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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