冶金热力学PDF电子书下载

1气体 1

1.1 理想气体 1

1.1.1 纯组元理想气体的热力学性质 1

1.1.2 混合理想气体的热力学性质 1

1.2 真实气体 2

1.2.1 真实气体的化学势 2

1.2.2 纯气体逸度的计算方法 3

1.3 真实混合气体 5

1.3.1 真实混合气体中组元的化学势 5

1.3.2 路易斯-兰德尔规则 6

1.3.3 标准状态 6

习题与思考题 7

2溶液 8

2.1 溶液组成的表示方法 8

2.1.1 物质的量浓度 8

2.1.2 质量摩尔浓度 8

2.1.3 物质的量分数（又称摩尔分数） 9

2.1.4 质量分数 9

2.1.5 质量浓度 9

2.1.6 溶质i的摩尔比 9

2.2 偏摩尔热力学性质 10

2.2.1 偏摩尔性质 10

2.2.2 偏摩尔性质间的关系 11

2.2.3 热力学性质的计算 13

2.3 相对偏摩尔热力学性质 17

2.3.1 相对偏摩尔性质 17

2.3.2 混合热力学性质 18

2.3.3 由已知组元的相对偏摩尔性质计算其他组元的相对偏摩尔性质 20

2.4 理想溶液和稀溶液 21

2.4.1 拉乌尔定律 21

2.4.2 亨利定律 21

2.4.3 西华特定律 22

2.4.4 理想溶液 23

2.4.5 稀溶液 23

2.4.6 化学势的通用形式 24

2.5 实际溶液 24

2.5.1 活度 24

2.5.2 标准状态 25

2.5.3 活度与温度、压力的关系 27

2.5.4 活度计算实例 27

2.6 活度标准状态的转换 29

2.6.1 a R i与a H i（x）的关系 29

2.6.2 a H i（x）与a H i（w）的关系 30

2.6.3 f i（x）与fi（w）的关系 32

2.6.4 a R i与a H i（w）的关系 32

2.6.5 a H i（x）与a H i（b）和a H i（c）的关系 32

2.7 溶液中组元的活度相互作用系数 33

2.7.1 组元的活度相互作用系数 33

2.7.2 相互作用系数间的关系 36

2.7.3 应用 38

2.8 同一浓度和同一活度组元相互作用系数 40

2.8.1 同一浓度法组元相互作用系数 40

2.8.2 同一活度法组元相互作用系数 41

2.8.3 ai恒定条件下xi与其他组元的关系 42

2.8.4 组元相互作用系数的测定 42

2.9 超额热力学性质 44

2.10 由一个组元的活度求其他组元的活度 46

2.10.1 二元系 46

2.10.2 三元系 48

2.10.3 n（＞3）元系 49

2.11 活度的测定 50

2.11.1 蒸气压法 50

2.11.2 化学平衡法 51

2.11.3 分配平衡法 55

2.11.4 电动势法 57

2.12 正规溶液、似正规溶液模型及亚正规溶液模型 58

2.12.1 正规溶液 58

2.12.2 S-正规溶液和似晶格模型 59

2.12.3 似正规溶液模型 69

2.12.4 亚正规溶液模型 71

习题与思考题 72

3吉布斯自由能变化及应用 73

3.1 吉布斯自由能变化 73

3.2 标准吉布斯自由能变化的计算 74

3.2.1 利用物质的标准生成吉布斯自由能计算 74

3.2.2 利用化学反应的△ H？m和ΔS？m计算 74

3.2.3 利用吉布斯-亥姆霍兹公式计算 75

3.2.4 二项式法 76

3.2.5 利用已知化学反应的△G？m计算 76

3.2.6 自由能函数法 77

3.3 溶解自由能 79

3.3.1 固体溶入液体 79

3.3.2 液体溶入液体 82

3.3.3 气体溶入液体 84

3.3.4 气体在固体中的溶解 87

3.3.5 液体在固体中的溶解 90

3.3.6 固体在固体中的溶解 93

3.4 溶液中的组元参加的化学反应的吉布斯自由能变化 96

3.5 化学反应吉布斯自由能变化的应用 98

3.5.1 确定初始反应温度和体系内的压力 98

3.5.2 判断化合物的稳定性 99

3.5.3 氧势图及其应用 102

3.5.4 化学平衡与相平衡的关系 106

3.6 同时平衡 110

3.6.1 化学反应的进度 110

3.6.2 多个化学反应同时共存的体系 111

3.7 平衡移动原理的应用 113

3.7.1 改变温度 113

3.7.2 改变压力 114

3.7.3 改变活度 114

3.8 标准吉布斯自由能变化的实验测定 115

3.8.1 化学平衡法 115

3.8.2 电化学方法 116

习题与思考题 118

4熔渣 119

4.1 熔渣结构及相关的理论模型 119

4.1.1 熔渣的离子理论和碱度表示法 119

4.1.2 分子理论简介及碱度表示法 123

4.2 熔渣的理论模型 124

4.2.1 完全离子溶液模型 124

4.2.2 正规溶液模型 127

4.2.3 弗路德模型 131

4.2.4 麻森模型 132

4.3 熔渣的氧化能力 133

4.3.1 熔渣氧化能力的表示 133

4.3.2 熔渣中氧化亚铁活度的测量 136

4.3.3 溶渣中氧化亚铁活度的计算 137

4.4 熔渣的去硫能力 138

4.4.1 硫在渣中的存在形态 138

4.4.2 硫化物容量和硫酸盐容量 139

4.5 熔渣的去磷能力 143

4.5.1 碱性渣氧化去磷 143

4.5.2 还原去磷 143

4.5.3 磷酸盐容量和磷化物容量 144

4.5.4 去磷平衡和光学碱度 146

4.6 熔渣中组元活度的实验测量 147

4.6.1 SiO2活度 147

4.6.2 CaO活度 149

4.6.3 MnO活度 150

4.6.4 P2O5活度 152

4.7 气体在渣中的溶解 154

4.7.1 水蒸气在渣中的溶解 154

4.7.2 氮在渣中的溶解 155

4.8 熔渣的物理化学性质 156

4.8.1 渣的熔化温度 156

4.8.2 熔渣的黏度 157

4.8.3 熔渣的表面和界面性质 160

4.8.4 熔渣的导电、导热和密度 163

4.9 渣的相图 165

4.9.1 与炼钢渣相关的二元系相图 165

4.9.2 与炼钢渣相关的三元系相图 167

4.9.3 与炼铁渣相关的二元系相图 168

4.9.4 与炼铁渣相关的三元系相图 170

习题与思考题 171

5熔锍 173

5.1 熔锍的组成、结构和模型 173

5.1.1 熔锍的组成 173

5.1.2 熔锍的结构 173

5.1.3 熔锍的模型 173

5.2 熔锍的物理化学性质 176

5.2.1 熔锍的密度 176

5.2.2 熔锍的摩尔体积 177

5.2.3 熔锍的电导率 179

5.2.4 熔锍的表面张力和界面张力 180

5.2.5 熔锍中硫的蒸气压 182

5.3 熔锍的活度 184

5.3.1 熔锍中组元活度的测量 184

5.3.2 二元系Ni-S的活度 188

5.3.3 三元系Cu-Ni-S的活度 189

5.3.4 四元系Cu-Ni-Fe-S的活度 191

5.3.5 熔锍中氧化铁的活度 192

5.4 熔锍的化学反应 194

5.4.1 冰铜和氧的反应 194

5.4.2 冰镍和氧的反应 196

5.4.3 FeS-Cu2S-Ni3S2和氧的反应 198

5.5 锍的相图 200

5.5.1 锍的二元系相图 200

5.5.2 锍三元系相图 202

习题与思考题 204

6相图 206

6.1 二元相图的基本类型 206

6.1.1 概述 206

6.1.2 二元相图的类型 206

6.1.3 相变反应的类型 209

6.2 几个典型的二元相图 210

6.2.1 Fe-O二元相图 210

6.2.2 Fe-C二元相图 212

6.2.3 CaO-SiO2二元系 213

6.3 三元相图的一般原理 215

6.3.1 概述 215

6.3.2 浓度三角形 217

6.3.3 浓度三角形中各组元浓度关系 217

6.4 三元相图的基本类型 219

6.4.1 三元相图的类型 219

6.4.2 基本类型的三元相图分析 220

6.5 实际相图及其应用 232

6.5.1 复杂相图的分析方法 232

6.5.2 CaO-Al2O3-SiO2相图 232

6.5.3 CaO-FeOn-SiO2相图 238

6.5.4 Cu-Fe-S相图与冰铜熔炼 242

6.6 由相图计算活度 246

6.6.1 由二元相图计算活度 246

6.6.2 由三元相图计算活度 253

习题与思考题 263

7相变 264

7.1 熔化 264

7.1.1 纯物质的熔化 264

7.1.2 具有最低共熔点的二元系熔化过程的热力学 266

7.1.3 具有最低共熔点的三元系熔化过程的热力学 271

7.2 凝固 277

7.2.1 纯物质的结晶 277

7.2.2 具有最低共熔点的二元系凝固过程的热力学 287

7.2.3 具有最低共熔点的三元系凝固过程的热力学 291

7.3 固态相变 296

7.3.1 固态相变的类型 296

7.3.2 固态相变的热力学性质 297

7.3.3 固态相变的热力学 299

7.3.4 固相形核 300

7.3.5 纯固态物质相变的热力学 302

7.3.6 具有最低共晶点的二元系降温过程相变的热力学 303

7.3.7 具有最低共晶点的三元系降温过程相变的热力学 309

7.3.8 具有最低共晶点的二元系升温过程相变的热力学 316

7.3.9 具有最低共晶点的三元系升温过程相变的热力学 320

7.3.10 几种典型固态相变的热力学 326

习题与思考题 341

8冶金过程热力学分析范例 342

8.1 燃烧反应 342

8.1.1 C-O体系的热力学分析 342

8.1.2 C-H-O体系的热力学分析 344

8.2 铁液中的碳-氧反应 345

8.3 钢液的脱氧反应 349

8.3.1 沉淀脱氧原理 349

8.3.2 脱氧产物组成 351

8.3.3 脱氧反应平衡的相关系图 353

8.3.4 复合脱氧 354

8.4 液态Cu-S-O体系的等温反应 356

8.5 氧化锌的碳热还原 360

8.6 五氧化二铌碳热还原 362

8.7 二氧化硅与碳的反应 365

8.8 金属硫化物的氧化焙烧 368

8.9 钢液中氢的主要来源 370

8.10 铁水用CaO或CaC2炉外脱硫 372

8.11 铁水中钛的浓度 374

8.12 几种金属的脱氧能力 376

8.12.1 铈的脱氧能力 376

8.12.2 锆的脱氧能力 377

8.12.3 钙的脱氧能力 378

8.13 不锈钢的Ar-O精炼 379

8.14 TiO2加碳氯化反应的平衡气相组成 382

习题与思考题 385

参考文献 386