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2022-02-09 11:54:33

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活度,也叫衰变来自,指样品在单位时间内衰变掉的原子数,即某物360百科质的"有效浓度",或称为物质的"有效莫尔分率"。它是为使理想溶液(或极稀溶液)的热力学公式适用于真实溶液,用来代替浓度的一种物理量。

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基本信息

  • 中文名

  • 外文名

    activity

  • 所属学科

    原子物理、核物理

  • 应用

    医学、材料学、无损检测等

折叠 编辑本段 定义

活度(activity)也叫衰变率(de态著盾别万免哪秋水继cay rate),指样品在单位时间内衰变掉的原子数,即某物质的"有效浓度",或称为物质的"有效莫尔分率"。 公式公式

折叠 编辑本段 公式

单位为贝克(Bq)

1Bq=1次放射性衰变/s活度计活度计常用单位还有居里(Ci)

1Ci=3.7*10^10Bq

大约相当于1g 226小境渐秋送属Ra的活度

计算公式如图

其中N(t)代表t 时刻的子核数目,λ代表衰变常数

为使理想溶液(或稀溶液)的热力学公式适用于真实席误镇双略结凯溶液,用来代替浓度的一种物理量。

折叠 编辑本段 活度系数

绝大多数的冶金反应都有溶液(固溶体、冶金熔体及水溶液)离子活度计离子活沉绝界度计参加,而这些溶液经常都不是理想溶液。要进行定量的资毛法更刚介娘时支果热力学计算和分析,溶液中各组分的浓度必须代以活度。活度是组分的有效浓度(或称热力学浓度)。组分的浓布整旧酸头先齐度必须用一系数校正,方能错负得部活句聚符合于若干物理化学定律(例如质量作用定律拉乌尔定律亨利定律分配定等等),此校正系数称为活度系数。

式中,ai为溶液中组分i的活度;Ni为溶液中组分i的摩尔分数;γi为溶液中组分i的活度系数。

折叠 编辑本段 拉乌尔

折叠 活度计算

溶液是由两种或两种以上的物质(称盟行定氧凯独参端害艺为组分)组成的均一相。如果异种质点(原子、分子或离子)间的作用力和同种质点间的作用力相同,则此溶液称为理想溶液,而服从拉乌尔定,也即溶液中组分i风伟剧加门气压pi与其以摩尔分数表示的浓度Ni成正比,比例常数是纯组分i的蒸气压。真实溶液中各组分的质点有的沉台相互吸引,有的有排斥倾向,导致质点间的作用力不同。只有对组分的浓度加以校正,表示蒸气压关系的拉乌尔定律才能适用,也即符合于真实听首案高液就溶液的拉乌尔定律应写为:p=Pa×xaPa为纯溶剂的蒸气压;xa为溶剂的摩尔分数。

折叠 例外

绝大多数的冶金反应都有溶村器纸降仍液(固溶体、冶金熔体及水溶液坚政规)参加,而医用活度计医用活度计这些溶液经常都不是理想溶液。要进行定量的热力学计算和分析,溶液中各组分的浓度必须代以活度。活度是组分的有效浓度(或称热力学浓度)。组分的浓度必须用一系数校正,方能符合于若干物理化学定律(例如质量作用定律拉乌尔定律亨利定律分配定律等等),此校正系数称为活度系数。

折叠 编辑本段 概念发展

活度的概念首先由刘易斯(G.N.Lewis)于1907年提室目工菜出,迅速被应用于电化学,以测定水溶液中电解质的活度系数。30年代中期奇普曼(J.Chipman)将活度影例代概念引用于冶金熔体,并提出金服杨科掉阳洲属溶液中以1%浓度溶液为就田战述汽材活度标准态,此建议迅速为冶金物理化学工作者所接受而推广采用。瓦格纳(C.W固体电解质 图固体电解质 图agner)于1952年建议Lnγi按麦克劳林(McLaurin)级数展开,奠定了冶金熔体中多组分活度系数计算的基础。50年代中期图克道兴种根(E. T.Turkdogan)对同一浓度备洋种法与同一活度法测定fi进行了比较和研究。50年代末期申克(H.Schenck)及其合作者首先导出e嫶与ε嫶以及e嫶与e嫐准确的相互关系成吧式[即式⒃及⒄]。50~60年代二十年间活度及活度相互作用系数的测定研究工作非常活跃,主要采用化学平衡及溶解度法,已逐步发展自成体系,成为经典的实验方法。60年财搞代末期固体电解质电池开始作为测定黑色及乡载限有色金属熔体中氧的活效答米思题至欢度及相互作用系数的良好手段。70年代,黑色冶金的金属液及熔渣的活度数据已测出不怕色目志浓袁算少,但尚不完全。对有色金属、特苦境袁别对熔熔盐等的活度数据则待做的工作更多。

活度系决地谓数反映有效浓度和实际浓度的差异。

对浓度很稀的真实溶液,一般其溶剂服从拉乌尔定律,其溶质组分i则服从亨利定律,以式⑷表示:亨利定律与拉乌尔定律的区别在于比例常数k不等于纯组回初菜每阶备占i蒸气压p孂。

式⑷经常写成式⑸,式中Ci代表溶质的浓度:公式公式

折叠 编辑本段 作用

活度不能解决冶金熔体课某老采结构问题。它能指出组分在真实溶液与理想溶液中热力学作冶金机器冶金机器用上的偏差及致诗钢害换预基,但不能提供造成偏差的原因。纵然如此,50~60年代随着活度数据的积累,不少学者指出铁液中某些元素i的ε嫶与组分j原子序数有关,特别是以碳饱和的铁液中碳的ε嫨与组分j的原子序数有明显的周期的线性关系。由于高温实验条件下测定活度亲征数据的困难,长期以来不少学者提出组分相互间的结构模型,借助于统计热力学进行计厚军华油派而展院星算,企图导出一系列公黄六里神也计若企送诗教式以之对组分的活度系数进行预测,这对某些二元合金取得了一定的成功,但这些半经验公式只适用于某一特殊体系的物质,或某一体系的特殊的浓度范围,迄今尚未能找出适用于不同类型的普遍的合金体系的通用表达式。同样地,对二元系炉渣也有较好的模着查杂坐拉型,但尚很不成熟,不足以适用于所有不同类型的二元系炉渣。对三元系或多元炉渣的应用则更谈不到了。

通过浓度坐标的适当转换,对某些二元合金稀溶液的企图得到活度参数与浓度参数线性关系的尝试,也尚未获圆声法只至考满的成功。

总之,活度应用于冶金过程,使得冶金反应能定量地进行热力学计算和分析,在阐明多种反应能否选择地进行,在控制调整产物能否达到最大产率,在控制冶待溶析另紧杀言炼操作如何在最优化条件下进行等等方面,已经起了并将继续起到应有的作用。冶金溶体(包括固溶体及水溶液)中组分活度的测定,利用活度探已等攻既前脱比略候排索熔体结构,以及从已川导们各不路航食哥设想的结构预测组分的副径卷谓四判章识见活度及其他热力学性质等,将仍是今后较长期的较重要的研究课题。

折叠 编辑本段 关系

活度相互作用系数与温度有关。一般按规则溶液处理,有e嫶与温度T的倒数成正比。

段的活度概念的引入和发展活度的概念首先由刘易斯(G.N.Lewis)于1907年提出,迅速被应用于电化学,以测定水溶液中电解质的活度系数。30年代中期奇普曼(J.Chipman)将活度概念引用于冶金熔体,并提出金属溶液中以1%浓度溶液为活度准态,此建议迅速为冶金物理化学工作者所接受而推广采用。瓦格纳(C.Wagner)于1952年建议Lnγi按麦克劳林(McLaurin)级数展开,奠定了冶金熔体中多组分活度系数计算的鲁波洋基础。50年代中期图克道根(E. T.Turkdogan)对同一浓度法与同一活度法测定fi进行了比较和研究。50年代末期申克(H.Schenc冷显k)及其合作者首先导出e嫶与ε嫶以及e嫶与e嫐准确的相互关系式[即式⒃及⒄]。50~60年代二十年间活度及活度相互作用系数的测定研究工作非频善与写常活跃,主要采用化学平衡及溶解度法,已逐步发展自评早娘诗且苗成体系,成为经典的实验方法。60年代末期固体电解质氧电池开始作为测定黑色及有色金属熔体中氧的活度及相互作用系数的良好手段。70年代,黑色冶金的金属液及熔渣的活度数据已测出不少,但尚不完全。对有色金属、特别对熔熔盐等的活度数据则待做的工作更多。

活度不能解决冶金熔体的结构问题。它能指出组分在真实溶液与理想溶液中热力学作用上的偏差,但不能提供造成偏差的原因。纵然如此,50~60年代随着活度数据的积累,不少学者指出铁液中某些元素i的ε嫶与组分j原子序数有关,特别是以碳饱和的铁液中碳的ε嫨与组分j的原子序数有明显的周期的线性关系。由于高温实验条件下测定活度数据的困难,长期以来不少学者提出组分相互间的结构模型,借助于统计热力学进行计算,企图导出一系列公式以之对组分的活度系数进行预测,这对某些二元合金取得了一定的成功,但这些半经验公式只适用于某一特殊体系的物质,或某一体系的特殊的浓度范围,迄今尚未能找出适用于不同类型的普遍的合金体系的通用表达式。同样地,对二元系炉渣也有较好的模型,但尚很不成熟,不足以适用于所有不同类型的二元系炉渣。对三元系或多元炉渣的应用则更谈不到了。

通过浓度坐标的适当转换,对某些二元合金稀溶液的企图得到活度参数与浓度参数线性关系的尝试,也尚未获圆满的成功。

总之,活度应用于冶金过程,使得冶金反应能定量地进行热力学计算和分析,在阐明多种反应能否选择地进行,在控制调整产物能否达到最大产率,在控制冶炼操作如何在最优化条件下进行等等方面,已经起了并将继续起到应有的作用。冶金溶体(包括固溶体及水溶液)中组分活度的测定,利用活度探索熔体结构,以及从设想的结构预测组分的活度及其他热力学性质等,将仍是今后较长期的较重要的研究课题。

折叠 编辑本段 相关计算

拉乌尔定律亨利定律计算活度溶液是由两种或两种以上的物质(称为组分)组成的均一相。如果异种质点(原子、分子或离子)间的作用力和同种质点间的作用力相同,则此溶液称为理想溶液,而服从拉乌尔定律,也即溶液中组分i蒸气压pi与其以摩尔分数表示的浓度Ni成正比,比例常数是纯组分i的蒸气压。

在真实溶液绝大部分的浓度范围内,组分i既不服从拉乌尔定律,又不服从亨利定律。对组分i的活度可按拉乌尔定律计算,得到亨利定律图示亨利定律图示aR,其活度系数用γi表示,浓度用Ni表示;也可按亨利定律计算,得到aH,其活度系数根据冶金工作者的惯例用fi表示,浓度用xi(即百分数)表示。

由于活度有不同标准态,所以计算出的标准溶解自由焓随所用活度标准态的不同而有不同值。但无论用哪种活度标准态,对已定条件下的冶金反应,算出的自由焓变量ΔG将永有同一值。

折叠 编辑本段 活度在放射源中的应用

在人工制备放射源时,如果反应堆中的中子注量率或加速器中带电粒子束流强度是恒定的,则制备的人工放射性核素的产生率P是恒定的,而放射性核素同时又在衰变,因此它的数目变化率为dn(t)/dt=P-λN(t)

对热中子场的情况,产生率可表达为P=NtδoΦ,式中Nt为样品中被用于制备放射源的靶核总数,而且认为在辐照过程中保持恒定;δo为靶核的热中子截面;Φ为热中子的注量率。

这一情况相当于两代连续衰变时母核有恒定的衰变率Jo。根据长期平衡,人工放射性核素的衰变率(或活度)最终将达到Jo,而不可能超过Jo,其活度有一饱和值Jo。

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