Термодинамический анализ - раздел Химия, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Результатом Физико-Химических Процессов И Фазовых Превращений В Металлах И Сп...
Результатом физико-химических процессов и фазовых превращений в металлах и сплавах при разных видах обработки являются исходные материалы, полученные на разных стадиях металлургических и литейных процессов, промежуточные и выходные продукты, их структура и свойства. Направление, движущие силы и степень завершенности этих процессов определяются законами химической термодинамики.
Термодинамические расчеты необходимы при плавке, рафинировании и модифицировании, а также при внепечной обработке черных и цветных сплавов. В этих процессах важнейшими являются реакции восстановления, окисления, дегазации и десульфурации расплавов.
Мерой химического сродства элементов в реакциях является изменение стандартной энергии Гиббса DG°.
Реакции окисления и восстановления металлов описываются уравнениями типа:
n[ЭA] + m[O] → (ЭnAOm), (1.1)
(ЭnAО) + m [ЭБ] → n [ЭА] + m (ЭБО), (1.2)
где ЭА и ЭБ – элементы А и Б; О – кислород; n и m – число молей соответствующего элемента.
Направление этих реакций определяют по изменению энергии Гиббса DG°, выход продуктов реакции определяют по величине константы равновесия K. Между ними существует зависимость:
DG° = - RT lnK, (1.3)
где R – газовая постоянная, кДж/(моль·К); T – температура, К.
Константу равновесия для определенной температуры можно рассчитать по уравнению:
lnK = - DG°/(RT) = DH°/(RT) + DS°/R, (1.4)
где DH° и DS° - изменение энтальпии и энтропии.
Зависимость константы равновесия от температуры описывает уравнение:
lgK = A/T – B, (1.5)
где А и В – постоянные для каждой реакции коэффициенты. Значения этих коэффициентов приведены в справочной и специальной литературе.
Зависимость изменения DG° от температуры для окислительно-восстановительных реакций различных металлов обычно представлена диаграммой. Для протекания реакции окисления DG° должно иметь отрицательное значение. Все металлы, расположенные в отрицательной области DG°, самопроизвольно окисляются на воздухе, а металлы, расположенные выше не окисляются. Чем больше отрицательное значение DG°, тем более устойчив оксид, и наоборот. Кривая изменения DG° от температуры для металла-восстановителя должна быть расположена на диаграмме ниже, чем для восстанавливаемого оксида. Так, кальций и магний могут быть восстановителями для Al2O3. Однако при температурах выше 1600 °С сродство у магния становится меньше, чем у алюминия /DG°Mg /< /DG°Al /, магний не может быть восстановителем для Al2O3.
Углерод и СО не могут быть восстановителями при плавке литейных сплавов цветных металлов: магния и алюминия, но при определенных температурах могут восстанавливать в чугунах и сталях оксиды основных и легирующих элементов (Fe, Mn, Si, Cr, V, Ti и др.) [1].
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Тихоокеанский государственный технический университет...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Термодинамический анализ
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области металлургии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Металл
Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия
Рассматриваемые нами системы состоят из большого количества частиц (атомов, молекул, ионов), находящихся в непрерывном движении. В соответствии с формой движения частиц различают поступательную и в
Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики – это фактически закон сохранения энергии. Он утверждает, что
Существует аддитивная функция состояния термодинамической системы, называемая внутренней энергией U
Второй закон термодинамики. Энтропия
Энтропия, обозначаемая буквой S - экстенсивное свойство системы, была введена Клаузиусом, при анализе материала по тепловым двигателям, первоначально в виде так называемой "приведенной теплоты
Определение поверхностного натяжения
Жидкие вещества обладают хорошо известным характерным свойством сокращать свою поверхность, благодаря чему мелкие капли расплавленных металлов приобретают сферическую форму. Это явл
Методы измерения поверхностного натяжения
Существует значительное число методов измерения поверхностного натяжения легкоподвижных поверхностей раздела фаз жидкость - газ и жидкость - жидкость. Эти методы разделяются на: 1) статические; 2)
Определение проводимости расплавов материалов
К числу важнейших физических свойств металлических расплавов относится их электропроводность. Это свойство, как и вязкость, относится к структурно-чувствительным характеристикам, поэтому его изуче
Методы измерения проводимости расплавов металлов и сплавов
Методы измерения можно разделить на две группы: контактные и бесконтактные измерения.
Контактный метод связан с погружением электродов в жидкий металл, находящийся в электроизмерительной я
Методы измерения электрической проводимости расплавленных шлаков
Как уже отмечалось, для измерения электрической проводимости оксидных расплавов преимущественно применяют контактные методы. Эти методы предполагают измерение электрического сопротивления распла
Определение плотности расплавов
Плотность d, одна из основных физических характеристик расплавов, непосредственно связана со многими другими (поверхностным натяжением, σ, сжимаемостью χ и теплоемкостью Сv, с динамичес
Методы определения плотности расплавов
В методе используется соотношение для массы тела, погруженного в жидкость. Под действием выталкивающей силы масса тела уменьшается на величину массы вытесненной жидкости ∆М:
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Рыжонков Д.И. и др. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989. – 391 с.
2. Арсентьев П.П., Яковлев В.В., Крашенинников М.Г., Пронин Л.А., Филиппов Е.С. Физико-Химические
Алюмотермия
К пирометаллургическим способам относится металлотермия. Металлотермия (от металлы и греч . therme - жар, тепло), металлургические процессы, основанные на восстановлении металлов из их соединений (
Библиографический список
1. Белай Г.Е. Организация металлургического эксперимента. Москва. «Металлургия». 1993г.
2. Общая химическая технология. С. 125-126
3. Общая металлургия
4. Металлургия ред
Основные теоретические положения
Одним из приоритетных направлений современного материаловедения является разработка научных и технологических основ получения металлических порошков и их тугоплавких соединений – основного сырья по
Порядок выполнения работы
1. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз.
2. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз в ионных расплавах.
Основные теоретические положения
Рассмотрим термодинамическую систему, в которой протекает некоторая обобщенная химическая реакция
(3.1)
&
Поверхностное натяжение
Известно, что поверхность расплавленных металлов, как и других жидкостей, стремится к самопроизвольному сокращению. Этот факт говорит о существовании свободной энергии поверхности, т. е. о необходи
Поверхностное натяжение и смачиваемость
Термодинамика рассматривает поверхностное натяжение как меру изменения свободной энергии системы при изменении ее поверхности:
Методы определения поверхностного натяжения
В литературе выделяют следующие методы определения поверхностного натяжения металлов: метод отрывающейся капли, метод капиллярного поднятия, метод максимального давления, метод висячей капли и др.
Библиографический список
1. П.П. Арсентьев и др. Физико-химические методы исследования металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989. 288 с.
2. О.И. Островский и др. Свойства металлических расплавов. М.: Метал
Порядок выполнения работы
Проведение эксперимента начинают с подготовки образца, Для этого вытачивается из заготовки исследуемого материала цилиндр диаметром 25-30 мм и высотой 80-100 мм. С таким расчетом, чтобы 1/4 объема
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов