冶金热力学MetallurgicalThermodynamics课件.ppt
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1、2019年5月1日12时14分,冶金热力学 Metallurgical Thermodynamics,主讲:吴永全 上海大学现代冶金及材料制备国家重点实验室培育基地,研究生课程冶金热力学,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 上次课的内容补充和问题回答,1). 关于多维空间描述的问题,所谓n维线性空间,就是在此空间中存在最大的线性无关的向量数为n,任何n+1个向量都是线性相关的。,n维线性空间中的任意n个线性无关的向量可以组成该空间中的一组基,且该空间中的所有向量都可以用这组基进行线性表示。,其中,数组(x1,x2,xn)称为向量X在基组1,2, n下的坐标 。,2019年5月1日12时
2、14分,冶金热力学 上次课的内容补充和问题回答,2). 为什么不用n维坐标+1维时间的空间来代替n维坐标+n维速度空间呢?这样省掉的n-1维速度维可以用坐标对时间维的导数得到!,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 上次课的内容补充和问题回答,2). 为什么不用n维坐标+1维时间的空间来代替n维坐标+n维速度空间呢?这样省掉的n-1维速度维可以用坐标对时间维的导数得到!,设X是一个非空集,f是一个法则或对应规律,它使X中的每个元素x对应于一个数f(x),则称f是定义在X上的函数。,n维坐标+n维速度空间:,(x1,x2,xn,v1,v2,vn),一个E值,n维坐标+1维时间空间:,(x1
3、,x2,xn,t),无数E值,E不能被定义为n维坐标+1维时间空间的函数,?,n维坐标+n维速度空间,n维坐标+1维时间空间,完备集,非完备集,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 授课内容,授课内容,统计热力学基础,物理化学基础,冶金热力学,统计热力学基础,物理化学基础,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 参考书目,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 概论,物理:,化学:,物理化学:,化学物理:,物理化学,统计力学,热力学,量子力学,宏观,微观,沟通,化学动力学,化学热力学,结构化学,变化的极限,变化的内因,变化的过程,原理、规律、过程,变化
4、、过程,用物理的理论和方法研究化学的一般性问题,将化学反应过程作为整体进行物理化的研究和说明,化学热力学,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 目录,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 气体的pVT性质,状态方程,一个体系的热力学描述可以有:压力p、体积V、温度T、密度、内能U,但是,一旦物质的量n确定,其中任何三个量,比如pVT,不可能独立取值,三者必然通过某个函数相关联:,这就是状态方程。,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 气体的pVT性质,理想气体状态方程,Pa,m3,mol,Jmol-1K-1,K,基本国际单位,辅助国际
5、单位,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 气体的pVT性质,理想气体状态方程,Pa,m3,mol,Jmol-1K-1,K,1). 分子本身必定不占有体积;,2). 分子间无相互作用。,几百几千个kPa,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 气体的pVT性质,道尔顿(Dalton)定律:混合气体的总压力等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生的压力的总和。,阿玛格(Amagat)定律:混合气体中各组分的分体积之和与总体积相等。,pi:组分i的分压,Vi:组分i的分体积,这两个定律都是理想气体状态方程在起作用,就是在其它热力学条件一定的前提下,剩
6、下的一个热力学性质只与物质的量成正比。,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 气体的pVT性质,实际气体的pVT性质,实际气体压缩因子:,甲烷在不同温度下的Z-p曲线,同一温度下不同气体的Z-p曲线,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 气体的pVT性质,实际气体的pVT性质,实际气体压缩因子:,甲烷在不同温度下的Z-p曲线,同一温度下不同气体的Z-p曲线,2). 曲线一般都有一个极小值存在,低压时,随压力增加,压缩因子降低;高压时,随压力增加,压缩因子增加。 说明:至少存在两个效果相反的因素影响着压缩因子与压力的关系。,3). 随着温度的增加,曲线的极
7、值点上升,并且到一定的温度以后,该极值点消失,整个曲线表现为压缩因子随压力增加的单调递增规律。,1). 压力趋向于0时,压缩因子都趋向于1,即:压力趋向于0时,所有气体都趋向于理想气体。,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 气体的pVT性质,实际气体的pVT性质,实际气体压缩因子:,甲烷在不同温度下的Z-p曲线,同一温度下不同气体的Z-p曲线,2). 曲线一般都有一个极小值存在,低压时,随压力增加,压缩因子降低;高压时,随压力增加,压缩因子增加。说明:至少存在两个效果相反的因素影响着压缩因子与压力的关系。,3). 不同气体的Z-p曲线不同,说明:气体分子的本身特性起作用,
8、包括气体分子的结构和相互作用。,1). 压力趋向于0时,压缩因子都趋向于1,即:压力趋向于0时,所有气体都趋向于理想气体。,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 气体的pVT性质,实际气体分子间的相互作用,Lennard-Jones双体势函数:,LJ势函数、BMH势函数,EAM势函数、FS势函数,van der Waals force,repulsive force,2019年5月1日12时14分,冶金热力学 物理化学基础 气体的pVT性质,实际气体分子间的相互作用,Lennard-Jones双体势函数:,van der Waals force,repulsive forc
9、e,范德华力:分子间力,包括色散力、诱导力和取向力。 In physical chemistry, the van der Waals force is the attractive or repulsive forces between molecules (or between parts of the same molecule) other than those due to covalent bonds or to the electrostatic interaction of ions with one another or with neutral molecules. Inc
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