[教育]冶金原理冶金动力学基础
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•诱导期： •反应在表面的活化中心进行,活化中心面积(反应面积)很小 。 •自动催化期(反应界面形成即扩大期): •随着反应的进行,反应面积不断增加,反应速度也不断增加。 •前沿汇合期(反应界面缩小期): •每个活化中心反应界面相交,称为反应面的前沿汇合。此时反应速率 最大,之后,由于反应面积减小,反应速率降低。
●宏观动力学研究的反应类型
➢均相反应：气相反应；液相反应。 ➢多相反应：反应在两相界面上进行。
•●多相反应发生在体系的相界面上，反应三个环节
• (1)反应物对流扩散到反应界面上； • (2)在反应界面上进行化学反应； • (3)反应产物离开反应界面向相内扩散。
• 1 •化学反应的速 •1.1 基元反应及率质量作用定律
●流体的物理性质
•4.3 气—固相反应的动力学模型
•气—固相反应类型: ●固体(Ⅰ)=固体(Ⅱ)+气体 碳酸盐、硫化物、氧化物的分解 ●固体(Ⅰ)+气体(Ⅰ)=固体(Ⅱ)+气体(Ⅱ) 氧化物间接还原
•4.3.1 未反应核模型(收缩核模型)
●气—固相反应的动力学曲线－反应速度随时间的变化曲 线 ●气—固相反应的动力学曲线的特点
•
是由分子扩散和流体的分子集团的整体运动(即对流运动)，
•
使其内的物质发生迁移。
•扩散通量或物质流或称传质速率：单位时间内，通过单位截面积的物质的
•
量(mol)称为该物质的，单位mol/(m2.s)，
•扩散流：单位时间通过某截面积的物质的量，单位mol/s。
•2.1 分子扩散及扩散系数
•2.1.1 Fick第一定律－稳态扩散的规 律●稳态扩散的特点
•穿透度：矿球半径改变的分数 •二者关系：
•限制环节是界面反应 •限制环节是内扩散
•4.4 反应过程速率的影响因素
•●温度
•低温下，界面反应是限制环节， •在高温下，扩散是限制环节。
•●固相物的孔隙度
• ▲固体反应物是致密的，采用未反应核模型计算 。 • ▲固体反应物的孔隙度高，孔隙又是开口的，构成了
•————————————————————
•方法一：查 图
•方法二：查表
•用内插法求得 ：
•★ •反应度：矿球已反应了的分数。
•边界层理论示意图
表面更新理论示意图
•双模理论示意图
•气－固相反应的动力学曲线
•区域化学反应示意图
•均相形核示意图
•非均相形核示意图
•4.5 速率限制环节的确定方法
•4.5.1 利用测定的活化能估计法
•反应物浓度为1单位或者浓度梯度为1的速率
• ●由直线的斜率求得的活化 能就是限制环节的活化能。
• ●如果直线在某温度发生转 折，说明限制环节通过该温 度后有改变。
• ●一般来说，若反应为2级 ，活化能又很大，界面反应 是限制环节。若反应为1级 ，活化能又比较小，扩散是 限制环节。
●物质在边界层发生化学反应
●生成物离开反应界面扩散到Ⅱ相
•4.2.2 反应过程的速率范围
●过程处于动力学范围， 化学反应是速率的限制环节，一般在低温下。
•界面浓度等于相内浓度
●过程处于扩散范围， 扩散是反应的限制环节，一般高温下。•界面浓度等于平衡浓度
●一般情况下，过程处于过渡范围。
•4.2.3 反应速率的影响因素 ●温度
速度边界层： 浓度(扩散)边界 层:
有效边界层：
●用边界层理论求传质系 数
•扩散速率的微分式 :
•扩散速率的积分式 :
●用表面更新理论求传质系数
•表面更新理论(又称为溶质浸透模型)要点： •a 流体由许多体积元组成。 •b 体积元受流体对流作用,从体积内部向界面迁移, • 在相界面上停留时,与之发生非稳态的扩散，经 • 短时间后离开相界面，迁入流体内部,让位于另 • 一个体积元。 •c 扩散层厚度远小于体积元厚度，组分向体积元内 • 的传质作为一维半无限扩散过程。
●一维非稳态扩散方程的 解
•例题：
•2.1.3 扩散系数D ● D与T的关系
气体中分子的D与T的关系：
液体、固体中分子的D与T的关系：
●气体在有孔隙的块状物质中的扩散系数
•2.2 对流扩散及传质系数
•2.2.1 对流扩散
•扩散分子的运动和流体的对流运动同时发生， 使物质从一个地区迁移到另一个地区的共同作用 。●边界层理论
•◇在动力学范围内进行的多相化学反应过程的特点是： • (1)反应速率与固体粒度及流体流速无关； • (2)反应速率随温度的升高增加得较快。
•△外扩散是限制环节的特点是： • (1)扩散速率主要与流速有关，而与固体的孔隙度及粒度无关； • (2)扩散速率与温度的关系比较小，且扩散阻力与时间无关。
•▽外扩散是限制环节的特点是： • (1)扩散速率与固体孔隙度有很大关系，而与流速无关； • (2)扩散阻力随时间而增加。
• 5 •新相核形成的动力学
•5.1 均相形核动力学
•5.1.1 在什麽情况下，ΔGV < 0 ？
•一般情况下，利用等温方程：
•5.1.2 临界半径
•活化过程的活化能
•5.2 非均相形核动力学
•5.3 冶金中的应用实例
•误差函数曲线 图
•有一个钢件，含碳量为0.2%，980℃时用CO渗碳： 2CO=[C]+CO2。若渗碳反应平衡时，钢件表面含碳量为1% ，求渗碳3小时，距钢件0.05cm表面处的含碳量。
•4.1.2 由稳定态建立动力学方程
•中间物质B的浓度恒定
•利用稳定态原理建立反应的动力学方程时， •可以消去各环节速率式中出现的界面浓度项 。
•【例题】 对于反应： •界面反应速率： •扩散速率：
•在稳定状态下：
•4.2 液-液相反应的动力学模型－双膜理论
•4.2.1 组成环节及速率方程的导出 ●物质在Ⅰ相扩散到边界
扩散方向上浓度梯度为常数
任何垂直于扩散方向的扩散通量为常数
任何一点的浓度不随时间变化 ● Fick第一定律表达式
•2.1.2 Fick第二定律－非稳态扩散的速度方程 ●非稳态扩散的特 扩散方点向上浓度梯度不为常数
任何垂直于扩散方向的扩散通量不为常 数
●任Fi何ck一第点二的定浓律度表随达时式间变化
•4.1.1 稳定态原理
•在与环境交换能量及物质的敞开体系内，组分的质量在某 时间的变化是由于内部的化学反应及参加反应的物质经过 体系—环境界面转移促成的。当维持引入的物质的量与其 消耗的量达到相等时，就可建立过程的稳定状态，而使过 程在稳定态中进行。
•过程处于稳定态时各环节速率相等， •反应速率不随时间而变化。
• 2 •扩散传质、对流传质的速 率
•扩散：是体系中物质自动迁移、浓度变均匀的过程。
•自扩散（本征扩散）：纯物质体系中的扩散是同位素的浓度不同，发生熵变。
•互扩散或化学扩散：当溶液中有浓度梯度存在时，发生的扩散。
•
是一种原子在其他种作为基体的原子中的相对扩散。
•对流传质或紊流湍动传质：在流动体系中出现的扩散。
贯穿于固体整个体积内的细微通道网络，气体能沿这 些通道扩散，除了固体的宏观表面外，还有内部孔隙 的微表面也是反应的界面，使反应成体积性的发展。 总反应的速率用多孔体积反应模型描述。 • ▲固相生成物的孔隙特性直接影响气—固相反应的有 效扩散系数 。 • ▲由于反应中固相反应物和其生成物的体积有变化， 在推导其速率方程中，应对矿球的最初半径进行修正 ，引入固相生成物体积变化的修正系数 。
•4.5.2 搅拌强度改变法
•当一个反应的速率受温度的影响不大，而增加流体的搅拌 强度能使反应速率迅速增加，扩散是限制环节。 •进—步改变影响各组分扩散速率的其他条件，确定哪一个 组分的扩散是限制者。
•4.5.3 假设的最大速率法
•分别计算界面反应和参加反应的各物质扩散的最大连率 •（即在所有其他环节不呈现阻力时，该环节的速率即最大）， •其中速率最小者，是总反应过程的限制环节。
•●用反应物或生成物浓度随时间的变化表示。
•●转化速率或反应的进度（ξ或J）定义
•1
•●（基于浓度的）反应速率
•V是常数时
•1.3 基元反应的速率方程
反应 类型
微分式
积分式
•零 级 •反 应
•一 级 •反 应
•二 级 •反 应
•n级 •反 应
•1
半衰期
•1
•1.4 反应级数的确定方法
●代入公式法：一般只用于基元反应 。 ●作图法：常用此法。 •考察●是半否衰为期一法级：反应
•用表面更新理论求传质系数：
• 3 •吸附化学反应的速率
•气体在相界面上的吸附分为两种： ●化学吸附：有化学键形成，吸附活化能在80KJ以上。 ●物理吸附：仅有范德华力作用，吸附活化能20KJ在以下
。•3.1 朗格谬尔吸附等温式
Baidu Nhomakorabea
•3.2 讨论
•3.3 冶金中的应用
•H2还原FeO
•吸附 •化学反应 （最慢） •脱附
•1.1.1 基元反应 •反应物分子在碰撞过程中一步能生成生成物 的
•1.1.2•反质应量，作是用反定应律的最基本类型。
•基元反应的速率与反应物的浓度积成正比。
•1
•1.1.3 化学反应的级 数●基元反应：级数等于反应物的化学计量数之和。
•1级 1个分子的反 应•2级 2个分子的反应 •3级 3个分子的反 ●非基元反应：反应只表应示总的结果。
•●固相物的粒度及形状
•在生产上，应根据矿石结构的性能，选择适当的粒度。 •矿料比较致密时，要选择较小的粒度。 •过小的粒度（如粉料）也不适宜，会妨碍炉料的透气性。
•●流体流速
• ▲在对流运动的体系内，传质系数随着流体的流速而增加。 • ▲在扩散范围，流速增加能使扩散环节速率增大，从而使整
个过程的速率加快。 • ▲流速增加对界面化学反应成为限制环节的过程的速率没有
•a 若反应由若干基元反应组成，其中有一个基元 • 反应的速率特别慢，则总反应速率等于最慢基 • 元反应的速率。 •b 若几个反应均较慢，总反应速率由这几个较慢 • 反应共同确定，反应级数可能是分数、小数或 • 整数。
•1 •1.1.4 平衡常数与化学反应速率常数的关系
•1
•1.2 化学反应速率的表示方法
•1
●利用反应速率的微分式求反应级数 。
●反应速率常数式
✓Ea很大的反应，升高温度，k值增加得很显著； ✓Ea值小的反应，升高温度，k值增加得不显著
●活化能的物理意义
✓活化能表示活化分子超出反 应分子平均能量的能量。
✓恒容条件下 ✓恒压条件下
•1
•1.5 可逆反应的速率式
•1
•1.6 多相化学反应的速率式
[教育]冶金原理冶金动力学 基础
• 0 •前 言
•●热力学及动力学研究的内容
➢反应的可能性及限度：热力学 ➢反应的速率和机理：动力学
●动力学的分类
➢ 微观动力学：只研究化学反应的机理及速率，从分子、 离子角度。
➢ 宏观动力学：在微观动力学基础上，考虑了传热传质等 过程的总的化学反应速率及机理。
•0
•钢液中氮的溶解 •吸附成为速率的限制环节
•（Ⅰ） •（Ⅱ） •（最慢） •（Ⅲ）
•在一定温度下，氮在铁液中的溶解速率与氮的分 压及界面上未被占据的活性点数成正比。
• 4 •反应过程动力学方程的建立
•4.1 反应过程动力学方程建立的原则
•热力学根据反应中的平衡态，建立温度、压力及浓度之间的数学关系式； •动力学根据反应过程中出现的稳定态或准稳定态，导出动力学方程。
•4.3.2 区域化学反应(又称局部化学反应)
●定义：沿固体内部相界面附近区域发展的反应 。 ●组成环节:
•(1)气体在气相内的扩散，主要是通过边界层的扩散 • —外扩散； •(2)气体在固相内的扩散（已还原层的扩散） • — 内扩散； •(3)界面化学反应； •(4)气体产物在固体内向外扩散； •(5)气体产物在气相内向外扩散。
•4.3.3 速率微分式
•界面化学反应速率： •产物层内扩散速率：
•（Ⅰ） •（Ⅱ）
•（Ⅲ）
•限制环节是内扩散 •限制环节是界面反应
•4.3.3 速率积分式
•固相反应物摩尔速率式：
•限制环节是界面反应 •限制环节是内扩散
•以反应度R或穿透度f表示速率式
•反应度（转化率） ：矿球已反应了的百分数，R表示 。
影响。
•小结
• ◎当不同的因素发生变化时，对此扩散及反应的速率有不同程度地增 大或减弱的作用，相应地能使过程的控制环节发生改变。
• ◎如果由实验研究化学反应的机理时，必须在实验中创造条件，使整 个过程位于动力学范围内。
•☆在绝大多数的情况下，界面化学反应的活化能远比扩散的活化能高。 •☆低温下过程受化学反应速率的限制，高温下受传质过程限制。
●宏观动力学研究的反应类型
➢均相反应：气相反应；液相反应。 ➢多相反应：反应在两相界面上进行。
•●多相反应发生在体系的相界面上，反应三个环节
• (1)反应物对流扩散到反应界面上； • (2)在反应界面上进行化学反应； • (3)反应产物离开反应界面向相内扩散。
• 1 •化学反应的速 •1.1 基元反应及率质量作用定律
●流体的物理性质
•4.3 气—固相反应的动力学模型
•气—固相反应类型: ●固体(Ⅰ)=固体(Ⅱ)+气体 碳酸盐、硫化物、氧化物的分解 ●固体(Ⅰ)+气体(Ⅰ)=固体(Ⅱ)+气体(Ⅱ) 氧化物间接还原
•4.3.1 未反应核模型(收缩核模型)
●气—固相反应的动力学曲线－反应速度随时间的变化曲 线 ●气—固相反应的动力学曲线的特点
•
是由分子扩散和流体的分子集团的整体运动(即对流运动)，
•
使其内的物质发生迁移。
•扩散通量或物质流或称传质速率：单位时间内，通过单位截面积的物质的
•
量(mol)称为该物质的，单位mol/(m2.s)，
•扩散流：单位时间通过某截面积的物质的量，单位mol/s。
•2.1 分子扩散及扩散系数
•2.1.1 Fick第一定律－稳态扩散的规 律●稳态扩散的特点
•穿透度：矿球半径改变的分数 •二者关系：
•限制环节是界面反应 •限制环节是内扩散
•4.4 反应过程速率的影响因素
•●温度
•低温下，界面反应是限制环节， •在高温下，扩散是限制环节。
•●固相物的孔隙度
• ▲固体反应物是致密的，采用未反应核模型计算 。 • ▲固体反应物的孔隙度高，孔隙又是开口的，构成了
•————————————————————
•方法一：查 图
•方法二：查表
•用内插法求得 ：
•★ •反应度：矿球已反应了的分数。
•边界层理论示意图
表面更新理论示意图
•双模理论示意图
•气－固相反应的动力学曲线
•区域化学反应示意图
•均相形核示意图
•非均相形核示意图
•4.5 速率限制环节的确定方法
•4.5.1 利用测定的活化能估计法
•反应物浓度为1单位或者浓度梯度为1的速率
• ●由直线的斜率求得的活化 能就是限制环节的活化能。
• ●如果直线在某温度发生转 折，说明限制环节通过该温 度后有改变。
• ●一般来说，若反应为2级 ，活化能又很大，界面反应 是限制环节。若反应为1级 ，活化能又比较小，扩散是 限制环节。
●物质在边界层发生化学反应
●生成物离开反应界面扩散到Ⅱ相
•4.2.2 反应过程的速率范围
●过程处于动力学范围， 化学反应是速率的限制环节，一般在低温下。
•界面浓度等于相内浓度
●过程处于扩散范围， 扩散是反应的限制环节，一般高温下。•界面浓度等于平衡浓度
●一般情况下，过程处于过渡范围。
•4.2.3 反应速率的影响因素 ●温度
速度边界层： 浓度(扩散)边界 层:
有效边界层：
●用边界层理论求传质系 数
•扩散速率的微分式 :
•扩散速率的积分式 :
●用表面更新理论求传质系数
•表面更新理论(又称为溶质浸透模型)要点： •a 流体由许多体积元组成。 •b 体积元受流体对流作用,从体积内部向界面迁移, • 在相界面上停留时,与之发生非稳态的扩散，经 • 短时间后离开相界面，迁入流体内部,让位于另 • 一个体积元。 •c 扩散层厚度远小于体积元厚度，组分向体积元内 • 的传质作为一维半无限扩散过程。
●一维非稳态扩散方程的 解
•例题：
•2.1.3 扩散系数D ● D与T的关系
气体中分子的D与T的关系：
液体、固体中分子的D与T的关系：
●气体在有孔隙的块状物质中的扩散系数
•2.2 对流扩散及传质系数
•2.2.1 对流扩散
•扩散分子的运动和流体的对流运动同时发生， 使物质从一个地区迁移到另一个地区的共同作用 。●边界层理论
•◇在动力学范围内进行的多相化学反应过程的特点是： • (1)反应速率与固体粒度及流体流速无关； • (2)反应速率随温度的升高增加得较快。
•△外扩散是限制环节的特点是： • (1)扩散速率主要与流速有关，而与固体的孔隙度及粒度无关； • (2)扩散速率与温度的关系比较小，且扩散阻力与时间无关。
•▽外扩散是限制环节的特点是： • (1)扩散速率与固体孔隙度有很大关系，而与流速无关； • (2)扩散阻力随时间而增加。
• 5 •新相核形成的动力学
•5.1 均相形核动力学
•5.1.1 在什麽情况下，ΔGV < 0 ？
•一般情况下，利用等温方程：
•5.1.2 临界半径
•活化过程的活化能
•5.2 非均相形核动力学
•5.3 冶金中的应用实例
•误差函数曲线 图
•有一个钢件，含碳量为0.2%，980℃时用CO渗碳： 2CO=[C]+CO2。若渗碳反应平衡时，钢件表面含碳量为1% ，求渗碳3小时，距钢件0.05cm表面处的含碳量。
•4.1.2 由稳定态建立动力学方程
•中间物质B的浓度恒定
•利用稳定态原理建立反应的动力学方程时， •可以消去各环节速率式中出现的界面浓度项 。
•【例题】 对于反应： •界面反应速率： •扩散速率：
•在稳定状态下：
•4.2 液-液相反应的动力学模型－双膜理论
•4.2.1 组成环节及速率方程的导出 ●物质在Ⅰ相扩散到边界
扩散方向上浓度梯度为常数
任何垂直于扩散方向的扩散通量为常数
任何一点的浓度不随时间变化 ● Fick第一定律表达式
•2.1.2 Fick第二定律－非稳态扩散的速度方程 ●非稳态扩散的特 扩散方点向上浓度梯度不为常数
任何垂直于扩散方向的扩散通量不为常 数
●任Fi何ck一第点二的定浓律度表随达时式间变化
•4.1.1 稳定态原理
•在与环境交换能量及物质的敞开体系内，组分的质量在某 时间的变化是由于内部的化学反应及参加反应的物质经过 体系—环境界面转移促成的。当维持引入的物质的量与其 消耗的量达到相等时，就可建立过程的稳定状态，而使过 程在稳定态中进行。
•过程处于稳定态时各环节速率相等， •反应速率不随时间而变化。
• 2 •扩散传质、对流传质的速 率
•扩散：是体系中物质自动迁移、浓度变均匀的过程。
•自扩散（本征扩散）：纯物质体系中的扩散是同位素的浓度不同，发生熵变。
•互扩散或化学扩散：当溶液中有浓度梯度存在时，发生的扩散。
•
是一种原子在其他种作为基体的原子中的相对扩散。
•对流传质或紊流湍动传质：在流动体系中出现的扩散。
贯穿于固体整个体积内的细微通道网络，气体能沿这 些通道扩散，除了固体的宏观表面外，还有内部孔隙 的微表面也是反应的界面，使反应成体积性的发展。 总反应的速率用多孔体积反应模型描述。 • ▲固相生成物的孔隙特性直接影响气—固相反应的有 效扩散系数 。 • ▲由于反应中固相反应物和其生成物的体积有变化， 在推导其速率方程中，应对矿球的最初半径进行修正 ，引入固相生成物体积变化的修正系数 。
•4.5.2 搅拌强度改变法
•当一个反应的速率受温度的影响不大，而增加流体的搅拌 强度能使反应速率迅速增加，扩散是限制环节。 •进—步改变影响各组分扩散速率的其他条件，确定哪一个 组分的扩散是限制者。
•4.5.3 假设的最大速率法
•分别计算界面反应和参加反应的各物质扩散的最大连率 •（即在所有其他环节不呈现阻力时，该环节的速率即最大）， •其中速率最小者，是总反应过程的限制环节。
•●用反应物或生成物浓度随时间的变化表示。
•●转化速率或反应的进度（ξ或J）定义
•1
•●（基于浓度的）反应速率
•V是常数时
•1.3 基元反应的速率方程
反应 类型
微分式
积分式
•零 级 •反 应
•一 级 •反 应
•二 级 •反 应
•n级 •反 应
•1
半衰期
•1
•1.4 反应级数的确定方法
●代入公式法：一般只用于基元反应 。 ●作图法：常用此法。 •考察●是半否衰为期一法级：反应
•用表面更新理论求传质系数：
• 3 •吸附化学反应的速率
•气体在相界面上的吸附分为两种： ●化学吸附：有化学键形成，吸附活化能在80KJ以上。 ●物理吸附：仅有范德华力作用，吸附活化能20KJ在以下
。•3.1 朗格谬尔吸附等温式
Baidu Nhomakorabea
•3.2 讨论
•3.3 冶金中的应用
•H2还原FeO
•吸附 •化学反应 （最慢） •脱附
•1.1.1 基元反应 •反应物分子在碰撞过程中一步能生成生成物 的
•1.1.2•反质应量，作是用反定应律的最基本类型。
•基元反应的速率与反应物的浓度积成正比。
•1
•1.1.3 化学反应的级 数●基元反应：级数等于反应物的化学计量数之和。
•1级 1个分子的反 应•2级 2个分子的反应 •3级 3个分子的反 ●非基元反应：反应只表应示总的结果。
•●固相物的粒度及形状
•在生产上，应根据矿石结构的性能，选择适当的粒度。 •矿料比较致密时，要选择较小的粒度。 •过小的粒度（如粉料）也不适宜，会妨碍炉料的透气性。
•●流体流速
• ▲在对流运动的体系内，传质系数随着流体的流速而增加。 • ▲在扩散范围，流速增加能使扩散环节速率增大，从而使整
个过程的速率加快。 • ▲流速增加对界面化学反应成为限制环节的过程的速率没有
•a 若反应由若干基元反应组成，其中有一个基元 • 反应的速率特别慢，则总反应速率等于最慢基 • 元反应的速率。 •b 若几个反应均较慢，总反应速率由这几个较慢 • 反应共同确定，反应级数可能是分数、小数或 • 整数。
•1 •1.1.4 平衡常数与化学反应速率常数的关系
•1
•1.2 化学反应速率的表示方法
•1
●利用反应速率的微分式求反应级数 。
●反应速率常数式
✓Ea很大的反应，升高温度，k值增加得很显著； ✓Ea值小的反应，升高温度，k值增加得不显著
●活化能的物理意义
✓活化能表示活化分子超出反 应分子平均能量的能量。
✓恒容条件下 ✓恒压条件下
•1
•1.5 可逆反应的速率式
•1
•1.6 多相化学反应的速率式
[教育]冶金原理冶金动力学 基础
• 0 •前 言
•●热力学及动力学研究的内容
➢反应的可能性及限度：热力学 ➢反应的速率和机理：动力学
●动力学的分类
➢ 微观动力学：只研究化学反应的机理及速率，从分子、 离子角度。
➢ 宏观动力学：在微观动力学基础上，考虑了传热传质等 过程的总的化学反应速率及机理。
•0
•钢液中氮的溶解 •吸附成为速率的限制环节
•（Ⅰ） •（Ⅱ） •（最慢） •（Ⅲ）
•在一定温度下，氮在铁液中的溶解速率与氮的分 压及界面上未被占据的活性点数成正比。
• 4 •反应过程动力学方程的建立
•4.1 反应过程动力学方程建立的原则
•热力学根据反应中的平衡态，建立温度、压力及浓度之间的数学关系式； •动力学根据反应过程中出现的稳定态或准稳定态，导出动力学方程。
•4.3.2 区域化学反应(又称局部化学反应)
●定义：沿固体内部相界面附近区域发展的反应 。 ●组成环节:
•(1)气体在气相内的扩散，主要是通过边界层的扩散 • —外扩散； •(2)气体在固相内的扩散（已还原层的扩散） • — 内扩散； •(3)界面化学反应； •(4)气体产物在固体内向外扩散； •(5)气体产物在气相内向外扩散。
•4.3.3 速率微分式
•界面化学反应速率： •产物层内扩散速率：
•（Ⅰ） •（Ⅱ）
•（Ⅲ）
•限制环节是内扩散 •限制环节是界面反应
•4.3.3 速率积分式
•固相反应物摩尔速率式：
•限制环节是界面反应 •限制环节是内扩散
•以反应度R或穿透度f表示速率式
•反应度（转化率） ：矿球已反应了的百分数，R表示 。
影响。
•小结
• ◎当不同的因素发生变化时，对此扩散及反应的速率有不同程度地增 大或减弱的作用，相应地能使过程的控制环节发生改变。
• ◎如果由实验研究化学反应的机理时，必须在实验中创造条件，使整 个过程位于动力学范围内。
•☆在绝大多数的情况下，界面化学反应的活化能远比扩散的活化能高。 •☆低温下过程受化学反应速率的限制，高温下受传质过程限制。