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《相變貯能 第06講 相律和相圖.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第三章相律和相圖引言相律及基本概念勒夏德里葉定理相圖的研究方法相圖分析1第三章相律和相圖吉布斯JosiahWillardGibbs美國物理化學(xué)家吉布斯，1839年2月11日生于康涅狄格州的紐黑文。在1873-1878年發(fā)表的三篇論文中，以嚴密的數(shù)學(xué)形式和嚴謹?shù)倪壿嬐评?，?dǎo)出了數(shù)百個公式，特別是引進熱力學(xué)勢處理熱力學(xué)問題，在此基礎(chǔ)上建立了關(guān)于物相變化的相律，為化學(xué)熱力學(xué)的發(fā)展做出了卓越的貢獻。1902年，他把玻爾茲曼和麥克斯韋所創(chuàng)立的統(tǒng)計理論推廣和發(fā)展成為系統(tǒng)理論，從而創(chuàng)立了近代物理學(xué)的統(tǒng)計理論及其研究方法。吉布斯還發(fā)表了許多有關(guān)矢量分析的論文和著作，奠定了這個數(shù)學(xué)分支
2、的基礎(chǔ)。2第三章相律和相圖鎂橄欖石Mg2SiO4鐵橄欖石Fe2SiO43用作耐火材料:2.作冶金熔劑和爐渣調(diào)節(jié)劑,要求Mg0>40%;有害成份要求Al203<1.6%;S<0.26%;P<0.05%3.用作鑄砂材料:鎂橄欖石、砂是當今世界先進國家生產(chǎn)鑄鋼件,特別是猛鋼件采用的優(yōu)良造型材料,具有耐高溫,抗浸蝕,化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點。該砂具有較高的耐火度（1710C）和抗金屬氧化侵蝕能力,能有效的防止鑄件產(chǎn)生化學(xué)粘砂,保證得到光潔的鑄造表面和清晰的鑄件輪廓。該砂在所有溫度下膨脹緩慢,且小于變形,沒有驟然膨脹的特點,鑄件不易產(chǎn)主夾砂缺陷。鐵橄欖石英文名Fayalite化學(xué)式F
3、e2SiO4分類硅酸鹽晶系斜方(正交)晶系硬度7比重4.392顏色黃綠色，棕黃色，棕色，淡黃色toamber薄片條痕白光澤璃玻光澤，油脂光澤折射率n=1.731-1.824n=1.760-1.864n=1.773-1.875透明度透明，半透明解理溫和的，不完全斷口貝殼狀晶體常態(tài)：常用的顆粒，結(jié)構(gòu)緊湊，或大塊4水第三章相律和相圖第三章相律和相圖相圖概念相圖又稱組合圖或平衡圖，所謂的平衡圖是指物體在平衡狀態(tài)下所顯示的相的關(guān)系。在一個多相體系中，隨著溫度、壓力和組分的變化，相的種類、數(shù)量和含量都要相應(yīng)地發(fā)生變化。液體的蒸發(fā)、蒸汽的凝結(jié)、固體的融解、溶液的結(jié)晶、熔體的結(jié)晶以及
4、晶體的熔融和不同晶形的轉(zhuǎn)變等都是人們熟知的相變過程。5相圖的用途在冶金工業(yè)中，控制金屬的冶煉過程、對物質(zhì)的高度提純，分析金屬組成和性能的關(guān)系，研制具有優(yōu)良性能的新合金以及探討稀土元素對改善鋼的性能的影響都要應(yīng)用相圖。在硅酸鹽工業(yè)中，確定某種材料的配方，選擇燒成制度，預(yù)測產(chǎn)品性能等也離不開相圖。在開發(fā)新材料的過程中，往往要研究用什么原材料在什么條件下可以形成什么相，預(yù)計可以獲得什么性能。相圖在化學(xué)、化工、礦物、地質(zhì)和物理等領(lǐng)域中的應(yīng)用也十分廣泛。6第三章相律和相圖相圖的應(yīng)用案例 鋼的含硫量硫是鋼鐵中十分有害的雜質(zhì)元素，根據(jù)Fe-FeS系統(tǒng)相圖，假設(shè)鋼液中含F(xiàn)eS在C點以
5、右，即大于0.02%wtFeS，則冷卻時先析出?固溶體。當冷卻到985℃時，開始析出?+?固溶體共晶（組成點E），這些共晶分布在先前析出的晶粒邊界上。7第三章相律和相圖相圖的應(yīng)用案例 鋼的含硫量具有這種結(jié)構(gòu)特征的固體重新加熱時，其中共晶體首先熔化，這就是導(dǎo)致熱加工時在晶界處產(chǎn)生斷裂的原因，工業(yè)上稱之為“熱脆”現(xiàn)象。它破壞了鋼的完整性，所以鋼鐵生產(chǎn)中對含硫量作了嚴格的規(guī)定。8第三章相律和相圖第二節(jié)相平衡的基本概念及相律相平衡的基本概念系統(tǒng)在熱力學(xué)中所研究的對象，都是由大量分子或原子組成的宏觀物體或物體系統(tǒng)（如氣體、液體、固體等），稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)（或體系）。系統(tǒng)
6、以外的物質(zhì)統(tǒng)稱為外界或環(huán)境。當外界條件不變時，如果系統(tǒng)的各種性質(zhì)不隨時間而改變，則這種系統(tǒng)就處于平衡狀態(tài)。凡是能夠忽略氣相影響，只考慮液相和固相的系統(tǒng)稱為凝聚系統(tǒng)。9第三章相律和相圖相熱力學(xué)上所謂的相是指系統(tǒng)的一部分，這部分的性質(zhì)和成分是均勻的，是物理地有它本身的特性而且至少在理論上可以從系統(tǒng)的其它部分分離的?；瘜W(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)都不同的兩種物質(zhì)可在同一相區(qū)內(nèi)，只要它們的代表性變量如溫度、壓力、成分及晶體點陣常數(shù)等可連續(xù)地從一種物質(zhì)變到另一種物質(zhì)。一個相中可以包含幾種物質(zhì)，即幾種物質(zhì)可以形成一個相?？諝?、NaCl水溶液一種物質(zhì)可以有幾個相。水（冰、液、汽）；碳（石墨、金
7、剛石）固體機械混合物中有幾種物質(zhì)就有幾種相。鐵粉+碳粉一個相可以連續(xù)成一個整體，也可以不連續(xù)。水中的冰塊10第三章相律和相圖總之，氣相只能是一個相，不論多少種氣體混合在一起都一樣形成一個氣相。液體可以是一個相，也可以是兩個相（互溶程度有限時）。固體如果是連續(xù)固溶體則為一相；其他情況下，一種固體是一個相。11第三章相律和相圖獨立組元（component）系統(tǒng)中每一個能單獨分離出來并獨立存在的化學(xué)均勻物質(zhì)稱為物種或組元。如鹽水溶液中，NaCl和H2O都是物種，而其中的離子則不是。決定一個相平衡系統(tǒng)的成分所必需的最少物種（組元）數(shù)稱為獨立組元數(shù)，通常用C表
