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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