冶金热力学-第一章[1]

（2）∆Gθ是反应产物与反应物处于标准态时化学位的 差，描述反应的限度，是反应平衡态的度量
第一章 冶金热力学基础
注：∆Gθ =-RTlnKθ 左边的∆ 左边的∆Gθ 是反应在标准态时产物的自由能与反应物的自由能的差。 是反应在标准态时产物的自由能与反应物的自由能的差。 标准态时产物的自由能与反应物的自由能的差 的计算方法，可以通过查热力学数据表， ∆Gθ的计算方法，可以通过查热力学数据表，由各组元的 求得。 ∆Giθ=ai-biT求得。 求得 右边的 右边的-RTlnKθ 表示的是平衡态， 是反应的平衡常数，通常亦可用K 表示的是平衡态， Kθ 是反应的平衡常数，通常亦可用 θ表 平衡态 c d 示： a a
第一章 冶金热力学基础
3）固相体系中组元的吉布斯自由能 ） 在多元固相体系中，存在组元 ， 在多元固相体系中，存在组元1，2 ,……i,……，则在等温等 ， 压条件下，其中任一组元i的吉布斯自由能为 的吉布斯自由能为: 压条件下，其中任一组元 的吉布斯自由能为
Gi=Giθ+RTlnai
J/mol
其中， 固相体系中组元的活度，其确定原则是： 其中，ai－固相体系中组元的活度，其确定原则是： a.若体系是固溶体， a.若体系是固溶体，则i的活度选纯物质为标准态，并假设 若体系是固溶体 的活度选纯物质为标准态， ai=Xi ai=Xi ； b.若体系是共晶体， b.若体系是共晶体，则i在共晶体中的活度定义为1； 若体系是共晶体 在共晶体中的活度定义为1 c.若体系是纯固体i 则其活度定义为1 c.若体系是纯固体i，则其活度定义为1 。 若体系是纯固体
1)热容 在恒压反应过程中，体系和环境交换的热量称恒压热 热容: 热容 效应,相对应的热容称为恒压热容Cp。在恒容反应过程中，体系和 。 环境交换的热量称恒容热效应,相对应的热容称为恒容热容Cv 。

1.1.3 热力学的方法和局限性
热力学方法： •研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具 有统计意义。 •只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。 •能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需 要的时间。
总结
4
§1.1 热力学概论
热力学概论 热平衡 基本概念 第一定律 准静态过程 焓 热容 理想气体 焦耳-汤姆逊 热化学 温度影响
Physical Chemistry of Metallurgy
冶金物理化学
第一章 热力学第一定律
第一章 热力学第一定律
热力学概论 热平衡 基本概念 第一定律 准静态过程 焓 热容 理想气体 焦耳-汤姆逊 热化学 温度影响
主要内容
1. 热力学概论 7. 热容
2. 热平衡和热力学第零定律 8. 热力学第一定律对理
故
V V （ m ） （ m ） T p R p T 2 T p p p T
总结
17
§1.3 热力学基本概念
热力学概论 热平衡 基本概念 第一定律 准静态过程 焓 热容 理想气体 焦耳-汤姆逊 热化学 温度影响
1.3.2 系统的性质
用宏观可测性质来描述系统的热力学状态，故这些性质又称 为热力学变量。可分为两类： （1）广度性质（extensive properties） 又称为容量性质，它的数值与系统的物质的量成正比，如体 积、质量、熵等。这种性质有加和性，在数学上是一次齐函数。 （2）强度性质（intensive properties） 它的数值取决于系统自身的特点，与系统的数量无关，不 具有加和性，如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。指 定了物质的量的容量性质即成为强度性质，或两个容量性质相 除得强度性质。

课程内容
第一章 溶液的热力学性质
第二章 溶液的统计热力学模型
第三章 铁液中溶质的相互作用参数
第四章 铁液中溶质的活度系数
第五章 熔渣的热力学模型(Ⅰ)—经典热力学模型
第六章 熔渣的热力学模型(Ⅱ)—统计热力学模型
第七章 多相多元系平衡计算
第一章 溶液的热力学性质
1.1 溶液及其热力学量
1.2
1.3
i i
（1-6）
dG Gi,m dni
（1-7）
T , P, n j
G (n1 , n2 , )
或
n G
i
i, m
G(n1, n2 , )
（1-8）
方程两边同时微分，并将（1-7）代入，得
G
i ,m
dni ni dGi,m Gi,mdni
（1-9）
两边比较，得
1 2
1 T , P , n2 2 T , P , n1 1 2
强度函数
或强度性质（intensive properties） 特点： 1. 不具加和性。其数值取决于体系自身的特性，与 体系的数量无关。 2. 在数学上是零次齐函数 3. 某种广度性质除以物质的量后成为强度性质（或 两种广度性质相除，由性质1）；两个一次奇函 数相除是零次齐函数。
冶金热力学（2）
郭汉杰 讲授
北京科技大学
教材
冶金物理化学教程
郭汉杰 编著
参考书目
魏寿昆主编，冶金过程热力学，冶金工业出版社，1981
冶金物理化学课程的地位与作用



冶金工程专业本科阶段的必修课； 冶金工程专业本科考研必考课； 冶金工程专业硕士研究生的学位课； 冶金工程专业研究生考博士必考课-专业基础 课； 冶金工程专业攻读博士学位期间必选课； 在未来的工作中非常重要。

Mingcijieshi第一章 冶金溶液热力学基础—重点内容本章重要内容可概括为三大点：有溶液参与反应的θG Δ、G Δ、溶液中组分B 活度一、名词解释生铁 钢 工业纯铁 熟铁 提取冶金 理想溶液 稀溶液 正规溶液 偏摩尔量X B 化学势μB 活度 活度系数 无限稀活度系数r B 0 一级活度相互作用系数e i j 一级活度相互作用系数εi j 标准溶解吉布斯自由能θB S G ∆ 溶液的超额函数生铁:钢:工业纯铁:熟铁:提取冶金:理想溶液:稀溶液:正规溶液是指混合焓不等于0，混合熵等于理想溶液混合熵的溶液称为正规溶液。

偏摩尔量X B 是指指在恒温、恒压、其它组分摩尔量保持不变条件下，溶液的广度性质X （G 、S 、H 、U 、V ）对组分B 摩尔量的偏导值。

)(,,)/(B k n p T B B k n X X ≠∂∂=。

化学势μB 是指在恒温、恒压、其它组分摩尔量保持不变条件下，溶液的吉布斯能对组分B 摩尔量的偏导值。

)(,,)/(B k n p T B B B k n G G ≠∂∂==μ。

(P27)活度是指实际溶液按拉乌尔定律或亨利定律修正的浓度。

活度系数是指实际溶液按拉乌尔定律或亨利定律修正的浓度时引入的系数。

无限稀活度系数r B 0是指稀溶液中溶质组分以纯物质为标准态下的活度系数。

无限稀活度系数r B 0大小意义是组元B 在服从亨利定律浓度段内以纯物质i 为标准态的活度系数是纯物质为标准态的活度与以假想纯物质为标准态的活度相互转换的转换系数 是计算元素标准溶解吉布斯能的计算参数一级活度相互作用系数e i j 是指以假想1%溶液为标准态，稀溶液中溶质组分i 的活度系数的lg f i 对溶质组分j 的ωj (%)偏导值，即：0)/lg ((%)→∂∂=A j i j i f e ωω。

(P106)一级活度相互作用系数εi j 是指以纯物质为标准态，稀溶液中溶质组分i 的活度系数的lg r i 对溶质组分j 的x j 偏导值，即：0)/lg ((%)→∂∂=A j i j i x r ωε。