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第8章 表面化学与胶体8．1 重要概念和规律1．比表面能与表面张力物质的表面是指约几个分子厚度的一层。
由于表面两侧分子作用力不同，所以在表面上存在一个不对称力场，即处在表面上的分子都受到一个指向体相内部的合力，从而使表面分子具有比内部分子更多的能量。
单位表面上的分子比同样数量的内部分子多出的能量称为比表面能(也称比表面Gibbs函数)。
表面张力是在表面上的相邻两部分之间单位长度上的相互牵引力，它总是作用在表面上，并且促使表面积缩小。
表面张力与比表面能都是表面上不对称力场的宏观表现，即二者是相通的，它们都是表面不对称力场的度量。
它们是两个物理意义不同，单位不同，但数值相同，量纲相同的物理量。
2．具有巨大界面积的系统是热力学不稳定系统物质表面所多余出的能量γA称表面能(亦叫表面Gibbs函数)，它是系统Gibbs函数的一部分，表面积A越大，系统的G值越高。
所以在热力学上这种系统是不稳定的。
根据热力学第二定律，在一定温度和压力下，为了使G值减少，系统总是自发地通过以下两种(或其中的一种)方式降低表面能γA:①在一定条件下使表面积最小。
例如液滴呈球形，液面呈平面；②降低表面张力。
例如溶液自发地将其中能使表面张力降低的物质相对浓集到表面上(即溶液的表面吸附)，而固体表面则从其外部把气体或溶质的分子吸附到表面上，从而改变表面结构，致使表面张力降低。
3．润湿与铺展的区别润湿和铺展是两种与固—液界面有关的界面过程。
两者虽有联系，但意义不同。
润湿是液体表面与固体表面相互接触的过程1因此所发生的变化是由固—液界面取代了原来的液体表面和固体表面。
润湿程度通常用接触角表示，它反映液、固两个表面的亲密程度。
当θ值最小(θ=0o)时,润湿程度最大，称完全润湿。
铺展是指将液体滴洒在固体表面上时，液滴自动在表面上展开并形成一层液膜的过程，因此所发生的变化是由固—液界面和液体表面取代原来的固体表面。
铺展的判据是上述过程的∆G:若∆G<0,则能发生铺展；若∆G≥0，则不能铺展。
气体吸附原理气体吸附是指气体分子在固体表面上附着的现象，它是一种重要的物理化学过程，广泛应用于化工、环保、能源等领域。
气体吸附原理是指气体分子在与固体表面相互作用时，通过吸附作用在固体表面上形成一层吸附层的过程。
气体吸附过程是一个复杂的物理化学过程，它受到多种因素的影响。
其中，最重要的是吸附剂的性质和气体分子的性质。
吸附剂的性质包括孔径大小、孔隙结构、化学成分等，而气体分子的性质则包括分子大小、极性、化学活性等。
这些因素共同作用，决定了气体在固体表面上的吸附行为。
气体吸附过程可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指气体分子与吸附剂表面之间的范德华力作用，它是一种弱相互作用力，通常发生在低温下。
而化学吸附则是指气体分子与吸附剂表面发生化学键结合的过程，它是一种强相互作用力，通常发生在高温下。
在气体吸附过程中，吸附剂的孔隙结构对吸附性能起着至关重要的作用。
孔隙结构可以影响吸附剂的比表面积、孔体积和孔径分布等参数，从而影响气体分子在吸附剂表面上的扩散和吸附速率。
通常情况下，孔径越小，吸附剂的比表面积和孔体积越大，气体分子在其表面上的吸附性能也越好。
此外，气体分子的性质也对气体吸附过程产生重要影响。
一般来说，分子大小越小、极性越大、化学活性越高的气体分子，其在固体表面上的吸附性能也越好。
这是因为这些气体分子更容易与吸附剂表面发生相互作用，从而形成稳定的吸附层。
在工业应用中，气体吸附技术被广泛应用于气体分离、气体储存、气体检测等领域。
例如，在天然气净化过程中，气体吸附技术可以有效去除天然气中的杂质气体，提高天然气的纯度。
在气体储存领域，气体吸附技术可以将气体分子吸附到多孔吸附剂中，实现气体的高效储存和释放。
总之，气体吸附原理是一个复杂而重要的物理化学过程，它受到多种因素的影响。
通过深入研究气体吸附原理，可以更好地理解气体分子在固体表面上的吸附行为，为气体吸附技术的应用和发展提供理论基础和技术支持。
(1)化学反应速率可以表为dtdC r A A ±=,前提是▁▁▁▁。
(2)固体催化剂的主要组成有▁▁▁▁▁▁，▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁(3)多孔性球形颗粒10克，半径1cm ，系由密度为4.0克／cm 3的材料制成。
则孔容积Vg=▁▁▁▁▁ ,孔隙率θ=▁▁▁ 假密度ρ=▁▁▁(4)气相反应A ＋3B →2C ，则δA = ▁▁▁ δΒ= ▁▁▁(5)F(0)= ▁▁▁,F(∞)＝▁▁▁，⎰∞=0)(dt t E ▁▁▁,(6)Thiele 模数φ的定义是▁▁▁▁▁内扩散效率因子ζ和φ的关系（φ大于5）是：▁▁▁▁▁▁(7)气固相催化反应器主要分为▁▁▁▁▁和▁▁▁▁两大类。
其中，如果根据气体流动方向，又可以分为▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁(8)一级不可逆反应，D L =1.5×10-9m 2/s ，k L =10-4m/s ，则关于反应速率常数k ，当▁▁▁▁▁时相当于快反应，当▁▁▁▁▁时属于慢反应。
(9)快速的气液反应是指▁▁▁▁的反应，这时反应区主要在▁▁▁▁，工业上可选用▁▁▁▁▁反应器；缓慢气液反应是指▁▁▁▁▁▁的反应，这时反应区主要在▁▁▁▁，工业上可选用▁▁▁▁▁▁反应器。
瞬间反应是指▁▁▁▁▁的反应，适用的反应器有▁▁▁▁▁▁▁。
(10)环流反应器是 ▁▁▁▁▁▁▁▁的一种。
根据环流的方式不同，可以分为▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁两种；根据环流的动力不同，可以分为▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁两种。
(11)空间速度是指▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁接触时间是指▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁(12)测定逗留时间分布的实验通常有▁▁▁▁法和▁▁▁▁▁法第一章 绪论1. 化学反应工程是一门研究______________的科学。
（化学反应的工程问题）2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。
（化学反应、工程问题）3. _______是化学反应工程的基础。
第17章锻造成形过程中的缺陷及其防止方法§17.1 钢锭和钢材中的缺陷及其防止方法一、钢锭的缺陷钢锭有下列主要的缺陷：（1）缩孔和疏松钢锭中缩孔和疏松是不可避免的缺陷，但它们出现的部位可以控制。
钢锭中顶端的保温冒口，造成钢液缓慢冷却和最后凝固的条件，一方面使锭身可以得到冒口中钢液的补缩，另一方面使缩孔和疏松集中于此处，以便锻造时切除。
（2）偏析钢锭中各部分化学成分的不均匀性称为偏析。
偏析分为枝晶偏析和区域偏析两种，前者可以通过锻造以及锻后热处理得到消除，后者只能通过锻造来减轻其影响，使杂质分散，使显微孔隙和疏松焊和。
（3）夹杂不溶于金属基体的非金属化合物称为夹杂。
常见的夹杂如硫化物、氧化物、硅酸盐等。
夹杂使钢锭锻造性能变化，例如当晶界处低熔点夹杂过多时，钢锭锻造时会因热脆而锻裂。
夹杂无法消除，但可以通过适当的锻造工艺加以破碎，或使密集的夹杂分散，可以在一定程度上改善夹杂对锻件质量的影响。
（4）气体钢液中溶解有大量气体，但在凝固过程中不可能完全析出，以不同形式残存在钢锭内部。
例如氧与氮以氧化物、氮化物存在，成为钢锭中夹杂。
氢是钢中危害最大的气体，它会引起“氢脆”，使钢的塑性显著下降；或在大型锻件中造成“白点”，使锻件报废。
（5）穿晶当钢液浇注温度较高，钢锭冷却速度较大时，钢锭中柱状晶会得到充分的发展，在某些情况下甚至整个截面都形成柱状晶粒，这种组织称为穿晶。
在柱状晶交界处（如方钢锭横截面对角线上），常聚集有易熔夹杂，形成“弱面”，锻造时易于沿这些面破裂。
在高合金钢锭中容易遇到这种缺陷。
（6）裂纹由于浇注工艺或钢锭模具设计不当，钢锭表面会产生裂纹。
锻造前应将裂纹消除，否则锻造时由于裂纹的发展导致锻件报废。
（7）溅疤当钢锭用上注法浇注时，钢液冲击钢锭模底而飞溅到钢锭模壁上，这些附着的溅沫最后不能和钢锭凝固成一体，便成溅疤。
溅疤锻造前必须铲除，否则会形成表面夹层。
二、轧制或锻制的钢材中的缺陷轧制或锻制的钢材中往往存在如下缺陷：（1）裂纹和发裂裂纹是由于钢锭缺陷未清除，经过轧制或锻造使之进一步发展造成的。
第17章大气成分测量17.1 概述本指南中本章的主要目的是，介绍测量大气成分中不同组分的专门化仪器和方法，并侧重于那些能引起污染的人为组分。
此类测量通常与本指南前面各章中介绍的基本气象要素的测量紧密关联。
测量这些成分的主要目的是为了研究气候变化、提出有效措施以减轻对环境的负面影响并直接保护人类的健康。
世界气象组织（WMO）已建立了全球大气监测网（GAW），来协调由WMO成员国实施的大气污染测量。
GW A计划综合了大量的监测和研究活动，涉及大气化学和物理特性的测量。
它作为早期的预警系统，检测大气中温室气体、臭氧层、空气污染物的长距离传输、降水的酸性和毒性、气溶胶大气负荷的进一步变化。
经WMO执行委员会批准，由GAW自1989年6月起加强并协调WMO自1950年开始的环境数据收集计划。
GAW吸收了全球臭氧观测系统（GO3OS）、背景空气污染监测网（BAPMoN）及其它较小的网络。
GAW为全球的监测和数据评估提供框架设计、标准、相互校准和数据收集系统。
测定的主要变量有：（a）温室气体：包括二氧化碳、氟氯烃、甲烷和氧化亚氮；（b）臭氧：包括地面臭氧、臭氧柱总量、垂直廓线和前体物气体；（c）辐射和光学厚度或大气透明度：包括浑浊度、太阳辐射、紫外B辐射、能见度、大气气溶胶颗粒总负荷、水汽；（d）沉降的化学组分：包括硫和氮的化合物的干、湿沉降、重金属（随降水）的湿沉降；（e）反应性气体种类：包括二氧化硫和还原性硫、氮氧化物和还原性氮、一氧化碳；（f）颗粒物浓度和组成特征；（g）放射性核素：包括氪-85、氡、氚、选定物质的同位素组成。
用于定量和定性测定大气组分的仪器和方法通常较为复杂，有时不易操作。
因此，为了准确、可靠地测量，除了正确的操作外，设备必须定期校准，质量保证也至关重要。
这里所描述的测量，大多要求有一定职业水准的专门人员深入参与，才能获得好的结果。
17.2 特殊变量的测量对大气成分精确、有效的测量依然是一项艰巨的任务，主要起因于所测化学物种的极低浓度、复杂的测量和分析规程的频繁需求以及设备标定时出现的问题等。
气体吸附分析技术(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--目前，气体吸附分析技术作为多孔材料比表面和孔径分布分析的不可或缺的手段，得到了广泛应用。
物理吸附分析不仅应用于传统的催化领域，而且渗透到新能源材料、环境工程等诸多领域。
本专题分为基础篇，实验篇和应用篇，旨在以实用为目的，力求避免冗余和数学公式，按实验的思维顺序逐步理清物理吸附相关的疑难点。
当然，对于一些比较复杂的问题，我们将会专门出专题文章进行介绍。
1. 什么是表面和表面积？表面是固体与周围环境, 特别是液体和气体相互影响的部分;表面的大小即表面积。
表面积可以通过颗粒分割（减小粒度）和生成孔隙而增加，也可以通过烧结、熔融和生长而减小。
2. 什么是比表面积？为什么表面积如此重要比表面积英文为specific surface area，指的是单位质量物质所具有的总面积。
分外表面积、内表面积两类。
国际标准单位为㎡/g。
表面积是固体与周围环境，特别是液体和气体相互作用的手段和途径。
一般有下列三种作用：1) 固体-固体之间的作用：表现为自动粘结，流动性(流沙)，压塑性等。
2) 固体-液体之间的作用：表现为浸润，非浸润，吸附能力等。
3) 固体-气体之间的作用：表现为吸附，催化能力等。
3. 什么是孔？根据ISO15901 中的定义，不同的孔（微孔、介孔和大孔）可视作固体内的孔、通道或空腔，或者是形成床层、压制体以及团聚体的固体颗粒间的空间（如裂缝或空隙）4. 什么是开孔和闭孔？多孔固体中与外界连通的空腔和孔道称为开孔（open pore），包括交联孔、通孔和盲孔。
这些孔道的表面积可以通过气体吸附法进行分析。
除了可测定孔外，固体中可能还有一些孔，这些孔与外表面不相通，且流体不能渗入，因此不在气体吸附法或压汞法的测定范围内。
不与外界连通的孔称为闭孔(close pore)。
开孔与闭孔大多为在多孔固体材料制备过程中形成的，有时也可在后处理过程中形成，如高温烧结可使开孔变为闭孔。
第一章 理想气体1、理想气体：在任何温度、压力下都遵循PV=nRT 状态方程的气体。
2、分压力：混合气体中某一组分的压力。
在混合气体中，各种组分的气体分子分别占有相同的体积(即容器的总空间)和具有相同的温度。
混合气体的总压力是各种分子对器壁产生撞击的共同作用的结果。
每一种组分所产生的压力叫分压力，它可看作在该温度下各组分分子单独存在于容器中时所产生的压力B P 。
P y P B B =，其中∑=BBB B n n y 。
分压定律：∑=BB P P道尔顿定律：混合气体的总压力等于与混合气体温度、体积相同条件下各组分单独存在时所产生的压力的总和。
∑=BB V RT n P )/(3、压缩因子ZZ=)(/)(理实m m V V 4、范德华状态方程 RT b V V ap m m=-+))((2 nRT nb V Van p =-+))((225、临界状态(临界状态任何物质的表面张力都等于0)临界点C ——蒸气与液体两者合二为一，不可区分，气液界面消失； 临界参数：(1)临界温度c T ——气体能够液化的最高温度。
高于这个温度，无论如何加压 气体都不可能液化；(2)临界压力c p ——气体在临界温度下液化的最低压力； (3)临界体积c V ——临界温度和临界压力下的摩尔体积。
6、饱和蒸气压：一定条件下，能与液体平衡共存的它的蒸气的压力。
取决于状态，主要取决于温度，温度越高，饱和蒸气压越高。
7、沸点：蒸气压等于外压时的温度。
8、对应状态原理——处在相同对比状态的气体具有相似的物理性质。
对比参数：表示不同气体离开各自临界状态的倍数 (1)对比温度c r T T T /= (2)对比摩尔体积c r V V V /= (3)对比压力c r p p p /= 9、rr r c r r r c c c T Vp Z T V p RT V p Z =⋅=10、压缩因子图：先查出临界参数，再求出对比参数r T 和r p ，从图中找出对应的Z 。
