工业出版社，1995 Physical Chemistry of Metallurgy 第一章绪言
1. 本课程作用及主要内容 1.1地位地位冶金专业平台课之一。
以普通化学、高
等数学、物理化学为基础。
与物理化学相比，更接近与实际应用。
目的:为开
设专业课和今后的发展作理论准备。
1. 本课程作用及主要内容火法冶金特点: 火法冶金特点:一高三多
1. 本课程作用及主要内容 1.2 作用将物理化学的基本原理及实验方法应用到冶金过程中，阐明冶金过程的物理化学规律，为控制和强化冶金过程提供理论依据。
为去除某些元素保留某些元素而选择合适的冶炼条件 (温度、气氛)。
例如炼钢过程。
此类问题将由本课程解决。
1. 本课程作用及主要内容注意:由于高温的特点，宏观测定难度大，微观就更难，有时只能使用常温数据外推，误差较大。
本学科尚在不断完善发展中。
应
学会灵活应用，依据冶物化理论，创造有利反应进行条件，抑制不利反应，提出合理工艺流程。
1. 本课程作用及主要内容 1.3 冶金实例 1.3.1高炉炼铁高炉炼铁 (a)炉顶煤气成分: N2 、CO、CO2，少量H2、CH4 N2<50,， CO(20,25,)、CO2(22,17,) CO+CO2(42,44,) CO为还原剂且属有毒气体，希望能够在炉内100% 消耗。
无法实现的原因:存在化学平衡。
1. 本课程作用及主要内容 1.3 冶金实例 (b)矿石中含有Fe、Mn、S、P、Al、
Mg、Ca等多种元素，但被还原量却不同: 原因:氧化物稳定性问题 (c)S、P的去除炼钢、炼铁过程分别去除P、S 原因:反应条件是否适宜。
1. 本课程作用及主要内容 1.3 冶金实例 1.3.2 炼钢奥氏体不锈钢冶炼:去C 保
Cr。
特种冶金(二次精炼)真空脱气，矿石中含有Fe、Mn、 S、P、Al、Mg、Ca等多种元素，但被还原量却不同。
原因:氧化物稳定性问题。
1. 本课程作用及主要内容 1.3.3 有色冶金炼铜:氧化?还原? 炼铜:氧化?还
原?电解去铁 Cu2S?Cu2O?Cu 湿法:电解过程，电化学，ph, 湿法:电解过
程，电化学，ph,电位图浸出，萃取过程熔盐电解等等
1. 本课程作用及主要内容 1.4 主要内容热力学第一定律:能量守恒，转化; 第
二定律:反应进行的可能性及限度; 第三定律:绝对零度不能达到。
1. 本课程作用及主要内容 1.4.1 冶金热力学主要为第二定律工具:等温方
程式
正向逆向平衡测定计算(查表)CP?K(0) CP?,A，BT 估计值统计热力
学
1. 本课程作用及主要内容 1.4.2 冶金动力学研究过程的机理(反应机制)和
限制
环节提出一系列模型，找出结症对症下药:提高其反应速度或减缓反应速
度。
1. 本课程作用及主要内容 1.4.2 冶金动力学与物理化学的差异: 与物理化
学的差异: 物化:只是单相中微观的化学反应，也称微观动力学; 冶金动力学:对多相，还伴有传热、传质现象，为宏观动力学; 一般说来，由于高温，所以化学反应速度快，多为扩散为限制行环节; 现状:数据不全，误差大，模型的适用性差。
2. 冶金物理化学的发展 2.1 国外 1920~1932年，黑色冶金中引入物理化学理论; 1920年，P.Oberhoffer(奥伯霍夫)首次发表钢液中 1920 P.Oberhoffer Mn-O 平衡问题的论文; 1925年，Farady Society(法拉第学会)在英国伦敦召开炼钢物理化学学术年会。
2. 冶金物理化学的发展 1926年，C.H.Herty(赫蒂)在美国发表《平炉炼钢过程中C、S、Mn等元素变化规律》论文，且专门领导建立一个研究平炉冶炼过程问题的小组。
1932年，德国R.Schenk发表专著:钢铁冶金物理化学导论 (Phsical Chemistry of Steel Manufacture Processes) 其他:德国的Korber和Olsen等。
2. 冶金物理化学的发展 2.1 国外冶金物理化学体系 :1932,1958 创立 , J. Chipman (启普曼), 逸度和活度理论启普曼) 1926年毕业于加里福尼亚大学，物理学博士; 1932年发表H2O，CO2，CO，CH4的自由能及在冶金学上的意义 (密西根大学，研究工程师); 1937年任麻省理工学院教师; 1942年出版《1600?化学》一书; 1948年发表《金属溶液的活度》论文，奠定了活度基础; 1951年出版《碱性平炉炼钢》一书。
2. 冶金物理化学的发展 C.Wagner 1952年出版《合金热力学》提出活度相互作用系数，使活度更加理论化; 1958年出版《炼钢中的动力学问题》创立较完整的冶金动力学研究体系; S.Darken 1953年出版《金属物理化学》，较系统地论述了“冶金动力学及热力学”问题
2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内李公达(1905~1971),湖北人，南开大学毕业。
1931年进入美国密歇根大学研究院，师从美国著名学者J.chipman教授，获冶金工程博士学位。
1937年发表《H2-H2S混合气体与Fe中S的平衡》，论述了铁液中s的行为。
2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内魏寿昆(1907~)，天津人，中国科学院院士。
德国德累斯顿工科大学工学博士,《冶金过程热力学》、《活度在冶金中的应用》。
在冶金热力学理论及其应用中获得多项重大成果。
运用活度理论为红土矿脱铬、金川矿提镍、等多反应中金属的提取和分离工艺奠定了理论基础。
2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内邹元爔 (中科院上海冶金研究所) 发表一系列熔体活度测定方法，如测定Cao-SiO2-Al2O3渣系的活度我国冶金物理化学活度理论研究的先驱，将冶金物理化学对象从钢铁冶金、有色冶金延伸到高纯金属和半导体材料冶金;
2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内陈新民(1912~1992)，有色金属冶金先驱，
研究火法冶金、湿法冶金、氯化冶金及熔体热力学理论。
1947年与
J.Chipman共同
发表《H2-H2O混合气体与Fe液中Cr的平衡》
2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内周国治,中国科学院院士，用Gibbs-Duhem 方程
计算熔体热力学性质;
2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内王之昌，东北大学教授王之昌，东北大学教授.
主要学术研究:(一)溶液理论和热力学:首次揭示各类实际多元系的简单共性，
创立了偏简单溶液理论、类理想。