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电化学
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本书是第一本非平衡态冶金热力学的专著，构建了非平衡态冶金热力学的理论体系。系统地阐述了非平衡态冶金热力学的基础理论和基本知识，内容包括非平衡态热力学基础、单元和多元体系的均相反应、气体与无孔隙固体的反应、气体与多孔固体的反应、气-液相反应、液-液相反应、液-固相反应、固-固相反应和一些应用实例，给出了单元、多元、均相、多相远离平衡的冶金体系发生不可逆的传输过程和化学反应的吉布斯自由能变的公式，以及传输速度和化学反应速率的公式，讨论了过程的各种控制步骤，描述了单一过程的情况和多个过程的耦合。
样章试读
目录
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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
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