第二章-溶液热力学-冶金物理化学课件.ppt

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1、PhysicalChemistryofMetallurgy第二章 溶液热力学冶金过程涉及多种溶液：高温冶金过程在熔融的反应介质中进行，如炼钢、铝电解、粗铜的火法精炼等；产物或中间产品为熔融状态物质，如高炉炼铁、硫化铜精矿的造锍熔炼等；溶液热力学溶液组成表示方法：物质的量浓度：molm-3；质量摩尔浓度：molkg-1；摩尔分数：；质量分数：；质量浓度；kgm-3。溶液热力学容量性质与强度性质1 物理化学基础容量性质：n 一、偏摩尔性质 当组元i的物质的量发生变化时，Y的变化：容量性质有相应公式：偏摩尔自由能偏摩尔自由熵偏摩尔自由焓1 物理化学基础二、集合公式和G-D公式集合公式：对1摩尔溶液：

2、G-D公式：恒T，P下，对式 积分可得：将集合公式微分：1 物理化学基础1 物理化学基础定义:定温定压下，稀溶液中溶剂的蒸气压等于 纯溶剂的蒸气压与摩尔分数的乘积。a、拉乌尔定律（Raoultslaw）定义:稀溶液中，挥发性溶质的平衡分压与其在 溶液中的摩尔分数成正比。b、亨利定律（Henryslaw）K:比例系数。与溶质、溶剂性质有关。三、基本定律1 物理化学基础定义:一定温度下，气体在金属中溶解达平衡，该气体 分压的平方根与其质量分数表示的溶解度成正比。C、西华特定律（Sievertslaw）适用于溶解在金属中离解为原子的情况；K为平衡常数，随温度变化。三、基本定律1 物理化学基础b、稀溶

3、液（Weaksolution）四、溶液类型1特征：溶剂化学势组元B（溶质）的标志化学势。浓度异，表达式异。2稀溶液的s-l平衡（凝固点下降）凝固点：平衡Tm，由相图析出固相，饱和溶解度（1）压力对饱和溶解度的影响：以 为例发生可逆变化：(A)1 物理化学基础（2）温度对溶解度的影响恒P，（A）式变为所以，式中，Hm1mol组元A在温度T的熔化热。若CP=0，则1 物理化学基础（）析出固熔体（b）、（c）图中l）恒P、T发生微小变化，即s、l均所以，移项得：1 物理化学基础若,与（1）思路同，可得（）应用估算合金钢的凝固点 对于合金钢和碳素钢中的元素，由于含量低，所以可近似按稀溶液处理。当%B0

4、或MAMB时1 物理化学基础Chipman根据k值，计算出一些元素每加入1%降低铁的凝固点数值。故，各种碳素钢、合金钢的凝固点近似估算公式为：式中，TB每1%B元素使Fe凝固点下降的数值；%B合金元素B的质量百分数浓度。表1.1各种合金元素的TB合金元素B W Al B C Co Cr Cu MnChipman 1.0 5.1 100 90.0 1.7 1.8 2.6 1.7新参考数值 0.5 2.7 10.2 8.2 1.7 1.5 4.5 3.8合金元素B Mo Ni P S Si Ti V Chipman 1.5 2.9 28.0 40.0 6.2 17.0 1.3 新参考数值 1.7

5、3.6 46.1 55.6 13.6 13.9 2.1 1 物理化学基础 这里的差别主要取决于、l两相%B、%Bl；再者（1-17）中不是1000，而是981.5例：求1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的凝固点。解：这类钢成分0.01%C,18%Cr,9%Ni,0.8%Ti依Chipman数据,Tm=1809-1.818+900.01+2.99+170.8=1736K依新参数Tm=1809-1.518+820.01+3.69+13.90.8=1738K 两者差别不大，但有的元素（P、S、Si）两种数据相差较远。1 物理化学基础PhysicalChemistryofMetallurgy第二章 溶液

6、22.实实际际溶溶液液一、实际溶液一、实际溶液一、实际溶液一、实际溶液二、活度的标准态二、活度的标准态二、活度的标准态二、活度的标准态二、活度的标准态二、活度的标准态二、活度的标准态二、活度的标准态二、活度的标准态二、活度的标准态三种标准态的活度值的比较（一）三种标准态的活度值的比较（一）二、活度的标准态三种标准态的活度值的比较（二）三种标准态的活度值的比较（二）0 1二、活度的标准态标准态：纯物质，拉乌尔定律基准。浓度表示方法 活度 活度系数实际溶液的三种范围的活度及活度系数xi0 xi1 0 xi1实际溶液的三种范围的活度及活度系数（一）实际溶液的三种范围的活度及活度系数（一）二、活度的标准态39标准态：假想纯物质，亨利定律基准。浓度表示方法 活度 活度系数实际溶液的三种范围的活度及活度系数xi0 xi1 0 xi1实际溶液的三种范围的活度及活度系数（二）实际溶液的三种范围的活度及活度系数（二）二、活度的标准态实际溶液的三种范围的活度及活度系数（三）实际溶液的三种范围的活度及活度系数（三）标准态：质量1%溶液，亨利定律基准。浓度表示方法 活度 活度系数实际溶液的三种范围的活度及活度系数xi0 xi1 0 xi1二、活度的标准态二、活度的标准态