THERMODYNAMIC PROPERTIES OF AQUEOUS ALUMINATE ION, Al (OH)_4~- (aq)

ＴＨＥＲＭＯＤＹＮＡＭＩＣＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳＯＦＡＱＵＥＯＵＳＡＬＵＭＩＮＡＴＥＩＯＮ，Ａｌ（ＯＨ）＿４￣－（ａｑ）ＴＨＥＲＭＯＤＹＮＡＭＩＣＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳＯＦＡＱＵＥＯＵＳＡＬＵＭＩＮＡＴＥＩＯＮ，Ａｌ（ＯＨ）＿４￣－（ａｑ）￥ＣｈｅｎＱｉ...     

Thermodynamic properties of aqueous aluminate ion, AI(OH) 4? (aq)

The heat effect of the reactions between metallic aluminum and NaOH(aq) solution of various concentrations were calorimetrically determined. Combining with the thermodynamic properties of related substances led to the thermodynamic properties of Al(OH) ₄ ⁻ (aq) as following: Project supported by the National Doctorate Program Fund of China Synopsis of the first author Chen Qiyuan, professor, born in 1948, major research field is metallurgical physicochemistry (metallurgical thermodynamics and kinetics)     

IAPWS-IF97及其基本数学模型

水和水蒸汽性质国际联合会于 1 997年通过的新型水和水蒸汽热力性质工业公式 (I APWS -IF97)具有精度高、计算耗时少 ,以及适用范围宽等特点 ,已经取代使用多年的IFC - 6 7公式。IAPWS -IF97将水和水蒸汽共分为五个区域 ,本文详细介绍了各区的基本计算数学模型。根据本文介绍的数学模型 ,我国动力工作者可方便地掌握和使用IAPWS -IF97公式。     

双酚A与双酚B的理论研究

利用量子化学密度泛函理论,采用B3LYP方法在6-311++G(d,p)水平上计算了双酚A的分子结构和电子结构。通过对双酚A的几何构型、键级、光谱、净电荷布局等进行分析,结合前线轨道理论探究了分子的稳定性和反应活性,同理推导了双酚B的相关性质。利用不同的计算方法探究2种分子的热力学性质,同时给出不同温度的热力学性质参数,为进一步的实验研究做有益的理论补充。     

Pressure Effect on Elastic and Lattice Dynamic Properties of Beryllium Selenide from First Principles

The lattice dynamic, elastic, and thermodynamic properties of Be Se were investigated with first principles calculations. The phase transition pressure from the zinc blende(B3) to the nickel arsenide(B8) structure of Be Se was determined. The elastic stability analysis suggests that the B3 structure Be Se is mechanically stable in the applied pressure range of 0-50 GPa. Our lattice dynamic calculations show that the B3 structure is lattice dynamically stable under high pressure. Within the quasiharmonic approximation, the thermodynamic properties including the constant volume heat capacity and constant pressure heat capacity are predicted.     

计算合金热力学性质的Miedema理论

分析了Miedema理论,在二元合金热力学性质计算时,用Miedema理论结合几何模型的方法,能为生产实验提供理论依据。对于多元合金体系热力学性质的计算,由二元系溶体的热力学性质推算多元合金体系热力学性质的溶体模型,并介绍了由Toop模型和周模型外推得到的Miedema模型。但对于多元合金体系,其理论值与实验值并不如二元合金体系符合得那样好,为了能精确地计算三元以及多元合金体系的热力学性质,还需要对几何模型作进一步完善.     

湿空气热力性质计算方法: 173～647 K

为了在更大的温度、压力范围内准确计算热力循环的工质--湿空气的热力性质参数,采用维里状态方程的半经验模型建立湿空气热力性质参数的数学模型.计算方法融合了最新的研究进展,包括：维里系数计算方法,水蒸气饱和蒸气压最新计算式,国际水和水蒸气协会（IAPWS）发布的比焓、比熵和比体积等的计算方法,最新的干空气和水蒸气摩尔质量与气体常数等.阐明了173～647 K湿空气的热力性质计算方法,计算结果与文献［7,8,17,18］的研究结果比较可得,比焓的最大误差为1.10%,比熵的最大误差为3.5%,比体积的最大误差为1.89%.     

Real-solution stability diagrams for copper-ammonia-chloride-water system

A comprehensive thermodynamic model, which combined the Helgeson-Kirkham-Flowers (HKF) equation of state for standard-state thermodynamic properties of all species with realistic activity coefficient model developed by BROMLEY, was used to calculate the thermodynamic equilibrium, and a graphical method was developed to construct predominance existence diagrams (PED) for copper-ammonia-chloride in the presence of realistically modeled aqueous solutions. The existence of the different predominant chemical species for Cu(II) predicted by the diagrams was corroborated by spectrophotometrical studies and X-ray diffractometry. The simulated and experimental results indicate that the predominance of a given species in solution strongly depends on the pH value in this system. More quantitative information on real copper hydrometallurgy in the presence of ammonia and chloride can be obtained from these diagrams compared with the conventional predominance existence diagrams.     

热力学模型和相平衡网络平台开发及应用

在流程工业中，热力学模型和相平衡数据是工业过程设计、模拟、控制及优化必不可少的要件，其准确性和精度直接决定过程设计、建模及控制优化的优劣。鉴于此，基于统计缔合流体理论，构建和发展了一变阱宽方阱链流体分子热力学模型，并将其成功应用到常规流体、缔合流体、电解质溶液、离子液体、聚合物等体系纯组分的PVT、混合物的汽（气）液平衡、液液平衡、固液平衡以及蒸发焓、混合焓等热力学性质的描述。同时，将该状态方程与表面张力、黏度等模型结合，可满意地预测和计算混合物表面张力、黏度等传递性质。在计算不同热力学性质中，采用了同一套分子参数，分子参数可来源于实验数据、基团贡献法或溶剂化法。另一方面，理论模型检验和模型参数的获得常依赖正确的热力学实验数据，为便于模型构建、应用和数据查询，开发了流体相平衡网络平台（www.equilibria.cn），并系统阐述了流体相平衡概念、分类、应用，提供了相平衡数据查询系统与计算软件。以上模型和网络平台的开发，为流程工业的模型化、智能化提供了基础理论和数据支撑。     

高能解离流动物性计算

为准确进行电弧喷射推力器非平衡流动分析,对高能解离流动化学动力学过程、热力学性质、输运性质和电磁特性进行了数值计算．采用有限速率化学动力学模型计算解离组分,采用基于配分函数法和维里系数法的曲线拟合计算热力学性质,采用经典Chapman-Enskog方法获得多组分混合气体输运性质,采用由电子运动方程和统计力学碰撞理论推导出的公式计算电导率和电子漂移率．通过计算示例了温度在3．0×103～2．0×104K和压强为0．1 Pa～1 MPa范围的N2解离物性．     

低压水和水蒸汽热力学性质方程及应用

对低压水和水蒸汽的热力学性质进行了最小二乘曲线和曲面拟合,得到了一系列满足工程计算要求的热力学性质方程.并用这些方程对先进船舶柴油机余热动力回收系统进行了优化计算.     

Influence of residual stress on the phase equilibrium of Ti(C_xN_y) thin films

In order to provide a theoretic basis for the research of Ti(CxNy) thin films, the thermodynamic database of Ti-C-N ternary system is established and the phase diagram sections are calculated. In addition to the assessed thermodynamic properties of Ti-C-N system, the influence of the residual strain energy of Ti(CxNy) thin films on the phase equilibria is analyzed. The classical formula for calculating the elastic strain energy is expressed into a Redlich-Kister form in order to perform the thermodynamic and equilibrium calculations using the Thermo-Calc software. Isothermal sections at 900 and 1100 K are calculated with this database and compared with those calculated without considering the residual stress. As a result, with the addition of strain energy δ-fcc Ti(CxNy) phase area shrinks. It is therefore concluded that with the influence of the residual stress in Ti(CxNy) thin solid film, the precipitation of pure 5 film requires more precise control of composition.     

新型工质HFC161热物性计算研究

HFC161是近几年来国际上热物性研究关注的热点之一,作为制冷剂替代物,目前物性数据非常缺乏,公开发表的文献报告十分有限,基于制冷空调系统仿真的特点,以状态方程法建立了HFC161热力性质计算模块并进行了实用化的处理.计算结果与已公布的HFC161热物性参数数据进行比较,表明准确度能够满足工程计算的需要.     

回转式制冷压缩机计算机辅助教学软件的开发及应用

在分析了制冷剂热力性质,建立了回转式压缩机数学模型的基础上,采用了面向对象的Ｗｉｎｄｏｗｓ编程技术,成功地开发了回转式压缩机计算机辅助教学软件．该软件具有动画演示、热动力计算、设计计算等主要功能,且能方便地查取常用制冷剂的热力性质,是一套集完整性、生动性、实用性于一体的现代化计算机辅助教学软件．本软件已在制冷专业本科生的课堂教学和课程设计中投入使用,收到了良好的教学效果．另外,本软件还可以适用于从事制冷技术专业人员的专业设计、热力性质查询和专业技术人员的培训．     

碳纳米管技术发展概况

综述了碳纳米管的发现及发展历史,碳纳米管的结构以及特性。比较了目前碳纳米管的主要制备方法．包括电弧放电法,激光烧蚀法和催化裂解法。从不同的角度论述了目前碳纳米管的研究热点,并阐述了我国在碳纳米管研究方面已经取得的具有世界影响的成就。     

Review:Application of the CALPHAD Approach and First-Principles Calculations to Electrode Materials in Li Ion Batteries

综述：运用CALPHAD方法和第一原理计算研究锂离子电池电极材料

王建川¹, 常可可², 杜勇¹, 张帆¹, 刘树红¹, 李一为¹

(1.中南大学 粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;

2.亚琛工业大学 材料化学系,亚琛,德国)

创新点说明：

随着材料科学基础理论和计算技术的飞速发展,集成计算材料工程成为开发新材料所需的重要手段。本文结合作者已有的工作及同行研究,综述了计算模拟方法在锂离子电池电极材料中的应用。以正极材料Li–O, Li–Co–O和 Li–Ni–O,以及负极材料Li–Sb和Li–Sn为示范,回顾了宏观的相图计算方法和微观的基于密度泛函理论的第一原理计算方法在锂离子电池体系相关材料中的运用。

研究目的：

回顾计算相图法与第一原理计算方法相结合在锂离子电池电极材料中的运用。

研究方法：

计算相图法CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams);第一原理计算。

结果：

计算相图法与第一原理计算相结合可以准确地预测Li-Co-Ni-O和Li-Sn-Sb体系的热力学性质、相平衡关系和电池的开路电压等;这些精确的二元系和三元系的热力学数据可为构造多元锂离子电池电极材料的热力学数据提供必要的数据支持。

结论：

计算相图法与第一原理计算结合,是设计锂离子电池电极材料的一个重要方法;相图计算不仅能计算相平衡关系,还能预测锂电池的开路电压。

关键词：锂离子电池;计算相图法;电池电压;电极材料

     

高自旋横向BC模型的热力学性质

在BC模型框架下考虑横向磁场作用的高自旋S=2的铁磁自旋系统,采用平均场理论得到系统的内能和比热的数值计算公式,重点研究了系统在相变点附近的热力学性质,尤其是一级相变的热力学性质,还考察了纵向晶场D对自旋系统热力学性质的影响。研究发现,当有相同的横场作用时,系统在较小的晶场范围内才会出现相变潜热,对应的比热发生跃变,即发生一级相变现象,此后随着晶场的增加系统不再出现相变潜热,内能连续变化,对应的比热发生跃变,即发生二级相变现象。系统发生一级有序-有序相变时,比热跃增;系统发生二级相变时,比热跃减。在二级相变区域内能随晶场的减小而增加,比热随晶场的减小而减小;在一级相变区域,内能和比热的变化比较复杂。     

基于热力学法的风机效率和流量监测模型

风机效率和流量的准确测量对于保障风机的高效安全运行具有非常重要的作用。提出了基于热力学方法的风机效率和流量监测模型,无需测量风机的流量即可确定风机效率,可有效解决风机效率和流量在线监测的难题。该模型考虑了湿度对空气热力性质的影响,同时分别计算了轴承轴封摩擦、泄漏损失和风机壳散热等风机轴已提供但未被流体带走的外部损失,保证了模型的精度。实际计算结果表明,该模型精度高,可靠性好,可以满足工程实际需要。     

气固界面上理想化学吸附平衡方程

本文导出了描述理想气固吸附平衡的热力方程。吸附平衡常数具有热力学性质,从不同温度的吸附平衡常数可以得到积分吸附热。气固吸附的理想状态条件可以从双ｌｎ－ｌｎ吸附等温线上得到     

湿法制备羟基磷灰石生物活性陶瓷粉末的热力学分析

本文对制备羟基磷灰石（ＨＡ）的Ｃａ（ＮＯ３）２－（ＮＨ４）２ＨＰＯ４－ＮＨ４ＯＨ－Ｈ２Ｏ体系进行热力学分析。计算求得ＨＡ沉淀最宜ｐＨ条件为１０．６－１２．４，热力学计算与实验结果和文献报告数据结果一致。