在受压、受冷、和受限条件下氢键的非对称弛豫和水的反常物性

选择题【1】灭火器、黄沙桶、消防带、消防栓等消防设施的外观检查应（ A ）1次。

A．1个月B．2个月C．3个月D．6个月【2】二氧化碳置换排氢是从发电机的（ D ）。

A．顶部进入B．上部进入C．中部进入D．下部进入【3】空气侧密封油压应高于氢气侧密封油压一定值，其值一般为（ C ），差压阀跟踪性能良好。

A．5kPaB．10kPaC．1kPaD．15kPa【4】出现中暑的症状时，处置不正确的是（ C ）。

A．多喝水B．及时到医院就诊C．热敷D．不能从事剧烈劳动【5】为了保证氢冷发电机的氢气不从两侧端盖与轴之间逸出，运行中要保持密封瓦的油压（ A ）氢压。

A．大于B．等于C．小于D．近似于【6】密封油的作用是（ C ）。

A．冷却氢气B．润滑发电机轴承C．防止氢气外漏D．其他【7】在应急管理中，（ C ）阶段的目标是尽可能地抢救受害人员，保护可能受威胁的人群，并尽可能控制并消除事故。

A．预防B．准备C．响应D．恢复【8】水电解制氢装置的槽温、槽压、差压调节是通过（ C ）来进行的。

A．压力信号B．电流信号C．气动信号D．电压信号【9】为防止可能有爆炸性气体，在制氢设备上敲打时，必须使用（ B ）工具。

A．钢质B．铜质C．铁质D．铝质B．截止C．放大D．减小【11】氢气分离器内洗涤的主要作用是（ B ）。

A．氢气冲出碱液B．淋洗C．浴洗D．冲洗【12】安全色中的（ C ）表示提示、安全状态及通行的规定。

A．黄色B．蓝色C．绿色D．红色【13】红色试温蜡片在（ C ）时开始熔化。

A．6℃B．70℃C．8℃D．90℃【14】将交流电变换成直流电的过程叫做（ D ）。

A．逆变B．电解C．充电D．整流【15】将气源通过一个减压器，统_减压至（ C ），才能在气动仪表中使用。

A．0.1MPaB．0.12MPaC．0.14MPaD．0.16MPa【16】电解室要保持良好的通风以防止氢气（ C ）。

A．着火B．燃烧C．聚集D．爆炸【17】执行动火工作票，必须经消防队进行氢含量测定，证实作业区内空气中氢含量小于（ D ），并经厂主管生产的领导批准后方可开始工作。

1.一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去，左、右室气体的压力达成平衡。

若以所有气体作为系统，则U、Q、W 为正？为负？或为零？答：由于容器时刚性的，在不考虑存在其他功德作用下系统对环境所作的功0 ；容器又是绝热的，系统和环境之间没有能量互换，因此Q=0，根据热力学第一定律U = Q ＋W，系统的热力学能（热力学能）变化U = 0。

3.若系统经下列变化过程，则 Q、W、Q + W 和U 各量是否完全拟定？为什么？（1）使封闭系统由某一始态通过不同途径变到某一终态（2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一终态【答】（1）对一个物理化学过程的完整描述，涉及过程的始态、终态和过程所经历的具体途径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。

Q、W 都是途径依赖（path-dependent）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只由于 Q + W =U，只要过程始、终态拟定，则U 拟定，因此 Q + W 也拟定。

（2）在已经给定始、终态的情况下，又限定过程为绝热过程，Q = 0，Q 拟定；W =U，W和U 也拟定。

4.试根据可逆过程的特性指出下列过程哪些是可逆过程？（1）在室温和大气压力（101.325 kPa）下，水蒸发为同温同压的水蒸气；（2）在 373.15 K 和大气压力（101.325 kPa）下，蒸发为同温同压的水蒸气；（3）摩擦生热；（4）用干电池使灯泡发光；（5）水在冰点时凝结成同温同压的冰；（6）在等温等压下将氮气和氧气混合。

【答】（1）不是可逆过程。

（一级）可逆相变过程应当是在可逆温度和压力下的相变过程，题设条件与之不符，室温下的可逆压力应当小于101.325 kPa，当室温为298 K 时，水的饱和蒸气压为3168 Pa。

（2）也许是可逆过程。

（3）不是可逆过程。

摩擦生热是能量耗散过程。

（4）不是可逆过程。

无穷小的电流不能将灯泡点亮。

氢腐蚀1. 氢腐蚀氢腐蚀是在高温高压条件下，分子氢发生部分分解而变成原子氢或离子氢，并通过金属晶格和晶界向钢中扩散，扩散侵入钢中的氢与不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲烷气泡（它包含甲烷的成核过程和成长），即Fe3C＋2H2→CH4+Fe，并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集，而甲烷在钢中的扩散能力很小，聚积在晶界原有的微观孔隙（或亚微观孔隙）内，形成局部高压，造成应力集中，使晶界变宽，并发展成为裂纹，开始时是很微小的，但到后期，无数裂纹相连，引起钢的强度、延性和韧性下降与同时发生晶间断裂。

由于这种脆化现象是发生化学反应的结果，所以他具有不可逆的性质，也称永久脆化现象。

在高温高压氢气中操作的设备所发生的氢腐蚀有两种形式：一是表面脱碳，二是内部脱碳。

表面脱碳不产生裂纹，这点与钢材暴露在空气、氧气或二氧化碳等一些气体所产生的脱碳相似，表面脱碳的影响一般很清，其钢材的强度和硬度局部有所下降而延性有所提高。

内部脱碳是由于氢扩散侵入到钢中发生反应生成甲烷，而甲烷又不能扩散到钢外，就聚集于晶界或夹杂物附近。

形成了很高的局部应力，使钢产生龟裂、裂纹或鼓包，其力学性能发生了显化。

造成氢腐蚀的因素：①操作温度、氢的分压和接触时间。

温度越高或者压力越大发生高温氢腐蚀的起始时间越早。

氢分压8.0MPa是个分界线，低于此值影响比较缓和，高于此值影响比较明显，操作温度200℃是个临界点，高于此温度钢材氢腐蚀程度随介质的温度升高而逐渐加重。

氢在钢中的话浓度可以用下面公式表示： C＝134.9P1/2exp（－3280/T）式中： C－氢浓度P——氢分压，MPaT－温度，K从式中可看出，温度对钢中氢浓度的影响比系统氢分压更显著。

②钢材中合金元素的添加情况。

在钢中不能形成稳定碳化物的元素（如镍、铜）对改善钢的抗氢腐蚀的性能毫无作用；而在钢中添加形成很稳定碳化物的元素（入铬、钼、钒、钛、钨等），就可以使碳的活性降低，从而提高钢材抗氢腐蚀的能力。

如果在拉伸前或屈服前把试样中的氢 除去(室温放置或中温加热)，则可使塑性 恢复。即使初始氢含量很低(或介质致氢 能力很弱)，通过应力诱导扩散，氢能逐 渐富集，从而也会引起塑性损失。
5、氢致滞后断裂
在恒载荷(或恒位移)条件下，原子氢 通过应力诱导扩散、富集，到临界值后就 引起氢致裂纹形核、扩展，从而导致低应 力(外加应力低于抗拉强度；对预裂纹试样， 外加应力强度因子KI＜KIC)断裂的现象称 为氢致滞后断裂。
氢压裂纹包括钢中白点、H2S浸泡裂纹、焊接冷裂纹以及高逸度充 氢时产生的微裂纹等。
（1）钢中的白点
钢材剖面酸洗后有时可以看到像头发丝 一样的细长裂纹，其宽度一般约1m，故 也常称为“发裂”。如沿着这些裂纹把试 样打断，在断口上可观察到具有银白色光 泽的椭圆形斑点，故称为“白点”。
(2) H2S诱发裂纹 碳钢或低合金管线钢在H2S溶液中浸泡时，即使不存在
氢降低原子键合力理论认为：当局部应力集中σyy等于 原子键合力σth时，原于键就破裂，从而微裂纹形核。
固溶的原于氢能使原于键合力从σth降为σth(H)。这样， 使氢致微裂纹形核所需的局部应力集中将从σyy＝σth降低为 σyy(H)＝σth(H)。这样一来就会使造成局部应力集中所需的 临界外加应力从σc降为σc(H)，或使临界应力强度因子从KIC 降为KIH。因此，裂纹更容易形成。
问题：
(1)用什么实验能直接证明氢能降低原于 键合力?
(2) 键合力随氢浓度下降的定量表达式；
(3)氢降低键合力和氢促进局部塑性变形 是否有关系。
3、氢降低表面能理论 氢降低表面能理论认为：氢吸附在表面就会使
表面能由 降为 (H)。根据Griffith理论，断裂应 力σs或断裂韧性KIC和 成正比，因而当氢使 下