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第1章 非平衡态热力学基础 1

1.1熵增率和唯象方程 1

1.1.1熵增率 1

1.1.2线性唯象方程 1

1.1.3非线性唯象方程 2

1.2多相体系的熵增率和唯象方程 3

1.2.1不连续体系 3

1.2.2不连续体系的熵增率 3

1.2.3线性唯象方程 3

1.2.4非线性唯象方程 4

1.3热传导与扩散 5

1.3.1热传导 5

1.3.2扩散 6

1.4多元均相体系的化学反应 9

1.4.1多元均相只有一个化学反应的体系 9

1.4.2多元均相有多个化学反应的体系 12

1.5多元非均相体系的化学反应 14

1.5.1只有一个化学反应的多元非均相体系 14

1.5.2只有一个化学反应又有扩散的多元非均相体系 15

1.5.3同时有多个化学反应的多元多相体系 16

1.6稳态过程 18

1.6.1只有一个化学反应的多相体系 18

1.6.2同时有多个化学反应的多元多相体系 19

第2章 均相反应 22

2.1气-气相反应 22

2.1.1单一气-气相反应 22

2.1.2多个气-气相反应 23

2.1.3有一个化学反应，同时有多个扩散 23

2.1.4同时有多个化学反应，又有多个扩散 24

2.1.5实际反应 25

2.2均一液相的化学反应 27

2.2.1只有一个化学反应 27

2.2.2同时有多个化学反应 27

2.2.3有一个化学反应，又有扩散 28

2.2.4同时有多个化学反应，又有扩散 28

2.2.5实际反应 29

第3章 气体与无孔隙固体的反应 34

3.1气体与无孔隙固体的反应类型和反应步骤 34

3.1.1气体与无孔隙固体的反应类型 34

3.1.2气体与无孔隙固体反应不生成致密产物层的反应步骤 34

3.2气体与无孔固体不生成致密产物层的反应 35

3.2.1气体反应物A在气膜中的扩散为控制步骤 35

3.2.2界面化学反应为过程的控制步骤 37

3.2.3气体反应物A在气膜中的扩散和化学反应共同为控制步骤 37

3.3反应前后固体颗粒尺寸不变的气-固反应 39

3.3.1气体反应物A在气膜中的扩散为过程的控制步骤 40

3.3.2气体反应物A在固体产物层中的扩散为控制步骤 41

3.3.3界面化学反应为过程的控制步骤 42

3.3.4气体反应物在气膜中的扩散和在固体产物层中的扩散共同为控制步骤 43

3.3.5反应物A在气膜中的扩散和界面化学反应共同为控制步骤 46

3.3.6反应物A在固体产物层的扩散和界面化学反应共同为控制步骤 47

3.3.7反应物A在气膜中的扩散、在产物层中的扩散和界面化学反应共同为控制步骤 49

3.4多个反应同时进行的气体与无孔固体的反应——只生成气体 51

3.4.1气体反应物Aj在气膜中的扩散为控制步骤 52

3.4.2界面化学反应为过程的控制步骤 53

3.4.3气体反应物在气膜中的扩散和化学反应共同为过程的控制步骤 54

3.5多个反应同时进行的气体与无孔固体的反应——反应前后固体颗粒尺寸不变 56

3.5.1气体反应物在气膜中的扩散为过程的控制步骤 56

3.5.2气体反应物Aj在固体产物层中的扩散为过程的控制步骤 58

3.5.3界面化学反应为过程的控制步骤 59

3.5.4反应物在气膜中的扩散及其在固体产物层中的扩散共同为控制步骤 60

3.5.5反应物Aj在气膜中的扩散和化学反应共同为控制步骤 62

3.5.6反应物Aj在固体产物层中的扩散和化学反应共同为控制步骤 64

3.5.7反应物Aj在气膜中的扩散、在产物层中的扩散和化学反应共同为控制步骤 66

3.6气体与反应前后体积变化的固体颗粒的反应 68

3.6.1气体与无孔固体只有一个反应 68

3.6.2同时进行多个气体与无孔固体的反应 70

第4章 气体与多孔固体的反应 73

4.1多孔固体的完全气化反应 73

4.1.1多孔固体气化反应的三种控制步骤 73

4.1.2化学反应为过程的控制步骤 73

4.1.3通过孔隙的扩散和化学反应共同为过程的控制步骤 75

4.1.4通过气膜的扩散为过程的控制步骤 77

4.2有固体产物的多孔固体与气体的反应 78

4.2.1化学反应为过程的控制步骤 79

4.2.2通过固体产物层的扩散为控制步骤 80

4.2.3化学反应和通过固体产物层的孔隙扩散共同为控制步骤 81

4.3多孔固体同时进行多个气化反应 83

4.3.1多个化学反应为过程的控制步骤 83

4.3.2多个组元同时通过孔隙扩散和同时进行的多个化学反应共同为过程的控制步骤 84

4.3.3多个组元通过气膜的扩散为过程的控制步骤 85

4.4有固体产物的多孔固体与气体同时进行多个反应 87

4.4.1化学反应为过程的控制步骤 87

4.4.2在固体产物层中的扩散为控制步骤 88

4.4.3在固体产物层的孔隙扩散和化学反应共同为控制步骤 89

第5章 气-液相反应 92

5.1一种气体在溶液中溶解 92

5.1.1一种气体在溶液中溶解的热力学 92

5.1.2一种气体溶解的控制步骤 93

5.2多种气体在溶液中溶解 101

5.2.1多种气体在溶液中溶解的热力学 101

5.2.2多种气体溶解的控制步骤 103

5.3从溶液中析出一种气体 112

5.3.1从溶液中析出一种气体的热力学 112

5.3.2从溶液中析出一种气体的控制步骤 112

5.4从溶液中析出多种气体 121

5.4.1从溶液中析出多种气体的热力学 121

5.4.2多种气体析出的控制步骤 121

5.5气体和液体的化学反应 129

5.5.1气体和液体的反应步骤 129

5.5.2反应物A在液膜中的扩散和化学反应共同为过程的控制步骤 129

5.5.3反应物A在气膜中的扩散和化学反应共同为过程的控制步骤 131

5.5.4反应物A在气膜中的扩散、在液膜中的扩散和化学反应共同为过程的控制步骤 132

5.5.5反应物B在液相中的扩散和化学反应为过程的控制步骤 134

5.6多种气体和液体中多个组元同时进行化学反应 135

5.6.1反应物Aj在液膜中的扩散和化学反应共同为过程的控制步骤 135

5.6.2反应物Aj在气膜中的扩散和化学反应共同为过程的控制步骤 136

5.6.3反应物Aj在气膜中的扩散、在液膜中的扩散和化学反应共同为过程的控制步骤 137

5.6.4反应物Bj在液相中的扩散和化学反应共同为过程的控制步骤 138

5.7气体在钢液中的溶解 140

5.7.1在液膜中的扩散为控制步骤 140

5.7.2界面化学反应和在液膜中的扩散共同为过程的控制步骤 141

5.8从钢液中析出气体 142

5.8.1氮从钢液中析出 142

5.8.2氢从钢液中析出 143

5.9冰铜吹炼 144

5.9.1冰铜吹炼的化学反应 144

5.9.2造渣期的反应步骤 144

5.9.3造渣期的控制步骤 145

5.10碳氧反应 149

5.10.1碳氧反应的步骤 149

5.10.2钢液中碳、氧扩散为控制步骤 150

第6章 液-液相反应 154

6.1界面现象及其机理 154

6.1.1界面现象 154

6.1.2界面现象产生的机理 155

6.2两个连续液相间的传质与化学反应 158

6.2.1化学反应进行的位置 158

6.2.2过程的控制步骤 159

6.2.3只发生一个化学反应的体系 159

6.2.4发生多个化学反应的体系 167

6.3分散相与连续相间的传质和化学反应 177

6.3.1过程的控制步骤 177

6.3.2只发生一个化学反应 178

6.3.3同时发生多个化学反应 186

第7章 液-固相反应 197

7.1溶解 197

7.2一种物质溶解——不形成致密剩余层 197

7.2.1被溶解物质在液膜中的扩散为控制步骤 198

7.2.2被溶解物质与溶剂的相互作用为控制步骤 198

7.2.3被溶解物质与溶剂的相互作用及其在液膜中的扩散共同为控制步骤 199

7.3一种物质溶解——溶解前后固体颗粒尺寸不变 201

7.3.1被溶解物质与溶剂的相互作用为控制步骤 201

7.3.2被溶解物质在液膜中的扩散为控制步骤 202

7.3.3被溶解物质在剩余层中的扩散为控制步骤 203

7.3.4被溶解物质与溶剂的相互作用及其在液膜中的扩散共同为控制步骤 204

7.3.5被溶解物质在剩余层中的扩散及其与溶剂的相互作用共同为控制步骤 205

7.3.6被溶解物质在剩余层中的扩散和在液膜中的扩散共同为控制步骤 207

7.3.7被溶解物质在剩余层中的扩散、在液膜中的扩散及其与溶剂的相互作用共同为控制步骤 208

7.4多种物质同时溶解——溶解过程固体颗粒尺寸变化 210

7.4.1被溶解物质在液膜中的扩散为控制步骤 210

7.4.2被溶解物质与溶剂的相互作用为控制步骤 211

7.4.3被溶解物质与溶剂的相互作用及其在液膜中的扩散共同为控制步骤 212

7.5多种物质同时溶解——溶解前后固体颗粒尺寸不变 214

7.5.1被溶解物质与溶剂的相互作用为控制步骤 214

7.5.2被溶解物质在液膜中的扩散为控制步骤 215

7.5.3被溶解物质在剩余层中的扩散为控制步骤 216

7.5.4被溶解物质在液膜中的扩散及其与溶剂的相互作用共同为控制步骤 216

7.5.5被溶解物质在剩余层中的扩散及其与溶剂的相互作用共同为控制步骤 218

7.5.6被溶解物质在剩余层中的扩散和在液膜中的扩散共同为控制步骤 220

7.5.7被溶解物质在剩余层中的扩散、在液膜中的扩散及其与溶剂的相互作用共同为控制步骤 221

7.6浸出 223

7.7一种物质被浸出——不形成致密固体产物层 224

7.7.1液体反应物在液膜中的扩散为控制步骤 224

7.7.2界面化学反应为控制步骤 225

7.7.3液体反应物在液膜中的扩散和化学反应共同为控制步骤 226

7.8一种物质被浸出——浸出前后固体颗粒尺寸不变 227

7.8.1液体反应物在液膜中的扩散为控制步骤 227

7.8.2液体反应物在固体产物层中的扩散为控制步骤 229

7.8.3界面化学反应为控制步骤 230

7.8.4液体反应物在液膜中的扩散和在固体产物层中的扩散共同为控制步骤 231

7.8.5液体反应物在液膜中的扩散和化学反应共同为控制步骤 233

7.8.6液体反应物在固体产物层中的扩散和化学反应共同为控制步骤 234

7.8.7液体反应物在液膜中的扩散、在产物层中的扩散和化学反应共同为控制步骤 236

7.9多种物质同时被浸出——不形成致密固体产物层 238

7.9.1浸出剂在液膜中的扩散为控制步骤 239

7.9.2界面化学反应为控制步骤 240

7.9.3浸出剂在液膜中的扩散和化学反应共同为控制步骤 241

7.10多种物质同时被浸出——浸出前后固体颗粒尺寸不变 243

7.10.1浸出剂与被浸出物质的界面化学反应为控制步骤 243

7.10.2浸出剂在液膜中的扩散为控制步骤 244

7.10.3浸出剂在固体产物层中的扩散为控制步骤 245

7.10.4浸出剂在液膜中的扩散和在固体产物层中的扩散共同为控制步骤 246

7.10.5浸出剂在液膜中的扩散和界面化学反应共同为控制步骤 249

7.10.6浸出剂在固体产物层中的扩散和界面化学反应共同为控制步骤 250

7.10.7浸出剂在液膜中的扩散和在固体产物层中的扩散以及界面学反应共同为控制步骤 252

7.11析晶 254

7.11.1基本概念 254

7.11.2从溶液中析出晶体的热力学 256

7.11.3从溶液中析出晶体的速率 257

7.12熔化 258

7.12.1纯物质的熔化 258

7.12.2具有最低共熔点的二元系熔化 262

7.12.3具有最低共熔点的三元系熔化 270

7.13凝固 283

7.13.1纯液体凝固 283

7.13.2具有最低共熔点的二元系凝固 285

7.13.3具有最低共熔点的三元系凝固 293

第8章 固-固相反应 308

8.1固-固相化学反应 308

8.1.1界面化学反应为控制步骤 308

8.1.2反应物通过产物层的扩散为控制步骤 311

8.1.3化学反应和扩散共同为控制步骤 314

8.2固-固相同时发生多个化学反应 318

8.2.1界面化学反应为控制步骤 318

8.2.2反应物通过产物层的扩散为控制步骤 321

8.2.3化学反应和扩散共同为控制步骤 324

8.3固态相变 328

8.3.1纯固态物质相变 328

8.3.2具有最低共晶点的二元系升温过程的相变 329

8.3.3具有最低共晶点的三元系升温过程的相变 338

8.3.4具有最低共晶点的二元系降温过程的相变 353

8.3.5具有最低共晶点的三元系降温过程的相变 363

8.4几种典型的固态相变 380

8.4.1脱溶过程 380

8.4.2共析转变 387

8.4.3马氏体相变 391

8.4.4调幅分解 394

8.4.5奥氏体相变 399

参考文献 409