宏观动力学研究方法

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《宏观动力学研究方法》系统详细地介绍了宏观动力学的研究现状和发展趋势,重点介绍了宏观动力学的研究方法和手段。第1章概述了化学反应动力学发展历程,化学反应动力学特别是宏观反应动力学的研究方法,以及动力学的新发展、新技术。第2章到第8章系统地介绍了当前宏观动力学研究中最常用的7种研究方法,每章都先介绍每种研究方法的基本原理、手段,然后结合实例介绍其在动力学研究中的具体操作、数据处理及结果讨论分析。例如在第2章中结合实例详细介绍了淬火逐层分析法在宏观结构动力学研究中的应用;在第3章、第4章中结合具体实例讲解了高压差热分析(PDTA)、微分热重(DTG)技术在宏观动力学研究中的应用。《宏观动力学研究方法》每章各自独立成章,读者可以有针对性地选择,通过独立章节的学习,快速掌握一种宏观动力学研究方法。该书可以作为冶金、材料、化工等专业本科生以及研究生的教材和参考用书,也可供相关科研人员阅读。
书    名
宏观动力学研究方法
出版社
化学工业出版社
页    数
180页
开    本
16
作    者
张廷安 豆志河
出版日期
2014年9月1日
语    种
简体中文

宏观动力学研究方法内容简介

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《宏观动力学研究方法》是国内第一本系统总结宏观动力学研究方法的高等教材,从实际应用角度出发进行介绍,结合大量实例。书中各章各自独立成章,读者可以有针对性地选择,通过独立章节的学习快速掌握一种宏观动力学研究方法,该书可以作为冶金、材料、化工等专业本科生以及研究生的教材和参考用书。

宏观动力学研究方法图书目录

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第1章 绪论1
  1.1化学反应动力学的发展简史2
  1.1.1宏观反应动力学发展阶段中的主要成就2
  1.1.2从宏观反应动力学向微观反应动力学过渡阶段的主要成就2
  1.1.3微观反应动力学发展阶段的主要成就3
  1.2化学反应动力学4
  1.2.1化学反应动力学的研究对象和任务4
  1.2.2化学反应动力学和化学反应热力学的关系4
  1.3热分析动力学5
  1.4宏观动力学概述7
  1.5宏观动力学研究方法10
  1.5.1热分析法10
  1.5.2非热分析法11
  1.6宏观动力学研究的几个重要环节12
  1.7宏观动力学研究新进展13
  1.7.1宏观动力学研究方法新进展13
  1.7.2宏观动力学研究的新技术16
  1.7.3宏观动力学模型研究的新进展17
  参考文献19
  
  第2章 淬冷法23
  2.1淬冷法应用原理及装置24
  2.2淬火炉、淬火剂和淬火样品的处理25
  2.2.1淬火炉25
  2.2.2淬火剂25
  2.2.3样品制备25
  2.3熔体淬冷法研究动力学的原理26
  2.4淬火-逐层分析法研究反应动力学的原理27
  2.5淬冷法研究反应动力学的实例分析28
  2.5.1固体碳还原熔渣中FeO反应的动力学28
  2.5.2含BaO渣系精炼极低硫钢的动力学31
  2.5.3淬火-逐层分析法案例:梯度材料的制备34
  参考文献35
  
  第3章 差热分析法37
  3.1概述38
  3.2基本原理38
  3.2.1差热分析仪的基本原理38
  3.2.2差热分析曲线方程39
  3.3差热分析仪的温度校核41
  3.4差热分析的影响因素42
  3.4.1实验条件的影响42
  3.4.2试样的影响44
  3.5微分差热分析45
  3.6DTA在反应动力学中应用的基本原理46
  3.7DTA在反应动力学应用中的实例分析49
  3.7.1燃烧合成CaB6的动力学研究49
  3.7.2高氯酸铵高压下的分解动力学研究51
  3.7.3硫化铜精矿焙烧的非等温动力学研究53
  3.7.4镁热还原合成硼化钛微粉的动力学研究57
  3.7.5用差热分析研究环氧树脂固化反应动力学58
  参考文献62
  
  第4章 热重分析法65
  4.1基本原理和分析方法66
  4.1.1微分法68
  4.1.2积分法69
  4.2反应机理的推断70
  4.3微商热重法和自发气氛热重法72
  4.3.1微商热重法(DTG)72
  4.3.2自发气氛热重法74
  4.4影响热重曲线的主要因素75
  4.4.1仪器的影响75
  4.4.2实验条件的影响76
  4.4.3试样的影响77
  4.5应用热重力法研究动力学有关的几个问题79
  4.5.1固体试样的制备79
  4.5.2气体速率的影响80
  4.5.3关于反应的起始时间80
  4.5.4误差80
  4.6热重分析在动力学研究中的应用实例分析80
  4.6.1等温热重法测定煤焦-二氧化碳气化动力学80
  4.6.2TG与DTG联合在动力学研究中的应用83
  4.6.3热重-差热联合研究一水硬铝石分解动力学86
  4.6.4纳米管Ni3(NO3)2(OH)4的热分解动力学研究90
  4.6.5一水合草酸钾的热分解动力学研究93
  参考文献96
  
  第5章 差示扫描量热法98
  5.1差示扫描量热法的基本原理99
  5.1.1功率补偿型DSC99
  5.1.2热流型DSC100
  5.2影响因素103
  5.2.1实验条件的影响103
  5.2.2试样特性的影响104
  5.3DSC的温度和量热校正105
  5.3.1温度校正105
  5.3.2量热校正106
  5.4DSC在宏观反应动力学应用中的基本原理107
  5.5DSC在宏观反应动力学应用中的实例分析109
  5.5.1等温DSC研究Zr60Al15Ni25大块非晶合金晶化动力学109
  5.5.2非等温DSC研究CuC2O4-ZnC2O4·2H2O的热分解动力学112
  5.5.3采用DSC对TDE-85/70号酸酐固化动力学研究116
  5.5.4用DSC研究钼酚醛树脂的固化反应动力学119
  5.5.5城市垃圾焚烧飞灰熔融动力学研究122
  5.5.6硝酸铵和硝酸钠混合物热分解的动力学分析128
  参考文献130
  
  第6章 电化学法133
  6.1扩散系数134
  6.2固态和液态金属中氧的扩散研究135
  6.2.1液态金属中氧的扩散研究136
  6.2.2溶质对金属熔体扩散系数的影响137
  6.2.3固态金属中氧的扩散137
  6.3气固相及气-液相反应的动力学研究139
  6.4固体电解质电池在动力学研究中的实例分析142
  6.4.1液态Cu、Ag中氧的扩散系数测定142
  6.4.2常压下铁箔在CO-CO2气相内的氧化过程145
  参考文献146
  
  第7章 静态法148
  7.1体积变化测量149
  7.2压力变化测量149
  7.3静态法在反应动力学研究中的实例分析150
  7.3.1碳纤维/铝复合材料的界面化学反应动力学的研究150
  7.3.2氮在Fe-Se合金和Fe-Te合金中的溶解速率的测定153
  7.3.3水蒸气在CaO-SiO2-Al2O3渣系中的溶解动力学分析156
  参考文献162
  
  第8章 动态法163
  8.1产物气体累计量的测定164
  8.2产物气体成分分析164
  8.3动态法在动力学研究应用中的实例分析164
  8.3.1明矾石热分解宏观动力学研究164
  8.3.2小粒度维生素C冷却结晶动力学研究167
  8.3.3动态法研究苯酚在土壤中吸附的动力学173
  8.3.4(NH4)2SO4浸取轻烧氧化镁的反应动力学176
  参考文献179

宏观动力学研究方法序言

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化工和冶金反应大多为非均相反应,如气-固、液-固、固-固、气-液和液-液间的反应。因此,化工与冶金反应过程是十分复杂的,除了化学反应过程以外,还伴随着物料流动和混合以及热和质的传递过程,前者涉及的是化学反应动力学,后者则属于物理效应或称为宏观传输效应。化学反应速率如排除了物理效应的影响,就其本征速率来说是与反应器大小和结构形式无关的。但是,无论是在实验室小型装置还是在半工业规模的装置中,欲从总反应速率中完全消除物理效应的影响是很困难的。从工业角度来看,包括传递过程在内的综合反应更具有实用性,这就是所谓的宏观动力学研究的范畴。在反应动力学研究中,排除物理效应的影响,以求获得本征动力学数据,是对反应过程机理作出准确的判断,并在此基础上建立动力学方程式所必不可少的。随着科学技术的发展,特别是物理化学学科的发展以及新的研究手段的出现(如分子束应用于化学反应研究,实现了从分子反应的层次上来观察分子碰撞过程引起的化学反应的动态行为。激光技术的出现使研究可以深入到量子态反应的层次,进而探讨反应过程的微观细节),化学反应动力学已进入到一个新的阶段——微观反应动力学阶段。但是从目前实际的研究应用现状来看,关于化学反应宏观动力学的研究,仍然在动力学研究中占据着不可替代的位置。在实际的生产应用中,从宏观的、唯象的角度出发研究化学反应过程,对实际生产过程具有基础的指导作用。目前,关于宏观反应动力学专著很多,但大多都是从不同的反应体系出发,偏重宏观动力学模型和理论的介绍,关于宏观动力学研究方法的介绍则零散而不系统。本书正是从实际应用的角度对化学反应宏观动力学研究方法的基本原理以及实际应用进行系统的介绍。
  本书根据技术方法分章,以案例介绍为主,共分8个章节。第1章为绪论,主要是介绍了化学反应动力学发展历程,化学反应动力学特别是宏观反应动力学的研究方法,以及动力学的新发展、新技术等。由于热分析动力学在化学反应动力学发展中的特殊作用,本章中用专门一节介绍了热分析动力学。第2章到第8章详细介绍了7种在宏观动力学研究中常用的方法,每章都是先介绍基本原理,然后结合实例介绍其在动力学研究中的具体应用,并结合实例介绍了宏观动力学研究新方法、新技术。例如,第2章中的淬火逐层分析法就是针对新近发展起来的自蔓延高温合成技术而发明的一种研究宏观结构动力学新方法,还有第3章中的高压差热分析(PDTA)、第4章中的微分热重(DTG)技术以及电化学法都结合实例作了详细的介绍。随着热分析技术以及热分析仪的发展,还出现了多种手段联合应用研究宏观动力学的方法。本书每章各自独立成章,不同专业、不同研究领域的研究人员可以有针对性选择利用,该书是冶金、材料、化工等专业本科生以及研究生从事科学研究的一门很好的教材、参考书和工具书。
  本书第1、2和8章由张廷安编写,第3~7章由豆志河编写,全书由张廷安审定。
  在本书的编写过程中,赵秋月、任晓东、王健、王一雍、王安国以及曹晓畅在部分章节的文字录入方面做了大量工作,在此一并表示衷心的感谢。由于时间紧促,作者水平有限,书中的疏漏在所难免,欢迎广大读者在使用过程中批评指正。
  张廷安 豆志河
  2014年6月

  
词条标签:
科技