《热分析动力学》PPT课件

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1、热分析动力学（ThermalAnalysisKinetics)苏州大学陆振荣2003.10上海“…Whatdobreadandchocolate,hairandfinger-nailclippings,coalandrubber,oint-mentsandsuppositories,explosives,kidneystonesandancientEgyptianpapyrihaveincommon?Manyinterestinganswerscouldprobablybesuggested,buttheconnectionwantedinthiscontext

2、isthattheyallunder-gointerestingandpracticallyimportantchangesonheating…”——M.E.Brown《IntroductiontoThermalAnalysis:TechniquesandApplications》引言What?Why?When?Where?What?—定义和结果什么是热分析动力学(KCE)？用热分析技术研究某种物理变化或化学反应(以下统称反应)的动力学热分析动力学获得的信息是什么？判断反应遵循的机理、得到反应的动力学速率参数(活化能E和指前因子A等)。即动力学“三联体”（kin

3、etictriplet）Why?—条件和目的为什么热分析能进行动力学研究？为什么要做动力学分析？物理性质（质量、能量等）温度（T）过程进度(α)时间（t）α=HT/H程序控温T=To+βt动力学关系热分析：在程序控温下，测量物质的物理性质与温度的关系的一类技术(5thICTA)条件目的理论上：探讨物理变化或化学反应的机理（尤其是非均相、不等温）生产上：提供反应器设计参数应用上：建立过程进度、时间和温度之间的关系，可用于预测材料的使用寿命和产品的保质稳定期，评估含能材料的危险性，从而提供储存条件。此外可估计造成环境污染物质的分解情况When?—历史化学动力学源于1

4、9世纪末－20世纪初热分析动力学始于20世纪30年代、盛于50年代（主要应评估高分子材料在航空航天应用中的稳定性和使用寿命研究的需要）Where?——理论基础等温、均相dT/dt=βcα不等温、非均相Arrhenius常数：k(T)=Aexp(-E/RT)1.回顾篇How?IdealizedandEmpiricalKineticModelsforHeterogeneousReactionsMethodologyofKineticAnalysisHow?——动力学模式(机理)函数均相反应：f(c）=(1－c）n非均相反应：根据控制反应速率的“瓶颈”气体扩散相界面反

5、应成核和生长………………………………………………………………………………………均相反应(液相/气相)浓度C表示进程,级数反应非均相反应(固体或固气反应)转化率α表示进程引入相界面与体积之比速引率入步控骤制气体扩散相界面推进反应物界面收缩引入收缩维数一维二维三维成核和生长一维二维三维瞬间成核引入成核速率引入维数常见固态反应的机理函数（理想化）1.Acceleratory(Theshapeofa~Tcurve)Symbolf(a)g(a)Pnn(a)1-1/na1/nE1alna2.SigmoidAmm(1-a)[-ln(1-a)]1-1/m[-ln(1-a)]1/

6、mB1a(1-a)ln[a/(1-a)]B2(1/2)(1-a)[-ln(1-a)]-1[-ln(1-a)]2B3(1/3)(1-a)[-ln(1-a)]-2[-ln(1-a)]3B4(1/4)(1-a)[-ln(1-a)]-3[-ln(1-a)]43.DeceleratoryR22(1-a)1/21-(1-a)1/2R33(1-a)2/31-(1-a)1/3D11/2aa2D2[1-ln(1-a)]-1(1-a)ln(1-a)+aD3(3/2)(1-a)2/3[1-(1-a)2/3]-1[1-(1-a)1/3]2D4(3/2)[(1-a)-1/3-1]-11-

7、2a/3-(1-a)2/3D5(-3/2)(1-a)2/3[(1-a)1/3-1]-1[(1-a)1/3-1]2D6(3/2)(1-a)4/3[(1-a)-1/3-1]-1[(1-a)-1/3-1]2F1*1-a-1n(1-a)F2(1－a)21/(1－a)F3(1－a)3/2(1/1-a)2F(3/2)2(1-a)3/2(1-a)-1/2F(5/2)(2/3)(1-a)5/2(1-a)-3/2*F1isthesameasA1Sestak-Berggrenempiricalfunction(1971)f(a)=am(1-a)nHow?—方法微分式：积分式:1.实

8、验数据的准备TG：TWW