Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Termodynamika stopów
Course of study:
2017/2018
Code:
MIM-2-201-PS-n
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Processing of Alloys and Special Materials
Field of study:
Materials Science
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Part-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Kozieł Tomasz (tkoziel@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Kozieł Tomasz (tkoziel@agh.edu.pl)
dr inż. Ziewiec Aneta (aziewiec@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)
Skills
M_U001 Potrafi skonstruować dwuskładnikowy wykres fazowy w oparciu o dane termodynamiczne IM2A_U02, IM2A_U03 Examination,
Test
M_U002 Potrafi określić skład fazowy układu i zakres temperatur stabilności faz w stanie równowagi IM2A_U03 Examination,
Test
Knowledge
M_W001 Posiada encyklopedyczną wiedzę dotyczącą podstawowych funkcji i zasad termodynamiki IM2A_W09, IM2A_W03 Examination
M_W002 Potrafi zdefiniować warunki równowagi w układach jedno- i wieloskładnikowych IM2A_W09, IM2A_W03 Examination,
Test
M_W003 Zna termodynamiczne podstawy przemian fazowych IM2A_W01 Examination,
Test
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
Skills
M_U001 Potrafi skonstruować dwuskładnikowy wykres fazowy w oparciu o dane termodynamiczne + + - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi określić skład fazowy układu i zakres temperatur stabilności faz w stanie równowagi + + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Posiada encyklopedyczną wiedzę dotyczącą podstawowych funkcji i zasad termodynamiki + - - - - - - - - - -
M_W002 Potrafi zdefiniować warunki równowagi w układach jedno- i wieloskładnikowych + + - - - - - - - - -
M_W003 Zna termodynamiczne podstawy przemian fazowych + + - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Podstawowe funkcje i zasady termodynamiki z uwzględnieniem specyfiki stanu stałego.

    Podstawowe pojęcia termodynamiczne: układ, równowaga, składnik, faza. Funkcje termodynamiczne: energia wewnętrzna, entalpia, entropia. I i II zasada termodynamiki. Wpływ temperatury na zmianę energii wewnętrznej/entalpii przy stałej objętości/ciśnieniu. Entropia zmieszania. Energia swobodna Gibbsa i Helmholtza. Równowagowa koncentracja wakancji.

  2. Równowaga w układach jednoskładnikowych.

    Wpływ zmiany temperatury i ciśnienia/objętości na zmianę energii swobodnej Gibbsa/Helmholtza. Warunek równowagi w układach jednoskładnikowych. Równanie Clausiusa-Clapeyrona. Wykresy fazowe dla układów jednoskładnikowych. Równowagowa prężność par na kryształem/cieczą.

  3. Równowaga w układach wieloskładnikowych.

    Warunek równowagi w układach wieloskładnikowych. Reguła faz Gibbsa. Potencjał chemiczny a prężność par nad roztworem. Cząstkowa molowa energia swobodna (potencjał chemiczny).

  4. Termodynamika roztworów stałych.

    Rodzaje roztworów. Energia swobodna tworzenia roztworu. Ciepło (entalpia) tworzenia roztworu. Wyprowadzenie równania na energię swobodną roztworu. Wpływ stężenia na energię swobodną roztworu. Graficzne przedstawienie warunku równowagi w układzie dwuskładnikowych. Energia swobodna mieszaniny faz.

  5. Wpływ ciepła tworzenia roztworu na charakter wykresów fazowych.

    Wpływ ciepła tworzenia roztworu na kształt krzywych energii swobodnych roztworu stałego i ciekłego i na charakter wykresów fazowych. Wykresy fazowe z nieograniczoną/ograniczoną rozpuszczalnością w stanie stałym. Wykres fazowy z monotektyką. Wykresy fazowe z zakresem roztworu uporządkowanego.

  6. Termodynamika powierzchni międzyfazowych.

    Energia swobodna powierzchniowa. Natura energii swobodnej powierzchniowej. Praca zmiany pola powierzchni. Rodzaje powierzchni międzyfazowych. Powierzchnie międzyfazowe gładkie i rozmyte. Zależność energii swobodnej powierzchniowej od temperatury i stężenia. Równanie Gibbsa-Thomsona.

  7. Termodynamika powierzchni międzyfazowych (ciąg dalszy).

    Warunek równowagi w układzie wieloskładnikowym po uwzględnieniu energii swobodnej powierzchniowej. Wpływ promienia krzywizny powierzchni międzyfazowej na równowagę w układzie dwuskładnikowym. Wpływ stopnia dyspersji wydzieleń na ich ułamek objętościowy.

Auditorium classes:
  1. Podstawy termodynamiki materiałów.

    Obliczanie zmiany energii wewnętrznej z I zasady termodynamiki w układach jednoskładnikowych (Fe, Al, H2O). Zależność pomiędzy entalpią a energią wewnętrzną. Obliczanie zmian entropii układu.

  2. Energia swobodna.

    Energia swobodna jako kryterium równowagi układu nieizolowanego. Obliczanie zmian entropii układzie i otoczeniu podczas krzepnięcia nierównowagowego. Entropia zmieszania. Równowagowa koncentracja wakancji. Wyznaczanie energii aktywacji utworzenia wakancji oraz liczby wakacnji w danej objętości materiału.

  3. Równowaga w układach jednoskładnikowych.

    Wpływ temperatury i ciśnienia na energię swobodną Gibbsa. Wykresy jednoskładnikowe dla wybranych układów jednoskładnikowych (Fe, H2O, CO2). Przemiany alotropowe w układach jednoskładnikowych. Równanie Clausiusa-Clapeyrona. Obliczanie wpływu zmiany ciśnienia na równowagę w układzie jednoskładnikowym (Ni, Al, Sn). Obliczanie entalpii przemiany. Wpływ wzrostu ciśnienia na zakres stabilności faz.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 108 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Participation in lectures 21 h
Participation in auditorium classes 9 h
Realization of independently performed tasks 46 h
Contact hours 10 h
Preparation for classes 20 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Średnia ważona: 0,4*ocena z ćwiczeń audytoryjnych + 0,6*ocena z egzaminu

Prerequisites and additional requirements:

Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem).

Recommended literature and teaching resources:

1. Z. Kędzierski, Termodynamika Stopów. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, AGH
Kraków 1999.
2. D.R. Gaskell, Introduction to the Thermodynamics of Materials. Taylor and Francis Group,
2003.

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

1. T. Kozieł, Estimation of cooling rates in suction casting and copper-mould casting processes, Archives of Metallurgy and Materials, vol. 60 iss. 2A (2015), p. 767-771.
2. K. Wieczerzak, P. Bała, M. Stępień, G. Cios, T. Kozieł, The characterization of cast Fe-Cr-C alloy, Archives of Metallurgy and Materials, vol. 60 iss. 2A (2015), p. 779-782.
3. T. Kozieł, J. Latuch, S. Kąc, Structure of melt-spun Fe-Cu-Si-B-Nb alloy, Journal of Alloys and Compounds, vol. 586, (2014), p. S121-S125.
4. T. Koziel, J. Latuch, A. Zielinska-Lipiec: Structure of the amorphous-crystalline Fe66Cu6B19Si5Nb4 alloy obtained by the melt-spinning process, Archives of Metallurgy and Materials, vol. 58, 2013, pp. 601- 605.
5. A. Zielinska-Lipiec, T. Kozieł, A. Czyrska-Filemonowicz, VM12 steel for advanced power generation plants – metrology of the precipitates by electron microscopy, Solid State Phenomena, vol. 186, 2012, p. 283-286.
6. A. Zielińska-Lipiec, T. Kozieł, A. Czyrska-Filemonowicz: Quantitative characterisation of the microstructure high chromium steel with boron for advanced steam power plants, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, vol. 43, 2010, p. 200-204.

Additional information:

None