Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Termodynamika chemiczna
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
STCH-1-414-s
Wydział:
Energetyki i Paliw
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Technologia Chemiczna
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr Krzyżanowski Andrzej (krzyzano@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Przedmiot ma charakter poznawczy – przedmiot podstawowy wyodrębniony z chemii fizycznej, dziedziną badań są procesy fizyczne i chemiczne, którym towarzyszą zmiany energetyczne.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student dysponuje wiedzą w zakresie podstaw termodynamiki chemicznej, a w szczególności zna: - termodynamiczną metodę opisu układu, stosowane parametry stanu, funkcje stanu oraz związki pomiędzy tymi wielkościami, - opis energetyki reakcji chemicznych - stosowane wielkości i ich temperaturowe zależności, - istotę procesów odwracanych i nieodwracalnych, - równowagi fazowe w układach jednorodnych i dwuskładnikowych, - termodynamiczny opis roztworów doskonałych i niedoskonałych. TCH1A_W01 Kolokwium,
Egzamin
M_W002 Student zna sposoby praktycznego obliczania pracy, ciepła związanych z danym procesem, funkcji termodynamicznych oraz zależności pomiędzy nimi, zna podstawowe równania opisujące procesy i reakcje równowagowe. TCH1A_W01 Kolokwium,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student posiada umiejętność:- przewidzenia i wyjaśnienia przebiegu procesu chemicznego,- określenia kierunku przebiegu procesu chemicznego i przemiany fazowej,- dokonania interpretacji wykresów fazowych. TCH1A_U01 Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_U002 Student potrafi:- obliczyć podstawowe funkcje termodynamiczne związane z przemianą lub procesem chemicznym,- obliczyć stałe równowagi reakcji, podać ich związek z funkcjami termodynamicznymi, zależność temperaturową, - określić ilościowo składy faz pozostających w równowadze, - obliczać wielkości z grupy koligatywnych,- ilościowo opisać proces ekstrakcji. TCH1A_U02, TCH1A_U01 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole rozwiązującym problemy rachunkowe. TCH1A_K01 Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
60 30 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student dysponuje wiedzą w zakresie podstaw termodynamiki chemicznej, a w szczególności zna: - termodynamiczną metodę opisu układu, stosowane parametry stanu, funkcje stanu oraz związki pomiędzy tymi wielkościami, - opis energetyki reakcji chemicznych - stosowane wielkości i ich temperaturowe zależności, - istotę procesów odwracanych i nieodwracalnych, - równowagi fazowe w układach jednorodnych i dwuskładnikowych, - termodynamiczny opis roztworów doskonałych i niedoskonałych. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student zna sposoby praktycznego obliczania pracy, ciepła związanych z danym procesem, funkcji termodynamicznych oraz zależności pomiędzy nimi, zna podstawowe równania opisujące procesy i reakcje równowagowe. + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student posiada umiejętność:- przewidzenia i wyjaśnienia przebiegu procesu chemicznego,- określenia kierunku przebiegu procesu chemicznego i przemiany fazowej,- dokonania interpretacji wykresów fazowych. - + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi:- obliczyć podstawowe funkcje termodynamiczne związane z przemianą lub procesem chemicznym,- obliczyć stałe równowagi reakcji, podać ich związek z funkcjami termodynamicznymi, zależność temperaturową, - określić ilościowo składy faz pozostających w równowadze, - obliczać wielkości z grupy koligatywnych,- ilościowo opisać proces ekstrakcji. - + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole rozwiązującym problemy rachunkowe. - + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):

1.Termodynamika chemiczna, terminologia i symbolika IUPAC. Podstawowe definicje termodynamiki fenomenologicznej: układ, odgraniczenia, parametry, stan układu, funkcje stanu, równowaga termodynamiczna, kryteria równowagi termodynamicznej.
2.Pierwsza zasada termodynamiki, praca, ciepło, energia wewnętrzna, entalpia. Pojemność cieplna. Ciepło molowe i właściwe. Związek między Cp i Cv.
3.Procesy odwracalne i nieodwracalne. Druga zasada termodynamiki. Entropia. Zasada wzrostu entropii. III zasada termodynamiki, entropia absolutna.
4.Reakcje chemiczne – energetyka reakcji. Termochemia – efekty cieplne reakcji chemicznych. Współrzędna chemiczna. Entalpia reakcji. Molowa, normalna, standardowa entalpia. Standardowe entalpie tworzenia. Prawo Hessa.
5.Zależność entalpii reakcji od temperatury. Prawo Kirchoffa – zależność ciepła reakcji od temperatury. Pojemności cieplne reagentów – zależność od temperatury.
6.Konsekwencje II zasady termodynamiki. określanie kierunku przemian. Energia swobodna, entalpia swobodna, potencjał chemiczny. Równanie Gibbsa – Duhema. Reguła faz Gibbsa.
7.Równowagi fazowe. Wykresy fazowe. Równowagi fazowe w układach jednoskładnikowych. Zależność prężności pary od temperatury. Entalpia parowania – reguła Troutona. Równanie Clausiusa – Clapeyrona.
8.Równowaga chemiczna. Iloraz reakcji. Stałe równowagi. Przewidywanie kierunku reakcji. Zależność między stałymi Kc i Kp. Obliczanie stałych równowagi.
9.Zależność stałej równowagi od temperatury i ciśnienia – izobara i izochora van’t Hoffa. Równowaga chemiczna w układach heterogenicznych.
10.Roztwory. Termodynamiczny opis roztworów. Roztwory doskonałe i rzeczywiste. Aktywność i współczynniki aktywności. Cząstkowe wielkości molowe. Funkcje nadmiarowe.
11.Roztwory gazów w cieczach, prawo Henry’ ego. Roztwory cieczy w gazie. Rozwory cieczy w cieczy. Roztwory doskonałe. Prężność pary nad roztworem. Prawo Raoulta. Roztwory doskonałe rozcieńczone.
12.Roztwory niedoskonałe. Odchylenia od prawa Raoulta. Zeotropia i azeotropia. Równanie Gibbsa – Duhema dla roztworów dwuskładnikowych. Diagramy fazowe dla układów dwuskładnikowych. Destylacja prosta i frakcjonowana.
13.Równowaga cieczy i fazy stałej w układzie dwuskładnikowym. Układy eutektyczne, analiza termiczna. Diagramy fazowe ciecz – ciało stałe.
14.Układy trójskładnikowe. Rozpuszczalność wzajemna trzech cieczy. Trójkąt stężeń Gibbsa. Równowagi fazowe w układach trójskładnikowych.
15.Właściwości koligatywne roztworów. Obniżenie prężności pary roztworu. Ebuliometria i kriometria. Ciśnienie osmotyczne.

Ćwiczenia audytoryjne (30h):

Rozwiązywanie zadań tekstowych i omawianie przykładów rachunkowych związanych z wybranymi partiami materiału wykładowego:
a.I i II zasada termodynamiki, funkcje stanu, funkcjonały przemiany – (4 h + 2 h (kolokwium)).
b.Prawo Hessa, prawo Kirchoffa – (4 h + 2 h).
c.Równowagi fazowe – (4h + 2 h).
d.Stała równowagi reakcji chemicznej – (2 h + 2 h).
e.Właściwości koligatywne roztworów – (2 h + 2 h).
(w nawiasach podana liczba godzin przewidziana na przerobienie nowego materiału + liczba godzin przeznaczona na omówienie poprzedniego kolokwium i napisanie bieżącego)

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: 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:

Warunkiem zaliczenia ćwiczeń rachunkowych jest uzyskanie w trakcie semestru, łącznie co najmniej 22,5 pkt (50 % z maksymalnej liczby punktów) z 5 kolokwiów pisemnych (trzy zadania do samodzielnego rozwiązania, oceniane w systemie punktowym (0 – 9 pkt, (3 zad. × 3 pkt)).
W przypadku nieuzyskania zaliczenia w pierwszym terminie, w sesji poprawkowej należy uzupełnić brakującą liczbę punktów do minimum, warunkującego zaliczenie, rozwiązując odpowiednią liczbę zadań ocenianych w systemie punktowym (3 pkt – zadanie rozwiązane poprawnie, 0 pkt – zadanie nie rozwiązane ).
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń rachunkowych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Oceny z ćwiczeń audytoryjnych © oraz z egzaminu (E) obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów (szczegółowe zasady przekazywane są na pierwszych zajęciach audytoryjnych) przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona powyższych ocen (przy C i E ≥ 3):
OK = 0,66·E + 0,34·C
dla I terminu,
OK = 0,33·X + 0,33·E + 0,34·C i OK ≥ 3
dla II terminu,
OK = 0,44·X + 0,22·E + 0,34·C i OK ≥ 3
dla III terminu,
(X = 2 ocena niedostateczna z egzaminu), 0 (brak zaliczenia w I terminie, nieusprawiedliwiona nieobecność na egzaminie).

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

Zaległość powstałą wskutek nieobecności można uzupełnić na ćwiczeniach rachunkowych innej grupy studenckiej pod warunkiem zgodności tematu zajęć.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1.Atkins P.W., Podstawy chemii fizycznej, PWN, W-wa 2009,
2.Atkins P.W., Trapp C.A., Cady M.P., Giunta C., Chemia fizyczna. Zbiór zadań z rozwiązaniami, PWN, W-wa 2001,
3.Demichowicz-Pigoniowa J., Obliczenia fizykochemiczne, Oficyna Wydawnicza PW, Wrocław 1997,
4.Nodzeński A., Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej, Wyd. AGH, Skrypt nr 1332, Kraków 1993,
5.Szarawara J., Termodynamika chemiczna stosowana, WNT, W-wa 2007,
6.Ufnalski W., Wprowadzenie do termodynamiki chemicznej, Oficyna Wydawnicza PW, W-wa 2004,
7.Izydorczyk J., Salwiński J., Turek W., Uziel Z., Termodynamika, statyka chemiczna i równowagi fazowe w przykładach i zadaniach, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Assessment of chemical character of surface of selected coals : abstract / P. BARAN, A. KRZYŻANOWSKI, M. WÓJCIK, K. ZARĘBSKA // W: Documenta Geonica 2013/1 : 9. česko-polská konference ”Geologie uhelných pánví” = 9. czesko-polska konferencja ”Geologia zagłębi węglonośnych” = 9\textsuperscript{th} Czech and Polish conference ”Geology of coal basins” : 15.–17.10.2013, Ostrava / eds. Alena Kožušníková. — [Ostrava : s. n.], cop. 2013. — ISBN: 978-80-86407-41-8. — S. 180

Experimental testing of methanol sorption on selected coal samples from Upper Silesian Basin / Paweł BARAN, Grzegorz Stefan JODŁOWSKI, Andrzej KRZYŻANOWSKI, Katarzyna ZARĘBSKA // Geology, Geophysics & Environment / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie ; ISSN 2299-8004. — Tytuł poprz.: Geologia : kwartalnik Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie ; ISSN: 0138-0974. — 2014 vol. 40 no. 3, s. 261–269. — Bibliogr. s. 269, Abstr.. — tekst: http://journals.bg.agh.edu.pl/GEOLOGY/2014.40.3/geol.2014.40.3.261.pdf

Zastosowanie danych sorpcyjnych do określenia potencjału magazynowania CO2 dla polskich węgli kamiennych — Application of sorption data to determine the feasibility of CO2 sequestration in hard coals in Poland / Katarzyna ZARĘBSKA, Paweł BARAN, Andrzej KRZYŻANOWSKI // W: Paliwa i energia XXI wieku / red. Grzegorz S. Jodłowski ; Wydział Energetyki i Paliw AGH. — Kraków : Wydawnictwo Naukowe „Akapit”, 2014. — ISBN: 978-83-911589-6-8. — S. 443–459. — Bibliogr. s. 459, Streszcz., Abstr.

Informacje dodatkowe:

Brak