Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Fizykochemia ciała stałego
Course of study:
2015/2016
Code:
CIM-1-402-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Danielewski Marek (daniel@agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Danielewski Marek (daniel@agh.edu.pl)
dr inż. Kucza Witold (witek@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
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 Activity during classes,
Examination,
Report,
Involvement in teamwork
Skills
M_U001 Student potrafi wykorzystać wiedzę do wyznaczania charakterystyk defektów w związkach stechiometrycznych i niestechiometrycznych. IM1A_U07 Activity during classes,
Examination,
Test,
Report,
Execution of laboratory classes
M_U002 Student potrafi wykorzystać wiedzę do rozwiązywania zadań związanych z transportem ciepła oraz zagadnień dyfuzyjno-konwekcyjnych. IM1A_U09 Activity during classes,
Examination,
Test,
Report,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Student posiada wiedzę w zakresie chemii defektów: notacja, prawa zachowania, postulaty. IM1A_W04 Activity during classes,
Examination,
Report,
Execution of laboratory classes
M_W002 Student posiada wiedzę nt. dyfuzji własnej i wzajemnej w ciałach stałych. IM1A_W06 Activity during classes,
Examination,
Test,
Report,
Execution of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student rozumie potrzebę dokształcania, wyszukiwania informacji w literaturze oraz krytycznej interpretacji eksperymentów. Student jest zaangażowany w pracę zespołową podczas zajęć laboratoryjnych. + - + - - + - - - - -
Skills
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. + - + - - + - - - - -
Knowledge
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. + - + - - + - - - - -
Module content
Lectures:

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.

Laboratory classes:

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.

Seminar classes:

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.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 150 h
Module ECTS credits 6 ECTS
Participation in lectures 28 h
Participation in seminar classes 28 h
Participation in laboratory classes 14 h
Examination or Final test 2 h
Realization of independently performed tasks 33 h
Preparation for classes 35 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 10 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

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

Prerequisites and additional requirements:

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

Recommended literature and teaching resources:

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.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None