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Reaction Module 的更多信息请点击 Download Reaction Slide Show (37页pdf格式介绍)下载。

Reaction 模块用于计算一个物种,几个物种的混合或一个化学反应的热力学广延量(H, G, V, S, Cp, A)的变化。这里的物种可以为纯元素,计量化合物或者离子(等离子体离子或者水溶液离子均可)。

例如,图2演示了铜氧化的等温标准态反应的输入

4 Cu + O2 = 2 Cu2O

这里没有指定各物中的物相 (也就是要求是该条件下最稳定物相)。图3中,输入温度范围(从300K 到 2000K,步长为300K), Reaction 确定在各温度下最稳定的各物相以及包含转变温度在内的共同的热力学值。

例如,在1200K,稳定的标准态物相分别是Cu(s),O2(g), Cu2O(s),标准态的各热力学量变化值为 ΔHº = -332.62 kJ,ΔGº = -162.43 kJ, ΔSº = -141.83 J/mol-K,,Keq = 1.176 x 106。所有的共同热力学等式都能同时考虑,如

ΔGº = ΔHº - T ΔSº = - R T ln Keq

图4演示了非标准态反应的输入:

4 Cu(s, activity X) + O2(g,Po2) = 2 Cu2O(s)

图5,演示了Reaction的交互式电子表格形式输出的强大功能。例如,在第1行中,用户设定了在标准条件 (a = X =1, P = 1) 下Cu(s)的活度和O2的分压以及1000K条件下计算出的标准焓的变化(ΔHº = -33.54 kJ),Gibbs能的变化(ΔGº = -191.16 kJ)等。在第2行, Cu(s)仍旧设为1(X = 1.0),Gibbs能变化设为0(平衡条件),则平衡时的氧分压可以算出为 Po2 = 1.0359 x 10-10 atm。 在第3行,当Po2 = 1.0 atm时,可算出平衡时Cu(s) 的活度为(3.1903x10-3) 。在第4行,当氧气分压为Po2 = 10-12 atm时,Cu的活度为a(Cu(s)) =1时,可以算出平衡时的温度为897.01 K.。

在给学生培养对热化学计算的感觉时,Reaction模块是一种简单有效的教学工具。它不仅局限于等温反应和平衡常数。通过简单的输入,用户可以进行热平衡、计算绝热燃烧温度(通过设定ΔH = 0),解决简单的平衡,确定蒸汽压,计算水溶液溶解度等等。这些结果可以自动显示为图形并存储或者导出为电子表格形式(如 Excel®)。

例如,从图6中,可以计算出将Al(s)从300K加热到不同温度时所需要的焓,结算结果可以在图7中作图。图8解释了在氧过量时甲烷燃烧一系列计算。图9显示了VdP项的作用以及高压对石墨向金刚石转变的影响。图10涉及了水化学和锌氧化物浸出时的热平衡。

Fig. 1 - Reaction Module



Fig. 2 - Reaction Module - Reactants Window
Cu-O2-Cu2O system. Entry of the isothermal standard state reaction for copper oxidation..



Fig. 3 - Reaction Module - Table Window
Cu-O2-Cu2O system. Calculation of common thermodynamic values.




Fig. 4 - Reaction Module - Reactants Window
Cu-O2-Cu2O system. Entry of the isothermal non-standard state reaction for copper oxidation.




Fig. 5 - Reaction Module - Table Window
Cu-O2-Cu2O system. Calculation of thermodynamic values by the interactive spreadsheet format.

Fig. 6 - Reaction Module - Heating Al: setting the graphical display with Figure.

Fig. 7 - Reaction Module - Heating Al: a few thermodynamical considerations.

Fig. 8 - Reaction Module - Combustion of methane in excess <Alpha> O2 - adiabatic reactions.

Fig. 9 - Reaction Module - Effect of high pressure on the graphite to diamond transition.

Fig. 10 - Reaction Module - Thermal balance for leaching of zinc oxide.


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Latest modifications : July 26, 2013