热力学论文
热力学第一、第二定律论文
热力学第一定律和第二定律是科学界公认的宇宙普遍规律。
热力学第一定律是对能量守恒和转换定律的一种表述方式。
热力学第一定律指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。
二十世纪初爱因斯坦发现能量和质量可以互变后，此定律改为能质守恒定律。
通过作功和传热，系统与外界交换能量，使内能有所变化。
根据普遍的能量守恒定律，系统由初态I经过任意过程到达终态II后，内能的增量ΔU应等于在此过程中外界对系统传递的热量Q 和系统对外界作功A之差，即UⅡ－UⅠ＝ΔU＝Q－A或Q＝ΔU＋A这就是热力学第一定律的表达式。
如果除作功、传热外，还有因物质从外界进入系统而带入的能量Z，则应为ΔU＝Q－A＋Z。
当然，上述ΔU、A、Q、Z均可正可负。
对于无限小过程，热力学第一定律的微分表达式为dQ＝dU＋dA因U是状态函数，dU是全微分；Q、A是过程量，dQ和dA只表示微小量并非全微分，用符号d以示区别。
又因ΔU或dU只涉及初、终态，只要求系统初、终态是平衡态，与中间状态是否平衡态无关。
热力学第一定律的另一种表述是：第一类永动机是不可能造成的。
这是许多人幻想制造的能不断地作功而无需任何燃料和动力的机器，是能够无中生有、源源不断提供能量的机器。
显然，第一类永动机违背能量守恒定律。
热力学第二定律是描述热量的传递方向的：分子有规则运动的机械能可以完全转化为分子无规则运动的热能；热能却不能完全转化为机械能。
热力学第二定律体现了客观世界时间的单方向性, 这也正是热学的特殊性所在。
1824年法国工程师萨迪卡诺提出了卡诺定理，德国人克劳修斯和法国人开尔文在热力学第一定律建立以后重新审查了卡诺定理，意识到卡诺定理必须依据一个新的定理，即热力学第二定律。
他们分别于1850年和1851年提出了克劳修斯表述和开尔文表述。
开尔文的表述是，不可能从单一热源吸取热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响，表达的是能量和功之间转换的单向性；克劳修斯的表述是，热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物，表达的是内能之间传递的单向性；这两种表述其效果都是一样的，也就是能量传递和转换的单向性（用熵来表述，就是孤立系统，也就是与外界完全隔离的系统，其熵值是要增大的）。
工程热力学论文
中央空调系统的火用分析摘要:依据热力学第二定律的火用分析方法，对空调系统热力学模型中的四个子系统分别进行了火用分析，分析了造成空调系统能量利用率低的根本原因，指出了提高能量利用率的措施。
关键词: 空调系统，热力学分析，火用分析，火用效率，节能1.引言现有的空调系统尽管已经经过了不断改进及完善，但仍然存在许多无法从根本上克服的问题，如：温湿度耦合处理带来的损失、难以适应温湿度比的变化、冷表面滋生霉菌、对流吹风感、盘管送风的噪音以及室内重复安装两套环境调节系统等。
因此继续研发高舒适度、节能、低成本的室内环境调节系统是非常有必要的。
建筑节能已成为全球关注的热点，我国的建筑能耗现已占社会总能耗的20％～30％，空调能耗又占建筑能耗的50％～60％。
不同空调冷热源对空调能耗的影响很大，因此，需要考察冷热源的经济性问题。
如何降低空调系统的能耗，节约能源，传统的热力学第一定律分析方法仅从能量的数量上进行分析，存在着有时不能揭示真正薄弱环节和问题实质的不足。
本文则尝试利用热力学第二定律的火用分析方法，揭示空调系统能量利用过程中存在的真正薄弱环节，提出提高空调系统能量利用率的根本措施。
2.空调系统的热力学模型热力学分析方法在分析中首先要建立实际分析对象的热力学模型。
常规的集中空调系统的热力学模型如图1所示。
从图1中可以看出，常规空调系统可以视为由冷却水、制冷机、空气处理和空调对象四个子系统组成，冷却水系统主要由冷却塔与冷却水泵组成，制冷机系统主要由制冷主机组成，空气处理系统则主要由空气处理机组和冷冻水泵组成，空调对象系统主要由送、回风管道和末端送风装置组成。
图1中各符号的含义如下：1h，2h分别为冷却塔进出口空气的比焓，kJ/ kg；3h，4h分别为冷却水进出口比焓，kJ/ kg；5h, 6h分别为冷冻水供回水比焓，kJ/ kg；7h为新风比焓，kJ/ kg;；8h, 9h分别为空调送、回风比焓，kJ/ kg; 10h为排风比焓，kJ/ kg；acG为进出冷却塔空气质量流量，kg/s；c G 为冷却水质量流量，kg/s；f G为冷冻水质量流量，kg/s；anG为新风质量流量，kg/s；agG为空调送风质量流量，kg/s；avG为排风质量流量，kg/s；1W为冷却塔风机功率，kW；2W为冷却水泵功率，kW；3W为制冷机功率，kW；4W为冷水泵功率，kW；5W为空气处理机组风机功率，kW；6W为末端空气处理设备功率，kW；kQ为冷却塔的散热量，kW；1Q为空调系统冷负荷，kW。
热力学论文
热力学第二定律的几点认识摘要:热力学第二定律是热力学中最核心和最本质的原理之一,其应用的领域差不多远远超出了热力学而扩展到了人类的其他认知领域。
其原因在于热力学第二定律深刻地揭示了世界的本质,使得人类对外部世界有了更深入地理解、文章从热力学最基本的概念入手,联系到生活实际,结合自己的学习生活经历探讨对热力学第二定律的认识。
联系到热力学的发展历程,介绍热力学第二定律的形成并试图揭示其本质。
关键词:热力学体系;准静态过程; 可逆反应;熵SoｍｅUｎdｅrsｔandingｓＯｆTｈe SecoｎｄLaw Of ThermodynamicsAbｓtｒaｃｔ:Thermodynamics second law of ｔhermｏdｙnaｍｉcs ｉｓthe moｓt c ｅntrａl and ｍｏsｔeｓsｅntｉal pｒｉnciｐlｅ。
Its aｐplicａtions fａr beｙond the ｆｉeld oｆtｈermｏdynaｍicｓand exｔenｄｅd tｏｏther human cogｎitiｖe areaｓ、Tｈe reaｓon is that thｅsｅcond law of thermodynaｍｉcｓreｖeals the prｏfoｕnd eｓsencｅof the ｗｏrlｄ, maｋiｎg human beｉngs ｈave a ｂｅtteｒunｄeｒstａndinｇoｎｔhｅoｕｔsiｄe worlｄ、Arｔｉcles frｏｍthｅbasiｃthermｏdynamic conｃept, linked ｔｏreａl ｌｉfe, binｅd ｗiｔｈｔｈeir owｎｌife experｉences oｆlｅａrnｉng ｔhｅsecond laｗｏｆtheｒmodynaｍics undｅｒｓtanｄing、Linked to thｅtheｒmｏｄynamics of thｅdeｖelopmｅnt ｐrｏcess,descｒｉbｅs the formaｔｉoｎof the secｏnd ｌaw of thｅｒmodynａmics, ａｎd try tｏrｅvｅａl itｓｅssencｅ。
2023年化学工程与工艺专业化学工程热力学期末结课论文
2023年化学工程与工艺专业化学工程热力学期末结课论文化学工程热力学是化学工程与工艺专业的重要基础课程之一，研究了化学系统中的能量转化与传递规律以及与热力学有关的热力学循环，对于提高工程设计、工艺控制和能源利用效率具有重要意义。
本论文以2023年为背景，对化学工程热力学的相关理论和应用进行探讨，以期对热力学在化学工程领域的进一步发展提供参考。
一、引言2023年是化学工程与工艺专业迎来新的发展契机的一年。
在全球能源危机背景下，工程师们亟需掌握高效能源利用技术，而热力学正是解决能源转化与利用问题的重要工具。
本论文将介绍化学工程热力学的基本概念和原理，以及其在实际工程中的应用。
二、热力学基本概念1. 系统与界面在热力学中，我们将待研究的物质和能量进行划分，将其称为系统。
系统可以是封闭的，也可以与外界有能量或物质的相互作用。
系统的边界与外界相交处称为界面，可以是实际物体的表面，也可以是想象出来的虚拟界面。
2. 热力学状态与状态函数系统在不同的条件下具有不同的热力学状态，比如温度、压力、物质组成等。
与热力学状态相关的物理量称为状态函数，如内能、焓、熵等。
三、热力学循环热力学循环是指一系列经过一定过程的热力学系统，在最后回归原始状态的过程。
在化学工程中，热力学循环被广泛应用于能源转化与利用中。
1. 卡诺循环卡诺循环是热力学中的一个理想化过程，它由两个在等温和绝热条件下进行的可逆过程组成。
卡诺循环对于研究热力学效率和节能有着重要的作用。
2. 布雷顿循环布雷顿循环是一种实际工程中广泛应用的热力学循环，用于从热源提取能量并产生功。
其基本原理是利用介质在不同温度下的相变来实现能量转换。
四、化学工程中的热力学应用1. 反应热力学反应热力学研究化学反应中的能量变化和热力学平衡。
通过分析反应热力学，可以确定化学工艺中反应的热效应，进而指导反应条件的选择和过程的优化。
2. 热力学循环在能源利用中的应用热力学循环被广泛应用于化工领域中的能源利用，如燃烧过程、蒸汽动力系统、制冷系统等。
热力学统计物理论文
热力学统计论文对《热力学及第一定律》的讨论目录摘要 (2)关键字 (2)引言 (2)正文 (3)一、热力学基本概念 (3)1.1状态与状态函数 (3)二、热力学第一定律的产生 (4)2.1历史背景 (4)2.2建立过程 (6)三、热力学第一定律的表述 (7)四，热力学第一定律的应用 (8)4.1焦耳定律 (8)4.2热机 (9)4.3其他 (9)总结 (10)参考文献 (10)热力学第一定律的内容及应用摘要：热力学第一定律亦即能量转换与守恒定律，广泛地应用于各个学科领域。
本文回顾了其建立的背景及经过，它的准确的文字表述和数学表达式，及它在理想气体、热机的应用。
关键字：热力学第一定律；内能定理；焦耳定律；热机；热机效率The first law of thermodynamics content andapplicationsAbstract:The first law of thermodynamics which energy conversion and conservation, widely used in each subject area. This paper reviews the background and after the establishment of the precise words, it expressed and math expression, and it in the application of the ideal gas, heatKey words:Thermodynamics the first laws; Internal energy theorem; The joule laws; The engine; Heat efficiency引言在19世纪早期，不少人沉迷于一种神秘机械——第一类永动机的制造，因为这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功。
2021工程热力学论文(独家整理范文6篇)范文3
2021工程热力学论文（独家整理范文6篇）范文 工程热力学主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用，物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系，以及状态发生变化时，系统与外界相互作用的学科，以下就是为大家介绍的工程热力学论文范文，希望对大家有所参考作用。
工程热力学论文独家整理范文6篇之第一篇：浅析电磁炉中电能与热能的转化 摘要：高中物理知识当中涉及到了电能与热能两个方面，电能与热能的原理在实际生活当中非常常见，而且应用非常广泛。
电能与热能之间的转化更是成为了一种研究的主要对象，比如电磁炉发挥功用就是通过将电能转化成热能实现的，本文主要对此作了详细介绍。
关键词：高中物理；电能；热能；转化； 高中物理中的电能是指电在各种形式下之下做功的时候所产生的能，平常也被称之为电功。
物理中将电能分为了直流以及交流两种，两种电能之间可以发生转化。
热量可以被称之为热量以及能量，是生命的能源。
实际生活当中随处可以见到能量，即热量，热能可以通过电能转化而来。
一、电磁炉的工作原理 从电磁炉的作用可以看出，它本身在厨具市场中的地位还是相当高的。
原因就是电磁炉是一种现代社会中的新型灶具。
通常在实际生活当中比较常见的烹饪方式是明火。
而电磁炉一改这种形式，利用磁场感应电流的加热原理进行烹饪。
电磁炉当中安装了电子线路板，这些电子线路板会组成交变磁场。
如果在烹饪的时候将铁质的灶具放到了电磁炉上面的时候。
灶具中包含的切割交变磁力线会开始发挥作用，主要的表现就是在锅具的底部金属部分上面产生一种非常明显的交变电流，常常也被叫做涡流。
这里可以详细叙述一下涡流的作用。
涡流能够让灶具中的铁分子发生高速度的，但是没有规则的运动。
这些铁分子在运动的过程当中，会发生很大程度的碰撞和摩擦，进而产生热能。
所以在实际生活当中，电磁炉本身所具备的热量即热源就是来自于灶具底部，而并不是电磁炉本身在发热，进而传导给了锅具的。
而且从实际调查数据可以发现，电磁炉所具备的热效率要比一般灶具的效率高出很多，甚至高达一倍左右，热能可以让器具本身发热，而且是自行发热，这样的热能用来烹饪食物完全足够了。
热力学论文
热力学论文
热力学论文是关于热力学原理、热力学性质和热力学方程的研究成果的学术论文。
热力学是物理学的一个分支，研究能量转化和传递的规律，以及物质的相变和平衡状态。
热力学论文可以涉及多个方面的研究，包括但不限于以下几个方面：
1. 热力学定律和基本原理：论文可以回顾和总结热力学的基本定律，如热力学第一定律和第二定律，以及它们的推导和应用。
2. 热力学性质的研究：论文可以探讨物质的热力学性质，如物质的热容、热导率、熵值等，以及与物质性质相关的热力学定律。
3. 热力学方程的推导和应用：论文可以研究和推导各种热力学方程，如热力学基本方程、热力学状态方程等，以及它们在实际问题中的应用。
4. 热力学系统的稳定性分析：论文可以研究热力学系统的稳定性问题，如相变的条件和相平衡的稳定性等。
5. 热力学与其他学科的交叉研究：论文可以将热力学与其他学科进行交叉研究，如热力学与化学反应动力学、热力学与统计物理学等的关系。
根据不同的研究内容和方法，热力学论文可以采用实验研究、
理论推导、数值模拟等不同的研究方法。
论文要求严谨性和科学性，对相关的研究现状和前沿进行综述，提出新思路和方法，并进行实证分析和结果验证。
总之，热力学论文是对热力学原理和应用进行研究和探索的学术论文，能够推动热力学领域的发展和应用。
热力学第二定律论文
热力学第二定律【摘要】热力学第二定律是热力学的基本定律之一，是指热永远都只能由热处转到冷处(在自然状态下)。
它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结。
本文综述了该定律的发现、演变历程、并介绍了它在工农业生产和生活中的应用。
【Abstract】Second law of thermodynamics is one of the fundamental laws of thermodynamics is that heat will always be only by heat to a cool place (in the natural state). It is about the limited space and time, and the thermal motion of all the relevant physical and chemical processes are irreversible in the lessons learned. In this paper, the discovery of the law, development process, and introduces its industrial and agricultural production and the application of life.【关键词】热力学第二定律，演变历程，生活应用【Key words】second law ofthermodynamics,livejournal,application【引言】热力学第二定律是人们在生活实践，生产实践和科学实验的经验总结，它们既不涉及物质的微观结构，也不能用数学加以推导和证明。
但它的正确性已被无数次的实验结果所证实。
而且从热力学严格地导出的结论都是非常精确和可靠的。
有关该定律的发现和演变历程是本文讨论的重点。
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北京化工大学课程论文课程名称：高等化工热力学任课教师：密建国专业：化学工程与技术班级：姓名：学号：活性炭吸附储氢过程的热力学分析摘要储氢过程中热效应的不利影响是氢气吸附储存应用于新能源汽车需要解决的关键问题之一。
文章首先介绍了活性炭吸附储氢过程的热力学分析模型,包括吸附等温线模型,吸附热的热力学计算以及气体状态方程。
对吸附等温线模型的研究意义及选取、吸附过程中产生吸附热的数值确定方法、不同储氢条件下气体状态方程的适用性及选取进行了探讨。
关键词:活性炭;吸附;储氢;热力学第一章绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究背景氢能,因其具有众多优异的特性而被誉为21世纪的绿色新能源。
首先,氢能具有很高的热值,燃烧1kg氢气可产生1.25x106 kJ的热量,相当于3kg汽油或4.5kg焦炭完全燃烧所产生的热量;其次,氢燃烧释能后的产物是水,对环境友好无污染,是绿色清洁能源;此外,氢是宇宙中最丰富的元素,来源广泛,可通过太阳能、风能、地热能等自然能分解水而产生,为可再生能源,不会枯竭。
当前,世界上许多国家都在加紧部署实施氢能战略,迎接氢经济时代的到来,如美国针对规模制氢的FutureGen计划,日本的NewSunshine和欧洲的Framework计划等。
持久的城市空气污染、对较低或零废气排放的交通工具的需求、减少对外国石油进口的需要、二氧化碳排放和全球气候变化、储存可再生电能供应的需求等多种因素的汇合增加了氢能经济的吸引力[1]。
目前,氢能的利用己经有了长足的进步。
液氢发动机的成功研制使氢气的应用进入到航空领域,氢能的众多优点使得氢燃料驱动的铁路机车及一般汽车的研制也相当活跃。
宝马氢能7系的氢动力汽车已经实现了量产,不过这种技术目前还难以普及,其主要瓶颈在于氢的存储和运输。
氢是非常活跃的,以现有技术很难让其安稳长久的保存在储气罐中,如果氢动力汽车一个月不开,里面的氢就会挥发殆尽[2]。
此外,氢还是一种易燃易爆的气体,在使用中必须保证安全,因此,一种安全、高能量密度(包括体积能量密度和重量能量密度)、低成本、使用寿命长的氢储、运输技术的应用需求已越来越迫切[3]。
传统的氢气存储方式主要有气态和液态两种。
气态方式较为简单方便,也是目前储存压力低于70MPa氢气的常用方法,但体积密度较小是该方法严重的技术缺陷,而且气态氢在运输和使用过程中也存在易爆炸的极大安全隐患。
液态储氢方法的体积密度(70kg/m3)高,但氢气的液化需要冷却到20K的超低温下才能实现,此过程消耗的能量约占所储存氢能的25%一45%。
而且液态氢使用条件苛刻,对储罐绝热性能要求高,目前只限于在航天技术领域应用。
利用储氢材料与氢气反应生成固溶体和氢化物的固体储氢方式,能有效克服气液两种储存方式的不足,而且储氢体积密度大、安全度高、运输便利。
根据技术发展趋势,今后储氢研究的重点是在新型高性能大规模储氢材料上,目前研究比较广泛和深入的主要是多孔吸附储氢材料[4]。
多孔固体材料储氢,因其工作压力低、储存容器重量轻、形状选择余地大等优点,成为当前储氢材料开发和研究的热点。
作为储氢用多孔吸附材料基本上可分为4类:碳基多孔材料、非碳纳米管类材料、矿物多孔材料和金属有机物多孔材料。
本文针对车用储氢罐吸附储氢过程中产生的热效应问题,进行了热力学研究。
1.1.2研究意义世界能源的消耗量巨大,且呈现出明显增长的趋势。
近年来,人们逐渐意识到能源结构对社会发展的重要性。
人类历史上能源结构发生过两次重大更替:其中第一次发生在十九世纪后期,薪柴被煤炭代替;第二次则是二十世纪七十年代石油取代煤炭成为主要能源。
如今,天然气的消费量呈现出直线增长的趋势[5]。
从能源结构的更替可以看出,从薪柴、煤炭到现在的石油、天然气,其中的含碳量逐渐减小,氢含量则越来越高,它们的碳氢原子比率分别为薪柴:煤炭:石油:天然气大约是0.1:1:2:4。
可见,人类能源发展的趋势是将碳逐渐替代,最终进入到无碳的能源时代。
对于氢能,其氢/碳比率趋于无限大。
从长远的观点看,太阳能和核聚变将是人类最终的能源,氢的同位素正是其主要的原料。
氢气本身也承担着作为交通工具能源载体的任务,因此,氢能可以说是人类永恒的燃料,对氢能的开发和利用关系到人类社会的持续发展,研究意义不言而喻。
与其他能源相比,氢能具有热值高、无污染、来源广泛等众多优异的特性[6]。
氢能的使用可以有效缓解化石能源的逐渐匾乏,大大减少温室气体的排放。
活性炭储氢是在中低温(77-273K)、中高压(l-10Mpa)下利用超高比表面积的活性炭作吸附剂的吸附储氢技术。
与其它储氢技术相比,超级活性炭储氢具有经济、储氢量高、解吸快、循环使用寿命长和容易实现规模化生产等优点,是一种颇具潜力的储氢方法[7]。
1.2吸附过程热力学研究储氢系统充气时比较迅速,充气过程中活性炭床的温度及压力变化对储氢容量有较大的影响,因此,人们利用多种实验和理论研究的方法对活性炭吸附储氢过程进行了热力学研究。
美国联合碳化公司资助的NYSERDA和NYGAS联合组织以及AGLARG国际合作组织一直致力于吸附储存汽车燃料的技术研究,其主要工作之一就是研究吸附热对储气性能的影响并降低吸附热效应的储气技术[9]。
周理等人利用AX-21活性炭进行吸附储氢研究,提出吸附热效应通常是指等量吸附热。
并得出等量吸附热随吸附量的增加而减小,AX-21活性炭吸附储存氢气的平均吸附热为6.4kJ/mol。
利用容积法对77K至298K、0-7MPa范围内氢在活性炭上的吸附等温线进行首次测定,所得数据进行验证发现,Langmuir方程及Virial方程分别在一定的温度和压力范围内较好地说明实验结果,而Dubinnin-Astakhov方程能在整个试验范围内最好地表达实验数据[8]。
MalekLam等人对氢气在常温高压下的吸附储存热效应实验研究发现,吸附过程中,储氢罐的轴向和径向上存在明显的温度梯度,且最高温度出现在充气口。
较慢的充气速度与较快的充气速度相比并没有明显的优势,而较高的充气压力则有利于充气的进行。
脱附过程中,储氢罐沿轴向存在温度梯度,且最低温度出现在放气口处。
快速脱附时放气口和储氢罐底部的温差达30℃以上[10]。
1.3本文工作本文主要介绍活性炭吸附储氢过程的热力学分析模型,包括吸附等温线模型,吸附热的热力学计算以及气体状态方程。
对吸附等温线模型的研究意义及选取、吸附过程中产生吸附热的数值确定方法、不同储氢条件下气体状态方程的适用性及选取进行探讨。
第2章吸附储氢过程的热力学模型为了研究吸附储氢过程中的热力学变化,需要以吸附等温线模型、气体状态方程等数学模型作为理论基础。
2.1吸附等温模型2.1.1吸附等温线研究的必要性IUPAC(国际纯理论与应用化学协会)手册上就有说明:对于吸附过程的研究,第一步就是确定吸附等温线的类型,然后再确定吸附过程的本质[11]。
因此有必要对反映吸附过程的吸附等温线模型进行研究。
研究吸附等温线模型的意义不但是为了给吸附量与吸附条件的关系找到一个方便的数学表达式,而且是为了了解微观吸附现象的机理[12]。
在此基础上,运用一定的理论模型处理实验数据,以确定最大吸附量、吸附热效应、吸附剂比表面积和微孔体积以及其他有意义的物理或热力学量。
2.1.2吸附等温线的分类吸附等温线是有关吸附剂孔结构、吸附热以及其它物理化学特征的信息源。
在恒定的温度和宽范围的相对压力条件下可得到被吸附物的吸附等温线。
正确判断吸附等温线类型,对于吸附剂孔结构等参数的计算是非常重要的。
目前,相关文献报导的众多吸附等温线包括了种类繁多的吸附剂和吸附质,然而这些吸附等温线还是呈现出一定的规律性,根据吸附线形状或吸附发生的压力及温度不同有以下几种分类方法。
(1)IUPAC吸附等温线类型IUPAC的6类吸附等温线如图2-1所示。
I型:表示微孔吸附剂上的吸附情况;II型:表示大孔吸附剂上的吸附,吸附剂与吸附质之间的相互作用力较强的情况;III型:表示大孔吸附剂上的吸附,吸附剂与吸附质之间的相互作用力较弱的情况;IV型:表示存在毛细凝结现象的单层吸附情况;V型:表示存在毛细凝结现象的多层吸附情况;VI型:表示表面均匀的非多孔吸附剂上的多层吸附情况[13]。
(2)Gibbs吸附等温线IUPAC分类的曲线表现为吸附量总会随压力的增加而不断增大,然而随着人们对吸附等温线研究的不断深入,发现一些新类型的气固吸附等温线并不为IUPAC吸附等温线分类所涉及,特别是气体的超临界吸附。
超临界吸附指的是气体在临界温度以上时发生在固体表面的吸附,在临界温度以上,气体在常压下的物理吸附比较弱,所以往往要到很高的压力才有明显的吸附,因此,气体的超临界吸附又称为高压吸附。
这些新类型曲线存在一个吸附极大值,当吸附量到达极大值后,随着压力的增大,吸附量不再单调增加反而减小,因此IUPAC对气固吸附等温线的分类存在着局限性。
针对这一发现,有学者提出了基于Ono-kondo晶格理论模型[14]的新的吸附等温线分类一一GibbS吸附等温线分类。
Gibbs吸附等温线共分为5类,如图2-2所示。
第I类表示亚临界或超临界条件下微孔吸附剂上的吸附等温线。
其中亚临界条件下的吸附等温线跟IUPAC的分类十分类似,但超临界下的等温线则出现了吸附极大值。
第II类和第III类分别表示大孔吸附剂上吸附剂与吸附质间存在较强和较弱作用力时的吸附等温线。
温度较低时吸附等温线有多个吸附步骤,随着温度的升高,吸附等温线变成较为平缓的单调递增曲线,这与IUPAC的第II和第III类相似。
到达临界温度时,吸附曲线则显现出很尖锐的极大值,随着温度的继续增加曲线也存在吸附极大值但变化趋势相对平缓。
第IV类和第V类则分别表示中孔吸附剂上吸附剂与吸附质间存在较强和较弱作用力时的吸附等温线.温度较低时,吸附等温线出现滞留回环,但在超临界温度条件下滞留回环不一定会出现。
2.1.3吸附等温线模型的比较目前,人们还是多采用传统的吸附理论如Lanmuir方程、D-A或D-R方程、Virial方程等来处理超临界吸附的实验数据。
这些模型的使用前提是认为临界温度以上气体的吸附态与临界温度以下气体所处的饱和液态类似,因为气体在超临界状态下不可能液化。
比较常见的吸附等温线模型包括Herry定律、Lanmuir方程、维里(virial)方程、D-A方程等。
(1)Herry定律在吸附剂表面,气体分子的覆盖率很低,因而可以认为吸附相呈理想状态时Herry定律能用以表述吸附现象。
该定律认为式中n为吸附量(mmol/g),P为平衡压力(MPa),K是Herry定律常数。
Herry定律常数与温度的关系服从vantHoff方程:(2)Lanmuir方程Lanmuir方程是用于描述I-型等温线最普遍的模型,一般写作下面的形式:式中n为吸附量;n0为饱和吸附量;为表面覆盖率。