热力学过程的性质、方向和限度判据的研究

在热力学第二定律的基础上,结合热力学第一定律及相关限制条件,给出了热力学过程性质、方向和限度的判据.对熵判据与其他各种判据的一致性问题进行了探讨,熵判据是热力学过程的基本判据,在相应适用条件下,其他各种热力学判据都可归结为孤立体系的熵增加原理.探讨了热力学过程性质判据与方向和限度判据的特点及适用性.     

关于热力学三大定律的讨论

本文针对物理化学中的教学难点热力学三大定律进行讨论,指出学习热力学三大定律时应注意的问题,重点论述了热力学第二定律的来源及其应用,指出不同热力学函数判据的来源及其应用条件,以便于学生从宏观上掌握热力学知识体系。     

静电场作用下电介质系统的平衡态及其稳定性

热力学平衡态是系统能量最低状态,在没有外界作用的条件下任何非平衡态最终都会趋向平衡态,热力学系统只有在平衡态才能用统一的状态参量来描述。电磁场能够有效地强化传热传质过程,对电介质系统的平衡及其稳定性有明显的作用。利用热力学定律将电场能量引入热力学基本微分式,构建了电场作用下电介质系统的熵函数,利用平衡态及其稳定性的熵判据导出了静电场作用下电介质系统的平衡条件及稳定条件。相比没有电场作用,平衡条件要求系统各相的等效压强、等效化学势和平行极板间电场强度相等;稳定条件要求产生电场的电荷量与电势呈正比。电场作用下的等效压强包括了电场极化作用的力学效果,力学平衡由压强和电极化力共同决定;等效化学势包括了电场极化势能的效果,相平衡由浓度和电势能共同决定。热力学结论与电动力学及统计物理的结论一致,已被实验证实。     

关于△G和△A做为判据的条件的讨论

本文讨论了Gibbs函数变和Helmholtz函数变作为过程方向和限度判据的充分必要条件,以厘清目前各种版本物理化学教材中Gibbs函数变作为判据的混乱。     

高熵合金粉体制备及应用研究进展

高熵合金是近几年发展起来的新型合金,由于其优异的性能,如高延展性、高强度、优异的耐磨性、优异的耐蚀性和优异的高温稳定性,已成为热点材料之一。高熵合金粉体作为制备块体、涂层、薄膜材料及其它功能材料的原料,有着广阔的应用前景,但目前对高熵合金粉体尤其是高熵合金纳米粉体的研究较少。本工作根据当前高熵合金的研究进展,对高熵合金相形成的判据进行了划分,主要包括混合熵判据、混合焓判据、Ω判据和Hume?Rothery固溶理论判据。通过对各判据的总结,阐述了高熵合金固溶体相的形成规律,综述了高熵合金超细粉体和纳米粉体的制备方法,主要包括机械合金化法、气/水雾化法、化学还原法、碳热震荡法、等离子电弧放电法和扫描探针光刻技术,分析比较了不同方法的优缺点和应用前景,指出了高熵合金领域当前存在的问题和相应的解决方法,并对未来的发展作了展望。     

基于超熵产生分析的反应精馏系统多稳态研究(Ⅱ)稳定性分析

以环氧乙烷与水合成乙二醇为模型体系进行了实例分析,得到了该反应精馏系统在一定条件下的多定态解,利用超熵产生判据式对各定态解的稳定性进行了分析,在此基础上进一步讨论了多稳态产生的原因.结果表明:浓度涨落、温度涨落、其他操作负荷的变化以及反应动力学特性都可以成为反应精馏系统出现多稳态的原因.将超熵产生判据用于反应精馏体系定态稳定性的判定,较为可靠.因为超熵产生判据式是由热力学基本原理推导而来,较好地反映了反应精馏过程演化的非线性不可逆的热力学本质,因此本方法对反应精馏系统稳定性的研究,具有普遍的理论指导意义.     

基于超熵产生分析的反应精馏系统多稳态研究（Ⅰ）定态稳定性判据模型的建立

为对反应精馏系统中的多稳态现象进行深入分析,提出了利用超熵产生进行定态点稳定性分析和判定的新思路.根据反应精馏质热传递的特征以及熵流熵产分析,建立了该过程的热力学模型;定义系统的二阶变分为超熵,由非平衡热力学定态点的里亚普罗夫稳定性分析理论,取二级超熵δ2S为里亚普罗夫函数,将此函数对时间求导,得到了系统的超熵产生;将系统在扰动情况下的变化转化为超熵产生的变化,根据超熵产生的正负性即可判断系统的稳定性.     

热力学中熵判据的应用

通过热力学第二定律的推导可知,热力学中的熵判据适用条件是孤立系统。在封闭系统中若想使用熵判据,则不仅要计算系统的熵变,还要计算环境的熵变。而系统的熵变可以分为单纯物理变化、相变化和化学变化三种情况。     

熵平衡方程推导、损失功计算式表述的再探讨

文章分析了国内化工热力学、工程热力学教材在熵平衡方程推导过程中存在的错误,指出了热力学教材中有关熵流、熵产及损失功计算式表述形式方面存在的问题,并结合笔者多年的教学经验,提出了改进熵平衡方程推导的具体方法和规范熵流、熵产及损失功计算式的建议。     

关于热力学中熵函数引出方法的讨论

熵函数是热力学第二定律的基本概念,教学中导出熵函数的方法繁多。本文对熵函数的经典引入法、直接定义法、类比引入法和统计引入法等进行详细讨论,对每种方法的优缺点以及适用的教学对象进行了评述。     

“熵判据”能用于判定非隔离系统过程的自发性吗?

本文通过反例,指出了用"熵判据"只能判定非隔离系统过程的可逆性,而不能用于判定非隔离系统过程的自发性。     

自发变化及其与不可逆过程关系的探讨

现行物理化学教科书中虽有定义和解释自发变化，但对自发变化及自发判据的准确理解尚有争论。在现有文献讨论的基础上，本文尝试从平衡态的角度理解并定义自发变化，厘清自发判据与不可逆判据的关系。指出了判断系统变化是否自发的核心前提在于系统与环境之间处于平衡，而不是变化发生时环境是否对系统做功。并指出在该前提下，不可逆判据与自发判据是一致的，不可逆判据可以用于判断系统变化的自发性。最后探讨了常见判据的应用范围及其原因。可以看出，从平衡态角度理解自发变化能够反映自发变化的本质，也容易厘清不可逆判据与自发判据的关系，有助于准确把握自发变化及相关概念。     

复杂塔系统数学模型的稀疏矩阵解法

提出了一个具有复杂联接的精馏塔系统的模型,与通常的精馏塔不同,不仅维数增大,而且在物料平衡和焓平衡矩阵中出现了偏离三对角的元素.这就不能有效地利用通常的三对角矩阵的解法.本文采用Browne的解的格式,改进了他的收敛性判据,同时在算法和数据处理上采用了矩阵逆的消去形式和乘积形式.压缩了计算机的存贮,为大规模问题的计算提供了条件.用文献例题作为计算实例,结果十分吻合.     

《物理化学》教学提要 第九讲 化学平衡

本讲只讨论气相化学反应（包括有纯固相参加的气相化学反应）,特别是理想气体化学反应。 由气态物质的化学势与其逸度（理想气体的逸度即其分压）的关系式（8-14） μ_B=μ_B~θ+RTln（f_B/P~θ）根据吉布斯函数判据式（8-12） 自发平衡（dT=0,dp=0,dW＇=0）即可得到在指定条件下,一气相化学反应自发进行的方向及所能达到的限度（即化学平衡状态）。 一般来说,条件发生改变,已达平衡的化学反应会发生平衡的移动。     

爆破漏斗试验块度与岩石爆破性分级

近年来国内外对岩石爆破性分级作了大量研究工作,提出了许多分级的判据。目前有以岩石强度,工程地质参数,炸药单耗,岩石波阻抗,岩石破碎能量平衡等作为分级的判据。本文是在过去研究的基础上,主要根据在歪头山露天铁矿进行爆破试验,以岩石破碎能量平衡为准则,着重分析爆破块度与岩石爆破性分级的关系,并以之分级。     

氧化物形成玻璃条件的键参数判据

本文从氧化物键性的角度和运用硬软酸碱原理讨论了玻璃形成条件的键参数判据函数: φ=f+12.5F_(W_t)-11.6运用这个函数可以预计未知氧化物系统形成玻璃的可能性。     

CKP磨机粉碎水泥熟料的动力学模型研究

本文对水泥熟料在CKP磨机里的破碎行为过程进行了分析,采用累积分布函数表征磨机入料、出料和返料的颗粒分布.根据甲工况6个现场平行样的破碎速率函数相似原理建立了1级破碎动力学模型,并在颗粒分布质量平衡模型的基础上求解破碎速率函数的各个参数值,破碎模型的实际值和预测值的均方根误差都在0.03以下.以上研究表明:整个水泥熟料的破碎过程符合含有一个节点的质量平衡模型,为进一步研究磨机能耗奠定了基础.     

化学气相淀积反应器中成核与成膜控制

基于气溶胶动力学和化学反应动力学,建立了化学气相淀积(CVD)反应器中普适动力学方程,导出了CVD反应器中超细颗粒粒径分布谱函数和薄膜淀积速率的计算方法;研究了操作参数对钛酸丁酯高温裂解过程中成核与成膜的影响.用成核与成膜竞争判据——H准数,研究了CVD反应器中成核与成膜的控制策略.     

基于压力梯度的注塑模浇口位置优化算法

给出了判断熔体充模流动是否平衡的判据,并根据熔体充模流动的物理本质,构造了基于压力梯度的搜索方法来优化浇口位置,以实现熔体平衡充填模具型腔的目的。算例表明基于压力梯度的搜索方案简单有效。     

平衡球级配的理论推导

介绍了球磨机平衡球级配的概念和钢球的磨损规律。在此基础上进行了平衡球级配的理论推导和修正,得到了平衡球级配的分布函数公式;并将推导所得函数的级配计算结果与流行的平衡球级配数据进行对比,二者结果几乎完全一致。