Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fizykochemia ciała stałego
Tok studiów:
2012/2013
Kod:
CIM-1-402-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
4
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Danielewski Marek (daniel@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. inż. Danielewski Marek (daniel@agh.edu.pl)
dr inż. Kucza Witold (witek@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student posiada wiedzę w zakresie chemii defektów: notacja, prawa zachowania, postulaty. IM1A_W04 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Student posiada wiedzę nt. dyfuzji własnej i wzajemnej w ciałach stałych. IM1A_W06 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wykorzystać wiedzę do wyznaczania charakterystyk defektów w związkach stechiometrycznych i niestechiometrycznych. IM1A_U07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Student potrafi wykorzystać wiedzę do rozwiązywania zadań związanych z transportem ciepła oraz zagadnień dyfuzyjno-konwekcyjnych. IM1A_U09 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę dokształcania, wyszukiwania informacji w literaturze oraz krytycznej interpretacji eksperymentów. Student jest zaangażowany w pracę zespołową podczas zajęć laboratoryjnych. IM1A_K01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Sprawozdanie,
Zaangażowanie w pracę zespołu
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. audyt.
Ćwicz. lab.
Ćwicz. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt.
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student posiada wiedzę w zakresie chemii defektów: notacja, prawa zachowania, postulaty. + - + - - + - - - - -
M_W002 Student posiada wiedzę nt. dyfuzji własnej i wzajemnej w ciałach stałych. + - + - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wykorzystać wiedzę do wyznaczania charakterystyk defektów w związkach stechiometrycznych i niestechiometrycznych. + - + - - + - - - - -
M_U002 Student potrafi wykorzystać wiedzę do rozwiązywania zadań związanych z transportem ciepła oraz zagadnień dyfuzyjno-konwekcyjnych. + - + - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę dokształcania, wyszukiwania informacji w literaturze oraz krytycznej interpretacji eksperymentów. Student jest zaangażowany w pracę zespołową podczas zajęć laboratoryjnych. + - + - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

1. Ewolucja fizykochemii ciała stałego: Einstein, Frenkel, Wagner, Schottky, Darken.
2. Termodynamika ciała stałego: równania Gibbsa, Gibbsa-Duhema i stanu, ciśnienie dysocjacyjne, diagramy fazowe.
3. Chemia defektów punktowych: postulaty i prawa zachowania, notacja Krőgera-Vinka, defekty samoistne i domieszki, tlenki o złożonej strukturze defektów.
4. Przykłady zastosowań: efekt fotochromowy, elektronika, SOFC i sensory.
5. Mechanizmy dyfuzji, dyfuzja samoistna, prawa Ficka, strumień Nernsta-Plancka, relacja Nernsta-Einsteina.
6. Równanie dyfuzji, a prawo zachowania masy, drogi szybkiej dyfuzji, nanomateriały.
7. Dyfuzja wzajemna w roztworach stałych, efekt Kirkendalla, metoda Darkena i metody dla układów wieloskładnikowych, przykłady.
8. Reaktywność ciał stałych, modele reakcji heterogenicznych, parowanie, zastosowania.
9. Elektrochemia ciała stałego, problem Nernsta-Plancka-Poissona, sensory i inne zastosowania.
10. Mechano-chemia, prawa zachowania, równania ciągłości objętości i fale w ciele stałym.
11. Reakcje chemiczne w wielofazowych układach wieloskładnikowych.
12. Zachowanie energii, elektro-mechano-chemia i fale w ciele stałym.
13. Kompleksy defektów, procesy kolektywne i fale stojące.
14. Zagadnienie stabilności, nanocząstki i nanosfery.
15. Nanomateriały i ich zastosowania, przykłady nierozwiązanych problemów.

Ćwiczenia laboratoryjne:

1. Diagramy Brouwera (wpływ ciśnienia parcjalnego utleniacza na aktywności defektów w krysztale niestechiometrycznym).
2. Efekt elektrochromowy (domieszkowanie, przejście izolator-metal).
3. Efekt Kirkendalla (metoda Darkena zastosowana do roztworów dwu i wieloskładnikowych).
4. Przewodzenie ciepła (dyfuzja jednoskładnikowa dla różnych warunków brzegowych).
5. Spektroskopia impedancyjna, opis układów przy pomocy obwodów zastępczych.

Zajęcia seminaryjne:

1. Diagramy Richardsona-Ellinghama i obliczanie ciśnień rozkładowych.
2. Defekty punktowe, wybrane równowagi defektowe w tlenkach i siarczkach.
3. Wpływ domieszek na równowagi defektowe i wpływ defektów i domieszek na właściwości ciał stałych.
4. Dyfuzja własna, opis podstawowy.
5. Dyfuzja wzajemna, metoda Darkena.
6. Elektrodyfuzja, rozwiązania w stanie stacjonarnym.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 152 godz
Punkty ECTS za moduł 6 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 30 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 15 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Przygotowanie do zajęć 35 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 10 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena z egzaminu: E; ocena z seminariów: S=0.5*[K1K2]; ocena z laboratoriów: L. Ocena końcowa: OK=0.4*(ES)+0.2*L.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Opanowany materiał z matematyki i chemii na poziomie I roku studiów. Obsługa komputera w stopniu podstawowym.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. S. Mrowec, Teoria Dyfuzji w Stanie Stałym, (PWN, Warszawa 1989).
2. H. Schmalzried, Reakcje w stanie stałym (PWN, Warszawa 1978) lub późniejsze w j. angielskim.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak