摘要：对于为论证球形液滴附加压强的Young-Laplace公式而设计的一个理想实验,有文献试图借助吉布斯自由能函数进行证明,本文给出符合这一条件的证明方法.

摘要：为加深学生对统计力学的理解，设计了一个统计热力学实验，利用卤化氢气体红外光谱数据求算吉布斯自由能函数，其结果与文献值完全相符。

摘要：放射性废树脂的高效稳定处理问题一直以来是业界关注的重点。蒸汽重整技术减容倍数高,形成的最终废物稳定,工艺过程对环境友好,是处理放射性废树脂的潜在选择。根据古布斯自由能最小原理提出能预测废树脂在蒸汽重整处理平衡产物分布以反应输入热量的计算模型,并选取苯基离子交换树脂为计算对象,主要分析了不同蒸汽比例、不同氧气比例、温度和压力对最终产物的平衡分布及反应输入热量的影响。分析表明,在采用蒸汽重整处理废树脂及其他有机废物时,应合理选择处理温度、净输入热功率。

摘要：高熵合金的设计思想在诸多材料领域都有广泛的应用,本研究从高熵结构对热电输运性质的影响出发,着重讨论热电材料对高熵结构设计的一些要求。以CuInTe2为实例,提出了热电材料的高熵结构应当尽量减小晶格畸变,尽量选择在不影响费米面结构的格点位进行高熵掺杂。依据这些准则,设计的高熵化合物Cu_(0.8)Ag_(0.2)Zn_(0.1)Ga_(0.4)Ge_(0.1)In_(0.4)Te_(2)的室温热导率降到了2.1 W·m^(-1)·K^(-1),比基体材料降低70%,最高ZT值达到1.02,较基体提升90%。在二元化合物SnTe中进行了AgSbSe2固溶,其室温热导率降到1.3 W·m^(-1)·K^(-1),比基体降低80%以上。本研究表明,遵循一定准则设计的高熵结构对于提升热电材料性能具有重要的意义。

摘要：根据核聚变堆领域的要求使用低活化材料以及考虑到未来工程应用需要降低成本,选用低活化、低成本的Fe、Cr、V元素,依据最小吉布斯自由能准则设计出非等原子比Fe_(36.41)Cr_(28.06)V_(35.53)单相中熵合金。采用真空熔炼的方法制备出该合金,并对其进行适当的热机处理。发现非等比Fe_(36.41)Cr_(28.06)V_(35.53)合金在不同热机处理过程中没有发生相变,均为单相bcc固溶体,说明该合金相结构非常稳定。同时也与依据最小吉布斯自由能准则设计的结果吻合得非常好。Fe_(36.41)Cr_(28.06)V_(35.53)合金的硬度高于传统耐热合金,在不同热机加工状态下合金的压缩塑性均大于50%,实现了强度和塑性的良好配合。在压缩变形过程中,由于偏析元素与位错的相互作用,合金的压缩应力-应变曲线出现锯齿流变行为。对Fe_(36.41)Cr_(28.06)V_(35.53)合金进行了详细的微观组织表征,解释了该合金性能优异的微观机制。

摘要：甲烷联合重整产物合成气的组成受热力学平衡控制,反应中积炭反应也受操作条件的影响,因此,计算反应条件(原料组成、温度、压力)对产物组成和积炭形成的影响,进行定量热力学分析是工艺设计所需要的。本文使用Aspen Plus软件中的RGibbs模块,建立甲烷联合重整热力学反应模型,采用吉布斯自由能最小化法,考虑所有相关反应的进料组成、温度和压力对平衡反应混合物组成和积炭的影响。首先,设定化学计量比CH_(4)∶(CO_(2)+H_(2)O)=1∶1进料,调控CO_(2)、H_(2)O相对进料比例,结果发现:CO_(2)/CH_(4)比增加时,CH_(4)和CO_(2)转化率升高,但积炭量也相应增加,H_(2)/CO比减小;CH_(4)和CO_(2)的平衡转化率随温度升高而升高,且随着温度升高趋于极限,可通过调节温度从而调控H_(2)/CO比达到所需生产要求。然后,研究了压力对反应平衡的影响,结果表明CH_(4)和CO_(2)的热力学平衡转化率随压力升高而降低,积炭量增加。最后,结合进料比、温度和压力的影响,针对合成气制下游化学产品的不同需求以及特定氢碳比精准调控,模拟计算出合适的反应进料比例,为将来实际生产调控提供了理论计算依据。

摘要：全球的动力来源主要依靠化石能源,然而无节制地开采引起了一系列的能源危机和环境问题,例如,能源枯竭、气温逐年升高、气候恶化和海洋酸化等,这已经威胁了人类的可持续发展,因此寻找可再生能源和减缓二氧化碳的排放成为目前的关键问题,反应条件相对温和的电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)可将CO_(2)转化为具有工业价值的产品,例如C1、C2和C^(2+),这是解决“碳中和”的一种有效措施。电催化CO_(2)RR是一个复杂的多个电子/质子转移过程,反应机理相对复杂,涉及很多反应中间体,影响产物的选择性,CO_(2)RR的大规模应用需要开发低成本和高效的电催化剂。具有大比表面积、100%的原子利用率、不饱和配位、相对均匀的活性位点的原子分散的金属和氮共掺杂碳(M-N-C)材料是一种很有前途的催化剂。M-N-C材料具有可调变性,通过调节中心金属离子或中心金属离子的配位环境,中心金属离子的电子性质和原子结构将会发生变化,这为设计具有高效催化CO_(2)性能的催化剂提供了新的途径。因此,探讨在原子水平上调控M-N-C材料的电子结构对其在催化CO_(2)RR活性和选择性的影响上具有重要意义。此外,CO_(2)的大多数产物的半反应的还原电位在析氢反应的±0.2 V范围内,而且大多数与CO_(2)结合的催化剂都富含电子,对析氢反应有活性。因此在设计催化剂时还需要考虑抑制竞争性析氢反应的进行。本文我们总结了M-N-C材料合成方法、CO_(2)还原成C1、C2和C^(2+)的反应路径以及影响CO_(2)RR的主要因素。主要系统地总结了三种调控M-N-C材料电子结构和几何构型的策略,即修饰MN-C材料的碳基面、选择合适的中心金属离子和调节中心金属离子的配位环境,并详细的讨论了在不同活性位点上对催化CO_(2)RR中各种产物选择性的影响。最后,我们提出了目前M-N-C材料在电催化CO_(2)RR中的应用所面临的挑战和未来的发展方向。

摘要：设计了7种苯在温和条件下一步胺化合成苯胺的反应体系,通过计算每个体系的吉布斯函数值,判断体系是否能自发进行。其中以氨水为胺化剂、双氧水为氧化剂的反应体系过程推动力最大,为294.427kJ/mol。讨论了该体系在不同反应条件下的标准吉布斯函数值,平衡常数和平衡转化率。结果表明:该体系能自发进行,在所讨论的温度范围内,其平衡常数很大,苯的平衡转化率接近100%。

摘要：提出通过随机方向法由计算机赋初值求燃烧产物平衡组成的改进吉布斯自由能法。讨论了影响随机方向法求解初值个数和区间选取的因素。用改进法和原吉布斯自由能法计算了肼和氧的燃烧产物。结果表明,二者结果相同。改进算法具有算法简单、计算收敛、符合约束条件的初值完全由计算机生成的优点。

摘要：添加Cr元素设计具有形变诱导孪生效应(twinning-induced plasticity, TWIP)的高强不锈钢,采用亚点阵晶格模型运用Matlab计算得到设计合金层错能(stacking fault energy, SFE)为37.65 mJ/m^(2)。通过(900~1 200)℃×1 h热处理发现晶粒尺寸、退火孪晶数量、初始晶粒尺寸和孪晶片层厚度均随着固溶温度的升高而增加;观察拉伸断口剖面发现在大晶粒中形变孪晶数量多相互交错程度高,形变孪晶不断切割奥氏体晶粒使得材料发生大的无颈缩延伸,应变硬化平台(θ=0)出现较早,随着应变增大,高固溶温度下的混晶组织使得该平台呈交替出现。固溶温度从900℃升高至1 200℃,原始奥氏体晶粒尺寸由25.1μm增大至64.91μm时,冲击吸收功由231 J减少至202 J,断裂方式为韧性断裂,强塑积由47 GPa·%增至69 GPa·%。通过动电位极化曲线分析实验钢在3.5%(质量分数)NaCl中的具有相对较低的腐蚀电位(E_(corr)=-302 mV)和腐蚀电流密度(I_(corr)=1.03×10^(-6) A/cm^(2)),观察分析夹杂物容易成为点蚀诱发源,腐蚀过后观察到其表面产生大量的腐蚀坑洞。