Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Chemia fizyczna
Course of study:
2019/2020
Code:
SENR-1-509-s
Faculty of:
Energy and Fuels
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Energy Engineering
Semester:
5
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. zw. dr hab. inż. Molenda Janina (molenda@agh.edu.pl)
Module summary

Moduł ma charakter poznawczy obejmujący aktualny stan wiedzy w zakresie chemii fizycznej.

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: is able to
M_K001 Rozumie potrzebę poszerzania swojej wiedzy, podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych. ENR1A_K01 Activity during classes,
Participation in a discussion
Skills: he can
M_U001 Potrafi zastosować poznane formalizmy matematyczne do opisu prostych problemów technicznych ENR1A_U04, ENR1A_U01, ENR1A_U03 Activity during classes,
Test,
Oral answer,
Participation in a discussion
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Rozumie przyczyny i mechanizmy zachodzenia przemian fizycznych i chemicznych ENR1A_W02, ENR1A_W04 Activity during classes,
Test,
Oral answer,
Participation in a discussion
M_W002 Zna formalizmy matematyczne związane z opisem równowagi i dynamiki procesów fizycznych i chemicznych ENR1A_W01, ENR1A_W02, ENR1A_W04 Activity during classes,
Test,
Oral answer,
Participation in a discussion
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
45 30 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Rozumie potrzebę poszerzania swojej wiedzy, podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych. + + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi zastosować poznane formalizmy matematyczne do opisu prostych problemów technicznych - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Rozumie przyczyny i mechanizmy zachodzenia przemian fizycznych i chemicznych + + - - - - - - - - -
M_W002 Zna formalizmy matematyczne związane z opisem równowagi i dynamiki procesów fizycznych i chemicznych + + - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 110 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 45 h
Preparation for classes 15 h
Realization of independently performed tasks 45 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (30h):
  1. Termodynamika chemiczna

    Podstawowe pojęcia i zerowa zasada termodynamiki: temperatura, ciśnienie, potencjał chemiczny, energia wewnętrzna i I zasada termodynamiki: praca w procesie izobarycznym, pojemność cieplna, energia wewnętrzna gazu doskonałego, praca w procesie izotermicznym, entropia i II zasada termodynamiki: maksimum entropii w układzie izolowanym, silniki cieplne, cykl Carnota, entropia gazu doskonałego, potencjały termodynamiczne: energia swobodna Helmholtza, energia swobodna Gibbsa, entalpia, wielki potencjał termodynamiczny.

  2. Wprowadzenie do termodynamiki statystycznej

    Rozkład stanów cząsteczkowych, energia wewnętrzna i entropia, funkcja rozdziału dla zespołu kanonicznego, podstawowe równania termodynamiki statystycznej, zastosowania termodynamiki statystycznej.

  3. Przemiany fizyczne substancji czystych

    Klasyfikacja, warunek równowagi faz, wykresy fazowe, równanie Clapeyrona, równowaga ciecz – para, równanie stanu van der Waalsa.

  4. Wprowadzenie do termodynamiki mieszanin

    Równanie podstawowe i równanie Gibbsa-Duhema, cząstkowe wielkości molowe i funkcje mieszania, warunek równowagi faz, reguła faz Gibbsa, mieszanina gazów doskonałych, roztwór doskonały.

  5. Równowagi fazowe w roztworach doskonałych

    Ciśnienie osmotyczne, prawo Raoulta, prawo Henry’ego, rozpuszczalność ciała stałego w cieczy, eutektyki proste. Roztwory rzeczywiste: funkcje nadmiarowe, lotność, aktywność, równowagi fazowe w roztworach rzeczywistych.

  6. Reakcje chemiczne

    Warunek równowagi chemicznej, ciepło reakcji, reguła Le Chateliera, prawo działania mas, prawo Hessa, praca reakcji.

  7. Właściwości transportowe substancji

    Efuzja, dyfuzja, ruchliwość jonów.

  8. Kinetyka reakcji chemicznych

    Empiryczna kinetyka chemiczna (szybkość, rząd i cząsteczkowość reakcji), równania kinetyczne, reakcje elementarne, reakcje odwracalne, równoległe i następcze, reakcje łańcuchowe, polimeryzacja, kataliza homogeniczna, reakcje oscylujące, chaos chemiczny.

  9. Dynamika molekularna reakcji chemicznych

    Zderzenia reaktywne, teoria kompleksu aktywnego, dynamika zderzeń molekularnych.

  10. Powierzchnia ciał stałych

    Struktura i właściwości powierzchni ciał stałych. Wstęp do katalizy heterogenicznej.

Auditorium classes (15h):

Analiza prostych problemów obliczeniowych dotyczących wybranych zagadnień omawianych w ramach wykładu.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

W celu uzyskania zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych © konieczne jest zaliczenie dwóch zaplanowanych kolokwiów. Ocena zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych © wyznaczana będzie jako średnia arytmetyczna z ocen obu kolokwiów. W przypadku braku zaliczenia jednego lub obu kolokwiów możliwe będzie dwukrotne przystąpienie do kolokwium zaliczeniowego obejmującego całość materiału.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa (OK) obliczana jest wg wzoru: OK = W1*C, gdzie W1 oznacza współczynnik zależny od terminu uzyskania oceny pozytywnej z ćwiczeń audytoryjnych. W1 = 1 w przypadku uzyskania pozytywnej oceny w pierwszym terminie; W1 = 0,9 w przypadku uzyskania pozytywnej oceny w drugim terminie; W1 = 0,8 w przypadku uzyskania pozytywnej oceny w trzecim terminie.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Na ćwiczeniach audytoryjnych nie jest dopuszczalna nieobecność nieusprawiedliwiona. W przypadku nieobecności usprawiedliwionej na kolokwium student będzie miał możliwość zaliczenia kolokwium w dodatkowym uzgodnionym terminie.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw chemii, termodynamiki i fizyki. Nie jest wymagane wcześniejsze zaliczenie innych modułów poza obowiązkowymi wg planu studiów.

Recommended literature and teaching resources:

Chemia Fizyczna, P.W. Atkins, PWN 2001,
Chemia Fizyczna, K. Pigoń, Z. Ruziewicz, PWN 2007,
Termodynamika dla chemików, fizyków i inżynierów, R. Hołyst, A. Poniewierski, A. Ciach, Instytut Chemii Fizycznej PAN i Szkoła Nauk Ścisłych, 2003

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:
J. Molenda, D. Baster, A. Milewska, K. Świerczek, D. K. Bora, A. Braun, J. Tobola, “Electronic origin of

difference in discharge curve between LixCoO2 and NaxCoO2 cathodes” Solid State Ionics 271, 15-27
J. Molenda, D. Baster, M. Molenda, K. Świerczek, J. Tobola, “Anomaly in the electronic structure of the NaxCoO2-y cathode as a source of its steplike discharge curve” Physical Chemistry Chemical Physics 16,
14845-14857
J. Molenda, A. Kulka, A. Milewska, W. Zając, K. Świerczek ” Structural, transport and electrochemical properties of LiFePO4 substituted in lithium and iron sublattices (Al, Zr, W, Mn, Co and Ni)”, Materials 6 1656-1687
J. Molenda, K. Świerczek, rozdział p.t. „Strategies for perspective cathode materials for IT-SOFC” w J.T.S. Irvine, P. Connor (Eds.) „Solid Oxide Fuels Cells: Facts and Figures”, Springer, 2013, ISBN 978-1-4471-4455-7
K. Świerczek, „Projektowanie właściwości fizykochemicznych tlenkowych materiałów katodowych dla ogniw IT-SOFC oraz Li-ION”, Ceramika / Ceramics, 111 (2010), ISSN 0860-3340, ISBN 978-83-60958-68-1

Additional information:

Brak.