相變速率定義
1. 加熱速度及其相變點請教
下面的附件,是本人為別人撰寫的論文片段,與樓主的問題有一定的關聯性,希望對樓主有所幫助
2. .............
LiFe0.9Mg0.1PO4材料系用機械研磨法加後續熱處理而制備。LiFe0.9Mg0.1PO4的平衡潛在
成分等溫線(equilibrium potential-版composition isotherm)和LiFe0.9Mg0.1PO4的充放電動權力學
用恆電流斷續滴定技術(GITT),電位階躍計時電流法(PSCA)以及電化學阻抗光譜法
(EIS)進行測量。該陰極的速率性能由電荷轉移動力學、電子電導率、鋰離子擴散能力和
相變速率加以控制。由於LiFe0.9Mg0.1PO4具有很快的電荷轉移反應和高的電子與離子擴散系
數,所以LiFe0.9Mg0.1PO4和Li0.1Fe0.9Mg0.1PO4之間的相變在充放電過程中開始起更重要的作用,
這由在EIS測量低頻區的相變所感生的電感迴路所證明。LiFe0.9Mg0.1PO4的相的純度和形態也
用X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)進行了觀察。
3. 簡要畫出在成核生長相變過程中總結晶速率與晶核生成速率和晶體生長速率的關系圖
就是一個大的拋物線圖,和分別兩個小的曲線
要得到多且小,則成核速率快,生成內速率慢,所以低溫的比容較好,在最大總結晶速率的左邊一段。
要得少且大晶花,則結核速率慢,生成速率慢,那高溫就比較好,所以應該在最大總結晶速率的右邊一段
僅供參考
4. 相變儲能材料的定義
相變儲能材料是指在一定的溫度范圍內,利用材料本身相態或結構變化內,向環境自動吸收或釋放容潛熱,從而達到調控環境溫度的一類材料。
具體相變過程為:當環境溫度高於相變溫度時,材料吸收並儲存熱量,以降低環境溫度;當環境溫度低於相變溫度時,材料釋放儲存的熱量,以提高環境溫度。
常見的如力王新材料的相變儲能材料在新能源汽車電池中的應用、動力電池包中的應用等,通過相變過程吸收和釋放能量,達到控制電池包在最佳應用溫度。
5. 固態相變的內容
當一種固相由於熱力學條件(如溫度、壓力、作用於該固體的電場、磁場等)變化成為不穩定的時候,如果沒有對相變的障礙,將會通過相結構(原子或電子組態)的變化,轉變成更為穩定或平衡的狀態,此即發生「固態相變」。在金屬學中,相變常指一種組織在溫度或壓力變化時,轉變為另一種或多種組織的過程,如多晶型轉變、珠光體相變等。
人類對材料的使用決定於能夠得到和利用某些特定結構的微觀組織和分布,藉以獲得在使用條件下(如應力分布、磁場等)所需要的此種材料的加工或使用性能。這種組織結構包括電子組態、原子鍵合性質、原子或分子組態、構成的晶體結構及其中的晶體缺陷、晶體的形狀和分布(晶粒和金相組織),也包括它們當中的組織缺陷。因此研究固態相變對控制金屬、合金以及某些非金屬材料性能有極為重要的理論和實踐意義。
固態相變的研究包括下列幾個方面,並可據以將相變作出不同的分類。
相變晶體學──相結構及結構關系 相變晶體學研究相變前後相的結構,這些結構的相互關系,相界面兩側晶體原子排列的匹配的程度,生成相在原來的母相中析出的晶體平面(即慣析面habit plane),以及母相與新相之間的晶體學取向關系(orientation relationship)。如果相變時具有熱效應,吸熱相將具有較高的內能,鍵合有所減弱,從而影響一個原子的最近鄰和次近鄰原子的組態。伯格(M. J.Buerger)根據結構變化涉及的是最近鄰、次近鄰或更遠的原子,以及重組時是否需要原子重新組合,將相變進行分類,並指出需要原子位置的重組和鍵的破壞的相變,如低碳鋼從奧氏體中形成鐵素體,將需要較高的激活能,相變的速度較小;而當相變時只發生相對位移、轉動或鍵的畸變時,如奧氏體淬火時轉變為馬氏體,相變將具有較高速度。
研究相變前後的晶體學取向關系(如相互平行的晶面和晶向)對於相變機理的了解是必要的。這種取向關系和新相析出的形態及其在母相上的析出平面(慣析面),對相變後合金的性能有密切關系。
相變的金相學 宏觀材料相變產物的性質,特別是對組織敏感的性質如強度、斷裂韌度、延性、超塑性等,除了決定於晶體本身結構及所包含的晶體缺陷(繼承母相的或相變時產生的)以及它們所具有的性質外,還決定於相變後組成相的晶粒之間的相互關系,它們的形狀大小及其在母相中的分布等因素,如鋼中珠光體的粗細(即珠光體中滲碳體和鐵素體的厚度)將影響鋼的性能。相變的這個研究領域,稱為相變的金相學。相變後產物的金相組織,即新相的分布與母相的殘留量及分布,由母相及新相的晶體結構,相變的動力學(特別是相變的溫度、新相形成的速度),以及合金的成分等因素所控制。研究相變的這些方面及其相互關系是控制合金材料組織和性質的重要手段。金相組織及其性質還受母相的成分不均勻性,溶解或偏聚的雜質,析出的夾雜物及其分布,存在的晶體缺陷(如晶粒間界、位錯、層錯)以及加熱、冷卻和形變產生的缺陷等的影響。
相變熱力學 相變的發生是由於某一個固相在給定的熱力學條件下成為不穩定的物系,該固相就會具有通過結構或成分的變化使物系的自由能下降的趨勢。從原子或分子的組態變化來考慮,相變可以有三個基本方式:①結構變化,如熔化、凝固、多晶型轉變、馬氏體相變、塊型轉變(massive transformation);②成分的變化,如具有溶解度間隔(solubility gap)的物系中一個相分為兩種與原來結構相同而成分不同的相;③有序程度的變化,如黃銅的有序化。大多數轉變則兼具兩種或三種過程。這些變化都伴有相應的自由能變化(見合金熱力學)。
在相變時,物系的自由能保持連續變化,但其他熱力學函數如體積、焓、熵等發生不連續變化。根據 Gibbs自由能(即自由焓G)高階導數發生不連續的情況(階數),可以將相變相應地分級:相變時體積及熵變化間斷的相變為一級相變,如多晶型相變,它們伴有結構變化和相變潛熱。焓、熱膨脹與壓縮系數發生突變的相變為二級相變,如某些有序無序轉變。實際上除了超導轉變外,一般相變並不嚴格符合這些定義,而是介乎兩者之間。許多鐵磁體的居里點則屬於二級相變點。
相變熱力學主要研究相變發生的條件,其驅動力來源與大小,相變的終點和相變產物的相對穩定性。由於相變潛熱比點陣能小得多,相變點及平衡線的理論計算是復雜而困難的。
相變動力學 研究相變的發生和發展,相變速度和停止過程,以及影響它們的因素。許多相變在臨界溫度(即兩相自由能相等的溫度)以下用形核及長大的方式進行。在母相中經過一定孕育時間,產生新相的核,這些核常常以一定速率增多,在一定溫度下,每個核以一定速率長大,一直到受阻或自由能條件變為不利。由於新相形核時單位體積的自由能減少,而新相表面的表面自由能增加,矛盾統一的結果是新相的晶核必須具有或超過一定臨界尺寸(rc)才是穩定的,稱為臨界晶核。它們繼續長大才能導致體系的自由能下降。
臨界尺寸的晶核是由原子熱運動引起新相組態的起伏所產生, 如N表示單位體積母相中的新相形核地點的總 數,nc為具有臨界尺寸的晶核數,ΔGc為形成臨界晶核單位體積的自由能 ,k是玻耳茲曼(Boltzmann)常數,T 是轉變溫 度,則
nc=N exp(-ΔGc/kT)
臨界尺寸的晶核出現後,有的長大,有的縮小, 為了獲得能夠長大的晶核,鄰近原子必須向臨界晶核表面上 躍遷,使其尺寸超過rc。如這種躍遷的激活能為Ea,則形核率R為
R=A exp[(-ΔGc+Ea)/kT]
溫度、壓力、成分、形變等對形核率都有重要影響。 上述形核方式假定形核地點均勻分布於母相之中,稱為 「均勻形核」。如果母相存在晶體缺陷及界面(包括晶粒間界及孿晶界) 、成分偏析、第二相及各種夾雜物,那麼 它們有可能提供有利的形核條件,使晶核在某些地點優先形成, 稱為「非均勻形核」。
新相晶體的長大通過臨界晶核的增大進行,原子從母相通過界面轉移到新相。這種轉移可以通過擴散進行, 也可用非擴散位移──改變近鄰原子位置來完成, 或兼而有之。晶核的長大可以由體擴散、界面擴散或沿位錯擴散 控制,這時長大率,為球狀新相的平均尺寸:體擴散為主要原子輸運方式時 , 垝∝t1/3;為表面或界面擴散所控制 時,∝t1/2;為位錯擴散控制時,則∝t1/5。 如長大由相界面的運動控制時,長大速度VF與長大時間t成線性關系, VF∝t。但此種線性關系並不一定表徵長大系界面運動控制 ,如枝晶長大或共析體的長大與時間也具有線性關 系。
新相的形狀決定於長大速率的方向性,它受晶面的界面張力、 表面或界面雜質吸附、溫度和濃度梯度等影 響。如生鐵中石墨沿基面方向長大,成為片狀石墨; 如沿垂直於基面方向長大,則成為扇形石墨的復合體,即球 狀石墨。
新相的生成量則決定於新相的形核數和長大終止的尺寸。在某些情況下,母相可以完全轉變為新相(如珠光體相變,見共析分解),或轉變一部分(如脫溶分解);也可以由於新相被晶界、新相周圍的母相中產生的應力、范性形變、或成分的變化所限制,終止長大,使新相的增加在達到化學平衡以前停止。
相變的進程受許多因素,如溫度、靜液壓、應力和應變、晶體缺陷、形變速度,以及電場、磁場、重力場等影響。它們通過不同機理影響相變進程,如溫度影響兩相自由能的變化,擴散速度,獲得相變激活能的幾率等;晶體缺陷則影響新相生核的地點、擴散通道和擴散機理以及新相長大的助力和阻力等等。
沒有成分變化的相變,如鐵鎳合金的馬氏體相變,可以在導致相變的外界條件(如溫度)反轉時發生逆轉,但由於來程相變時能量的消耗或晶體中相變阻力的增加(如晶體缺陷增加),可以使逆轉出現滯後現象。
相變機理學 研究相變的方式和分類。由於機理不同,相變可以有許多方式:
擴散型相變 相變以形核和擴散長大方式進行,相變中發生基體原子擴散和成分的變化。這種相變可以有各種形式:
①從過飽和固溶體中析出新相即脫溶。析出時,在新的熱力學穩定相生成前可以經過各種介穩狀態,如鋁銅合金中析出穩定的 CuAl2相以前形成原子異相聚集體,Guinier-Preston區。這種相變稱為「連續脫溶」(con-tinuous precipitation)。
②過飽和相分解時,可以從母相內局部開始,向前擴展。其中一相是經過脫溶及再結晶的母相,另一相為新相,稱為「不連續脫溶」(discontinuous precipitation)。
③如母相具有二元(或三元)共析成分,則在共析分解溫度以下轉變為兩個(或三個以上)新相,一般具有兩相(或三相)相間的共析組織,在鋼、銅鋁合金中,共析組織經蝕刻後在顯微鏡下觀察具有珠母光澤、稱為珠光體,這種相變稱為「珠光體相變」。這些分解產物在升溫時,通過固溶反應在相變點以上轉變成為高溫相。
無擴散型相變 又稱馬氏體型相變。即相變過程中不發生擴散,只通過材料的一定體積的切變,以很高的速度發生晶體結構變化,各原子或分子只有相對位移。這種相變大多數在降溫時發生,但也有在恆溫下進行的。它不僅在某些純金屬及許多合金如鋼中及無機化合物中發生,也在有機化合物中出現,如聚乙烯在應力作用下的斜方晶系向單斜晶系轉變(見馬氏體相變)。
貝氏體型相變 這是介乎上述兩者之間的相變。在這種相變過程中,基體以類似無擴散相變的方式進行,但一部分組元如鋼中奧氏體內的碳,發生擴散,從新相的基體脫溶,在新相內析出,或擴散到奧氏體中,或從基體的母相中以形核長大方式析出第二相。由於局部擴散,相變可以在恆溫下發生。在溫度較低區域,基體的原子運動更接近馬氏體(下貝氏體),在較高溫度時原子的運動尚有待進一步研究(見貝氏體相變)。
「塊型」轉變 在某些純金屬或合金中,如純鐵和β- 黃銅,母相原子以擴散方式發生結構變化轉入新相,而不發生成分變化,新相長大速度很高,並可以越過母相晶粒界。這種熱激活多晶型性相變的產物成塊狀,最早由格雷寧格(A.B.Greninger)在研究銅鋁合金β→α相變時發現,後來由馬薩爾斯基(T.B.Massalski)等進行了較細致的研究,所以稱為Grininger-Massalski或G-M相變。在英文文獻中稱為」塊型」轉變(massive transfor-mation)。這種相變的機理還有待澄清。
有序無序轉變 這種轉變一般有三種類型:①位置無序化,固體中原子排列可以完全有序、完全無序或兩者之間。在有序態時,一個組元的原子均佔有晶胞中一定位置,而無序態時則處於任意位置。②取向無序化。③電子或核自旋無序化,如磁轉變(鐵磁-順磁)等。
晶體中的缺陷亦可發生位置的有序化,如空位的有序排列。形變後晶體在受熱回復時,位錯重組為規則排列,導致晶粒中產生晶畦,這種晶畦化現象(polygoniza-tion)也可以認為屬於這個類型。
spinodal分解 在二元系合金及玻璃體中,當自由能對成分的二次導數,自由能對成分曲線向下彎時,任何成分起伏將導致自由能下降,這時將自發地發生上坡擴散,形成成分不同的尺寸為幾十至幾百埃的區域,區域大小隨分解溫度下降而縮小。吉布斯(J. W.Gibbs)稱為亞穩限(the limit of metastability)後來被描述為spinodal,即有兩弧相交的尖點的曲線,因而這種轉變被稱為spinodal分解。有各種譯名,也可以稱為亞穩分域。
玻璃態及介晶態固體的轉變──晶化 (crystalli- zation of amorphous state) 液體過冷形成玻璃體,即非晶態固體,通過其他途徑如輻照、氣相沉積等也可以形成非晶態。非晶態固體在一定溫度下會轉變為熱力學更為穩定的晶體或微晶。非晶態及微晶的金屬和非金屬材料具有許多特殊性能,這些性能及晶化都有待進一步研究(見非晶態金屬)。
某些物質,主要是具有高度不對稱形狀的長鏈有機化合物,在完全液化前經過一系列介晶態(mesomorphic或 paracrystalline phase)。它們具有晶體的X射線衍射象和液體的不能承受剪切力的流變行為,因此,也稱為液晶。在介晶態時,長鏈分子可以平行排列,但鏈端與鏈端的鍵合削弱,使晶體具有層狀性質,稱為層列相(smectic phase)。在更高溫度、層列消失,但保留了鏈的取向排列,成為向排列(nematic phase),溫度繼續升高,在一定溫度完全液化。有些化合物,可以經過幾個層列間相變。
相變機理示意圖 對於合金中各類相變,克里斯琴(Christian)曾根據它們的原子運動的異同,圖示了它們的關系,附圖(見上頁)是經過略有增改的示意圖。它適用於原子或分子組態發生變化的相變,但不包括電子組態變化的相變。
相變預效應及軟模 在擴散相變中,相變發生以前,固溶體中空位或原子聚集、或與位錯及其他晶體缺陷結合形成絡合體或過渡相。軟模(soft mode)是指固體點陣的振動模,由於振動能量量子化的結果,在溫度鄰近相變點時,其頻率平方接近於零。在有些馬氏體型相變前、觀察到點陣的失穩,即聲子模的軟化現象。軟模也可以在其他相變中觀察到:如磁轉變(如KCoF3),鐵電轉變(如SrTiO3),超導轉變(如Nb3Sn),金屬態-絕緣體相變(如MoO2)。這些效應可以用彈性常數、電阻、彌散 X射線衍射、中子散射、喇曼譜、正電子湮沒等進行研究,其結果有助於對相變機理的了解。
相變的應用 相變伴隨有物理(包括磁學、電學及介電性質)、力學、化學性質,甚至外形(如形狀記憶合金)的變化。可通過這些變化進行相變的研究;而利用相變可以控制材料的性能,並可以利用相變時材料性質的變化製成器件。 臨界尺寸的晶核是由原子熱運動引起新相組態的起伏所產生,如N表示單位體積母相中的新相形核地點的總數,nc為具有臨界尺寸的晶核數,ΔGc為形成臨界晶核單位體積的自由能,k是玻耳茲曼(Boltzmann)常數,T 是轉變溫度,則
nc=N exp(-ΔGc/kT)
臨界尺寸的晶核出現後,有的長大,有的縮小,為了獲得能夠長大的晶核,鄰近原子必須向臨界晶核表面上躍遷,使其尺寸超過rc。如這種躍遷的激活能為Ea,則形核率R為
R=A exp【(-ΔGc+Ea)/kT】
溫度、壓力、成分、形變等對形核率都有重要影響。上述形核方式假定形核地點均勻分布於母相之中,稱為「均勻形核」。如果母相存在晶體缺陷及界面(包括晶粒間界及孿晶界)、成分偏析、第二相及各種夾雜物,那麼它們有可能提供有利的形核條件,使晶核在某些地點優先形成,稱為「非均勻形核」。
新相晶體的長大通過臨界晶核的增大進行,原子從母相通過界面轉移到新相。這種轉移可以通過擴散進行,也可用非擴散位移──改變近鄰原子位置來完成,或兼而有之。晶核的長大可以由體擴散、界面擴散或沿位錯擴散控制,這時長大率,為球狀新相的平均尺寸:體擴散為主要原子輸運方式時, 垝∝t1/3;為表面或界面擴散所控制時,∝t1/2;為位錯擴散控制時,則∝t1/5。如長大由相界面的運動控制時,長大速度VF與長大時間t成線性關系, VF∝t。但此種線性關系並不一定表徵長大系界面運動控制,如枝晶長大或共析體的長大與時間也具有線性關系。
新相的形狀決定於長大速率的方向性,它受晶面的界面張力、表面或界面雜質吸附、溫度和濃度梯度等影響。如生鐵中石墨沿基面方向長大,成為片狀石墨;如沿垂直於基面方向長大,則成為扇形石墨的復合體,即球狀石墨。
6. 熱分析中峰高的定義「准基線到熱分析曲線出峰的最大距離」,怎麼理解是峰頂到准基線的最大垂直距離嗎
1、熱分析中峰高的定義是「熱分析曲線的峰頂到內插基線間的豎直距離」,不是在峰頂位置上向准基線作垂線,而是在峰頂位置上向譜圖的基線作垂線,夾在峰頂和內插基線之間的線段是峰高線,因為譜圖的基線是譜儀經過對標准物質,如二氧化硅,進行多參數全面調試的結果。如果測試樣品熱分析曲線的基線是傾斜的,那是有各自樣品的、或譜儀對各個樣品測試條件上的特殊情況表現的,是屬於個案的。內基線可以是准基線的一部分,但也可以不是,內基線應該是從熱效應起始點到熱效應終止點之間的連線。
具體描述在對你的譜圖重畫圖(附圖)中,其中PQ是該峰峰高。
另外,給你點參考:差示掃描量熱法的影響因素:
影響DSC的因素主要有樣品、實驗條件和儀器因素。樣品因素中主要是試樣的性質、粒度及參比物的性質。有些試樣如聚合物和液晶的熱歷史對DSC曲線也有較大影響。在實驗條件因素中,主要是升溫速率,它影響DSC曲線的峰溫和峰形。升溫速率越大,一般峰溫越高,峰面積越大、峰形越尖銳;但這種影響在很大程度上還與試樣種類和受熱轉變的類型密切相關;升溫速率對有些試樣相變焓的測定值也有影響。其次的影響為爐內氣氛類型和氣體性質,氣體性質不同,峰的起始溫度和峰溫甚至過程的焓變都會不同。試樣用量和稀釋情況對DSC曲線也有影響。
2、靈敏度一般是指熱分析譜儀的靈敏度,比如,差示掃描量熱分析就比差熱分析的靈敏度高。
因為在差熱分析中,當試樣發生熱效應時,試樣本身的升溫速度是非線性的。以吸熱反應為例,試樣開始反應後的升溫速度會大幅度落後於程序控制的升溫速度,甚至發生不升溫或降溫的現象;待反應結束時,試樣升溫速度又會高於程序控制的升溫速度,逐漸跟上程序控制溫度;升溫速度始終處於變化中。而且在發生熱效應時,試樣與參比物及試樣周圍的環境有較大的溫差,它們之間會進行熱傳遞,降低了熱效應測量的靈敏度和精確度。因此,到目前為止的大部分差熱分析技術還不能進行定量分析工作,只能進行定性或半定量的分析工作,難以獲得變化過程中的試樣溫度和反應動力學的數據。
差示掃描量熱分析法就是為克服差熱分析在定量測定上存在的這些不足而發展起來的一種新的熱分析技術。該法通過對試樣因發生熱效應而發生的能量變化進行及時的應有的補償,保持試樣與參比物之間溫度始終保持相同,無溫差、無熱傳遞,使熱損失小、檢測信號大。因此在靈敏度和精度方面都大有提高,可進行熱量的定量分析工作。
譜儀靈敏度是儀器操作人員調試的,是與譜儀的性能、維護效果有關。對送樣者獲得的譜圖有關的是靈敏度高的譜儀對熱效應的響應的滯後時間要小些;靈敏度低的譜儀測試出來的熱效應峰要比真實的所發生的時間滯後時間要多些。
7. 相變儲能材料的發展歷史
相變儲能建築材料
相變儲能建築材料 在其物相變化過程中,可從環境中吸收熱(冷)量或向環境中放出熱量,從而達到能量儲存和釋放及調節能量需求和供給失配的目的。它兼備普通建材和相變材料兩者的優點,能夠吸收和釋放適量的熱能;能夠和其他傳統建築材料同時使用;不需要特殊的知識和技能來安裝使用蓄熱建築材料;能夠用標准生產設備生產;有顯著的節能降耗效應,在經濟效益上具有競爭性。
相變儲能建築材料應用於建材的研究始於1982年,由美國能源部太陽能公司發起。20世紀90年代以PCM處理建築材料(如石膏板、牆板與混凝土構件等)的技術發展起來了。隨後,PCM在混凝土試塊、石膏牆板等建築材料中的研究和應用一直方興未艾。1999年,國外又研製成功一種新型建築材料-固液共晶相變材料,在牆板或輕型混凝土預制板中澆注這種相變材料,可以保持室內溫度適宜。另歐美有多家公司利用PCM生產銷售室外通訊接線設備和電力變壓設備的專用小屋,可在冬夏天均保持在適宜的工作溫度。此外,含有PCM的瀝青地面或水泥路面,可以防止道路、橋梁、飛機跑道等在冬季深夜結冰。
國內外研究現狀
國外對相變儲能材料的研究工作始於20世紀60年代。最早是以節能為目的,從太陽能和風能
的利用及廢熱回收,經過不斷的發展,逐漸擴展到化工、航天、電子等領域。近年來最主要的研究和應用集中在建築物的集中空調、採暖及被動式太陽房等領域。國外研究機構和科研人員對蓄熱材料的理論研究工作,尤其是對蓄熱材料的組成、蓄熱容量隨熱循環變化情況、相變壽命、儲存設備等進行了詳細的研究,在實際應用上也取得了很大進展。
相對於已經進入實用階段的發達國家,我國在20世紀70年代末80年代初才開始對蓄熱材料進行研究,所以國內相變儲能材料的理論和應用研究還比較薄弱。上世紀90年代中期以來,國內研
究重點開始轉向有機相變材料和復合定形相變材料的研究開發。
最新的研究進展
1 建築節能領域
相變儲能材料作為一種熱能儲存材料在建築節能領域得到了廣泛應用,如相變混凝土、相變牆
板等。它通過相變材料的相變過程儲存能量,從而實現對建築的溫度調節、節省電能等。
吳曉琳等採用聚氨酯硬質泡沫作為封裝材料,十八烷為相變材料,以自製納米氧化硅作為穩定劑與成核劑,採用原位封裝的方式制備了一種聚氨酯復合相變儲能材料。結果表明該聚氨酯基復合相變材料具有微納米級均勻的微觀結構,相變材料均勻地分布在聚氨酯中,相變特性不受聚氨酯
的影響,具有較高的結構穩定性。唐正生等將浸漬有Na2SO4的稻稈與特定組成的硅酸鹽水泥漿體拌合,經模壓制備出了一種稻稈/Na2SO4定型相變板材。測試結果表明該板材具有強度高、阻燃性好、蓄熱密度大等優點,且經實驗證實稻稈能裝載自身質量4的Na2SO4·10H2O,板材經30次相變循環後質量損失為1.87%,因此具有很高的實際應用價值。
2 電子信息領域
近年來,電子技術的迅速發展,使電子設備越來越趨向於微型化、高集成化和大功率化,抗熱
沖擊和使用壽命等問題成為制約電子技術發展的瓶頸,因而相變技術被應用到了電子信息領域,並逐漸成為研究的熱點。
高學農等採用物理吸附法制備了一種石蠟/膨脹石墨復合相變儲能材料,具有較高的相變焓和良好的傳熱性能。將其應用於電子器件的熱管理中,通過模擬晶元實驗研究了該石蠟/膨脹石墨復合
相變材料控溫電子散熱器的性能,結果表明可有效降低模擬晶元的升、降溫速率,延長散熱器的控溫時間,降低電子器件因溫度瞬間升高而燒壞的可能性,實現對電子器件的保護。
中科院上海微系統與信息技術研究所經過多年努力,發現了自主SiSbTe體系相變材料,
了SiSbTe具有低於傳統Ge2Sb2Te5的功耗、更高的數據保持力和更快的相變速度。且經過工程化反復驗證,確定了SixSb2Te3體系,當x在3-3.5區間內,PCRAM單元在數據保持能力、粘附能力、體積變化、疲勞使用壽命、操作可靠性、功耗等方面均優於Ge2Sb2Te5,並已在12寸工藝平台上進行了實驗。該材料體系的發現對於打破國際技術壟斷,推動我國自主開發的PCRAM晶元具有重要的學術價值和商業價值。
3纖維紡織領域
相變纖維材料的開發為高功能的智能紡織品研究提供了新的途徑。相變纖維及其紡織品可以滿足消費者在「多功能」、「舒適性」方面的要求,因而具有很大的應用前景。
韓娜等以正構烷烴和聚合物相變材料為芯層,聚丙烯為纖維的皮層,採用雙組分熔融復合熔融紡絲法制備儲熱調溫纖維。採用掃描電子顯微鏡(SEM)、差示掃描量熱儀(DSC)和單纖維電子強力儀等觀察纖維的形貌,研究纖維的熱力學性能和力學性能。結果表明:纖維的結構緻密,具有明顯的皮芯分界,相變材料質量分數為28%時,纖維的熱焓可達到36~40 J/g,對纖維進行2.75倍的牽伸後處理,斷裂強度和伸長率分別為2.3 cN/dtex和29%,可滿足紡織服裝的應用要求。
張梅等[13]利用靜電紡絲法制備了一種具有相變性能的PVA/PEG復合納米纖維,並對制備工藝參數進行了優化。結果表明,PVA/PEG共混溶液通過靜電紡絲可獲得分布較均勻的復合纖維,但PEG的存在影響PVA的成纖效果,其中PVA/PEG的百分含量為4:6的混合溶液成纖較好;通過紡絲參數的研究,確定了最佳的紡絲條件,15Kv/10CM;PVA/PEG復合納米纖維具有可逆的相轉變過程,Tm和Tc值與PVA/PEG質量百分含量和PEG2000與PEG4000的共混比例有關。
4軍事領域
由於相變材料具有高的儲能密度,並且在吸熱(放熱)過程中具有溫度不變的特性,因而在熱紅外偽裝和熱紅外假目標方面也有廣闊的應用前景.
孫文艷等採用微膠囊技術,對正十四烷、正十八烷、石蠟3種相變材料進行封裝,將其製成紅外隱身塗料並應用於軍事目標中,以控制目標表面熱慣量及表面溫度,消除或降低目標與背景的紅外輻射差別,從而實現了對背景紅外特徵的模擬。將制備的塗料塗覆在卡車模型上,結果表明在
荒漠丘陵熱圖背景下明顯提高了目標的紅外隱身性能。
未來展望以及發展趨勢
隨著人們對節能問題的日益重視以及環境保護意識的逐步增強,相變儲能材料必將在將來發揮更大的作用,其應用前景也會越來越廣闊。但是,目前在相變材料研發的過程中仍有許多需要解決的問題,如穩定性差、壽命短等,因此相變材料未來的研究重點是根據環境條件要求,研製出具有合適的相變溫度與相變焓,並且能夠長期使用,物理化學性能穩定、經濟環保的相變材料。
8. 熱分析中峰高的定義是「准基線到熱分析曲線出峰的最大距離」,怎麼理解是最大垂直距離嗎
1、熱分析中峰高的定義是「熱分析曲線的峰頂到內插基線間的豎直距離」,不是在峰頂位置上向准基線作垂線,而是在峰頂位置上向譜圖的基線作垂線,夾在峰頂和內插基線之間的線段是峰高線,因為譜圖的基線是譜儀經過對標准物質,如二氧化硅,進行多參數全面調試的結果。如果測試樣品熱分析曲線的基線是傾斜的,那是有各自樣品的、或譜儀對各個樣品測試條件上的特殊情況表現的,是屬於個案的。內基線可以是准基線的一部分,但也可以不是,內基線應該是從熱效應起始點到熱效應終止點之間的連線。
具體描述在對你的譜圖重畫圖(附圖)中,其中PQ是該峰峰高。
另外,給你點參考:差示掃描量熱法的影響因素:
影響DSC的因素主要有樣品、實驗條件和儀器因素。樣品因素中主要是試樣的性質、粒度及參比物的性質。有些試樣如聚合物和液晶的熱歷史對DSC曲線也有較大影響。在實驗條件因素中,主要是升溫速率,它影響DSC曲線的峰溫和峰形。升溫速率越大,一般峰溫越高,峰面積越大、峰形越尖銳;但這種影響在很大程度上還與試樣種類和受熱轉變的類型密切相關;升溫速率對有些試樣相變焓的測定值也有影響。其次的影響為爐內氣氛類型和氣體性質,氣體性質不同,峰的起始溫度和峰溫甚至過程的焓變都會不同。試樣用量和稀釋情況對DSC曲線也有影響。
2、靈敏度一般是指熱分析譜儀的靈敏度,比如,差示掃描量熱分析就比差熱分析的靈敏度高。
因為在差熱分析中,當試樣發生熱效應時,試樣本身的升溫速度是非線性的。以吸熱反應為例,試樣開始反應後的升溫速度會大幅度落後於程序控制的升溫速度,甚至發生不升溫或降溫的現象;待反應結束時,試樣升溫速度又會高於程序控制的升溫速度,逐漸跟上程序控制溫度;升溫速度始終處於變化中。而且在發生熱效應時,試樣與參比物及試樣周圍的環境有較大的溫差,它們之間會進行熱傳遞,降低了熱效應測量的靈敏度和精確度。因此,到目前為止的大部分差熱分析技術還不能進行定量分析工作,只能進行定性或半定量的分析工作,難以獲得變化過程中的試樣溫度和反應動力學的數據。
差示掃描量熱分析法就是為克服差熱分析在定量測定上存在的這些不足而發展起來的一種新的熱分析技術。該法通過對試樣因發生熱效應而發生的能量變化進行及時的應有的補償,保持試樣與參比物之間溫度始終保持相同,無溫差、無熱傳遞,使熱損失小、檢測信號大。因此在靈敏度和精度方面都大有提高,可進行熱量的定量分析工作。
譜儀靈敏度是儀器操作人員調試的,是與譜儀的性能、維護效果有關。對送樣者獲得的譜圖有關的是靈敏度高的譜儀對熱效應的響應的滯後時間要小些;靈敏度低的譜儀測試出來的熱效應峰要比真實的所發生的時間滯後時間要多些。
9. 誰能給一下大學物理化學的應考公式和概念啊!
俄滴神哪~樓上那位仁兄還真是搞笑啊~~呵呵呵~~~
1. 氣體的性質
1.1理想氣體狀態方程
1.2理想氣體混合物
1.3真實氣體狀態方程(范德華方程)
1.4氣體的液化及臨界參數
1.5對比參數、對應狀態原理及普遍化壓縮因子圖
2. 熱力學基礎
2.1熱力學基本概念
2.2熱力學第一定律
2.3恆容熱、恆壓熱、焓
2.4熱容、恆容變溫過程、恆壓變溫過程
2.5熱力學第一定律在單純狀態變化(等溫、等壓、等容、絕熱、節流膨脹)過程中的應用
2.6熱力學第一定律在相變化變化(可逆相變、不可逆相變)過程中的應用
2.7 化學計量數、反應進度
2.8標准摩爾生成焓、標准摩爾燃燒含及由標准摩爾生成焓和標准摩爾燃燒焓計算標准摩爾反應焓變
2.9蓋斯定律及其應用
2.10卡諾循環
2.11熵、熱力學第二定律及自發性的判斷
2.12單純pVT變化熵變的計算
2.13相變過程熵變的計算
2.14熱力學第三定律和化學變化過程熵變的計算
2.15亥姆霍茲函數和吉布斯函數及其函數変計算
2.16熱力學函數關系式
3.化學平衡
3.1偏摩爾量和化學勢
3.2氣體組分的化學勢
3.3化學平衡條件與理想氣體化學反應的標准平衡常數
3.4化學反應的等溫方程
3.5多項反應的化學平衡
3.6溫度對標准平衡常數的影響
3.7溫度、壓力、濃度、惰性組分等因素對理想氣體化學平衡的影響
3.8逸度與逸度因子
3.9真實氣體反應的化學平衡及壓力對真實氣體化學平衡的影響
3.10平衡常數及平衡組成的計算
4.相平衡
4.1相律
4.2單組分兩相平衡時溫度與壓力的關系
4.3水的相圖
4.3拉烏爾定律和亨利定律
4.4理想液態混合物、理想稀溶液及稀溶液的依數性
4.5活度及活度因子
4.6液態多組分系統中各組分的化學勢
4.7杠桿規則
4.8二組分理想液態混合物的氣-液平衡相圖
4.9二組分真實液態混合物的氣-液平衡相圖
4.10二組分液態部分互溶系統的液 - 液平衡相圖
4.11簡單二組分凝聚系統相圖
4.12生成穩定化合物與不穩定化合物的二組分凝聚系統相圖
4.13二組分固態部分互溶系統液-固平街相圖
4.14二組分固態互溶系統液-固平衡相圖
4.15三組分系統液-液平衡相圖
5.統計熱力學基礎
5.1獨立子系統、相依子系統、離域子系統
5.2粒子各種運動形式的能級及能級的簡並度
5.3能級分布分布與狀態分布
5.4微態數及系統的總微態數
5.5等幾率原理、最概然分布與平衡分布
5.6玻耳茲曼分布
5.7粒子配分函數的析因子性質及粒子配分函數的計算
5.8系統的熱力學能與配分函數的關系
5.9系統的摩爾定容熱容與配分函數的關系
5.10系統的熵與配分函數的關系
5.11其它熱力學函數與配分函數的關系
5.12理想氣體反應的標准平衡常數
6.電化學
6.1電解質溶液的導電機理及法拉第定律
6.2離子的遷移數
6.3電導、電導率和摩爾電導率
6.4電導測定在電解質解離度及解離常數、難溶鹽溶解度計算中的應用
6.5強電解質的活度和活度因子
6.6離子強度、德拜-休克爾極限公式
6.7可逆電池及其表達式
6.8可逆電池電動勢的測定
6.9可逆電池熱力學
6.10電動勢的產生
6.11電極電視機電極反應的能斯特方程
6.12電極的種類及電動勢計算
6.13電動勢測定的應用(氧化還原反應的平衡常數、難溶鹽溶度積及溶液pH的確定)
6.14電化學反應速率與電流密度
6.15分解電壓與析出電勢
6.16極化作用與超電勢
6.17超電勢測定與計劃曲線
6.18電解時的電極反應
6.19電化學腐蝕與防護
7.界面現象與膠體
7.1界面張力與表面積不是吉布斯函數
7.2彎曲液面的附加壓力與彎曲液面的蒸汽壓
7.3溶液的表面吸附與吉布斯吸附等溫式
7.4表面活性劑及種類
7.5氣固表面上的吸附與蘭格繆爾吸附等溫式
7.6液-固界面現象與液-液界面現象
7.7膠團的結構、膠體的性質及穩定性
8.化學動力學
8.1化學反應的反應速率的表示及測定
8.2速率方程與數率常數
8.3簡單級數反應的動力學方程
8.4速率方程的確定
8.5典型復合反應的動力學特徵
8.6復合反應動力學處理的近似方法
8.7鏈反應動力學
8.8溫度對反應速率的影響
8.9氣體反應的碰撞理論
8.10溶液反應、催化反應及光化反動力學
二、考試要求
1. 氣體的性質
掌握理想氣體狀態方程和混合氣體的性質(組成的表示、分壓定律、分容定律)。了解實際氣體的狀態方程(范德華方程)。了解實際氣體的液化,臨界性質。了解對應狀態原理與壓縮因子圖。
2. 熱力學基礎
理解系統、環境、平衡態、狀態函數、可逆過程等基本概念。掌握狀態函數及可逆過程的意義和特點。明確功和熱與過程有關及其傳遞方向以正、負號表示。
明確熱力學能、焓、熵、吉布斯函數、亥姆霍茲函數、標准生成焓、標准熵及標准生成吉布斯函數的定義。掌握熵的統計意義。
理解熱力學第一、第二、第三定律的文字表述、數學表達式及意義。掌握用熵、吉布斯函數、亥姆霍茲函數判別過程變化的方向及限度的方法。掌握在物質的PVT變化、相變化及化學變化過程中熱、功和各種狀態函數變化值的計算。能熟練運用熱容、標准生成焓、標准燃燒焓、標准熵、相變熱、蒸氣壓等熱熱力學數據及蓋斯定律和基爾霍夫定律進行一系列計算。了解卡諾循環的意義。
理解並會用熱力學基本方程。了解麥克斯韋關系式的推導。
3. 化學平衡
理解偏摩爾量及化學勢概念。明確標准平衡常數的定義。了解等溫方程和等壓方程的推導,並掌握其應用。
會用熱力學數據計算平衡常數及平衡組成。能判斷一定條件下化學反應可能進行的方向。分析溫度、壓力、組成等因素對平衡的影響。
了解同時平衡及處理方法。
了解逸度和逸度因子的概念及其簡單計算。了解實際氣體化學平衡。
4.相平衡
理解相、組分數、自由度及相律的意義並會應用相律。
理解拉烏爾定律、亨利定律和稀溶液的依數性,並掌握其有關計算。
了解液相多組分系統中各組分化學勢的表達式。
了解活度和活度因子的概念及活度的簡單計算。
掌握水的相圖、克拉佩龍方程和克拉佩龍-克勞休斯方程,並會用這兩個方程進行有關計算。
以二組分氣-液相平衡的P-X圖、T-X圖及簡單共熔物的二組分液-固系統相
平衡圖為重點掌握相圖的繪制及其應用。能用杠桿規則進行分析與計算。
了解三組分系統液-液相圖的繪制。
5. 統計熱力學基礎
了解統計熱力學的基本假定。掌握統計熱力學的基本術語。
理解玻爾茲曼分布的意義並會用玻爾茲曼公式於有關計算。
明確配分函數的意義及配分函數的析因子性質。掌握粒子配分函數的計算方法。
理解熱力學函數與粒子配分函數的關系。掌握用吉布斯自由能函數及焓函數計算理想氣體反應的標准平衡常數的方法。
6. 電化學
理解電導率、摩爾電導率的定義及離子獨立運動定律,掌握電導率計算、離子獨立移動定律及電導測定的一些應用。
理解離子強度、離子平均活度及平均活度因子的概念。了解離子氛的概念,會用德拜-休克爾極限公式。
理解電解質的活度及活度因子的意義及其計算方法。並會使用德拜-休克爾極限公式。
明確可逆電池的含義,掌握電池表達方法。
明確溫度對電動勢的影響,掌握電池電動勢E的測定在計算電池反應的△rGm、△rHm、△rSm、平衡常數、電解質溶液活度及溶液pH方面的應用。
掌握標准電極電勢的概念。能熟練地應用能斯特方程計算電極電勢和電池的電動勢。
明確分解電壓和析出電勢的含義。了解極化及其產生原因,明確超電勢的概念。了解濃差超電勢和活化超電勢的概念,掌握明確電解時的電反應。
7.界面現象與膠體
明確液體表面張力和比表面吉布斯函數的概念。了解表面張力與溫度的關系。理解潤濕、接觸角、附加壓力、彎曲液面蒸汽壓等概念及其與表面張力的關系,掌握拉普拉斯方程和開爾文公式的應用及楊氏方程和毛細現象的有關計算。
了解溶液界面的吸附及表面活性劑結構特性、分類及其應用。理解吉布斯吸附等溫式並會應用。
了解物理吸附與化學吸附的含義和區別。理解蘭格繆爾單分子層吸附理論,掌握蘭格繆爾吸附等溫式。
了解膠體的動力性質、光學性質、電學性質,掌握膠團的結構,了解溶膠穩定性特點及電解質對溶膠穩定性的影響,能判斷電解質聚沉能力的大小。
8. 化學動力學
理解反應速率、消耗速率和生成速率的定義,明確基元反應、速率常數、反應級數、反應分子數等基本概念,掌握質量作用定律及其適用范圍。
掌握具有簡單級數的反應的動力學方程和特徵,並能夠由實驗數據確定簡單反應的級數,建立速率方程。
理解典型復合反應(對峙反應、平行反應和連串反應)的特徵及其動力學處理方法。會用定態近似法、平衡態近似法、選取控制步驟法等復合反應動力學處理中的近似方法。了解鏈反應的特點及爆炸的原因。
明確溫度、活化能對反應速率的影響,理解阿侖尼烏斯經驗式中各項的含義,熟練運用理解阿侖尼烏斯經驗式計算Ea、A、k等物理量。掌握催化作用的特點。對溶液反應、酶催化反應、氣-固相催化反應、光化學反應的動力學有一般的了解。
ps:以上為某校物化考研大綱。雖說是考研,但都較基本,值得參考一下。
推薦書目:1《物理化學》(第二版),王光信、劉澄凡、張積樹編,化學工業出版社,2001年。
2《物理化學》(第四版),天大物化教研室編,高教出版社,2006。
10. 液體的蒸發快慢與液體濃度有關嗎 有什麼樣的關系
沒有關系。液體蒸發的快慢,與與液體的種類有關系、與液體表面積的大小有關系、專與液體表面的氣體流動速屬度有關系、與液體溫度有關系。
蒸發
定義1:物質從液態轉化為氣態的相變過程。 所屬學科:大氣科學-大氣物理學。
定義2:水由液態或固態轉化為氣態的相變過程。 所屬學科:地理學-水文學。
定義3:發生在液體表面的汽化。 所屬學科:電力-通論。
定義4:液態水轉化為氣態水,逸入大氣的過程。 所屬學科:電力-通論。
定義5:溫度低於沸點時,從水面、冰面或其他含水物質表面逸出水汽的過程。 所屬學科:水利科技-水文、水資源-陸地水文學。
定義6:物質從液態轉化為氣態的相變過程。 所屬學科:資源科技-氣候資源學。
蒸發和沸騰都是汽化現象,是汽化的兩種不同方式。蒸發是在液體表面發生的汽化過程,沸騰是在液體內部和表面上同時發生的劇烈的汽化現象。溶液的蒸發(evaporation)通常是指通過加熱使溶液中一部分溶劑汽化,以提高溶液中非揮發性組分的濃度(濃縮)或使溶質從溶液中析出結晶的過程。通常,溫度越高、液面暴露面積越大,蒸發速率越快;溶液表面的壓強越低,蒸發速率越快。