C6730 Fázové rovnováhy
(Phase Equilibria)
J. Sopoušek
Kancelář: UKB, A12, M231
Tel: 549497138, E-mail:
sopousek@mail.muni.cz
Osnova
Info z informačního systému MU
Práce s interaktivní osnovou
Sylabus přednášky viz IS
Studijní materiály
Časový plán přednášek
…
Diskuse
Studijní materiály
Učebnice
Atkins' physical chemistry / Peter Atkins,
Julio de Paula.. -- 8th ed.. -- Oxford : Oxford
University Press, 2006.. -- xxx, 1064 s.
http://ebooks.bfwpub.com/pchemoup.php
(user: knihovna, heslo: uzivatel1)
Komentář k fázovým rovnováhám
Literatura (knihy, časopisy, konference,
programy, komentář k HP, internet)
Zahraniční literatura
- PORTER, David A. Phase Transfformations in Metal and Alloys. New
York: Van Nostrand Reinhol, 1981. 445 s. ISBN 0-442-30439-0. info
- SAUNDERS, Nigel a Peter A. MIODOWNIK. Calphad :calculation of
phase diagrams : a comprehensive guide. Oxford: Pergamon, 1998. xvi,
479 s. ISBN 0-08-042129-6. info
- Atlasy fázových diagramů (knihy a www)
- Mats Hillert: Phase Equilibria, Phase Diagrams and Phase Transformations
(Their Thermodynamic Basis), 2nd Edition, ISBN: 9780521853514
Prerekvizita pro zkoušku:
- presentace cca 10min (použití FD pro výzkum
materiálů)
Vlastní zkouška:
- čtení fázových diagramů (z odborných
článků)
- odpovědi na vylosované otázky (temata
viz sylabus).
Závěrečné hodnocení
Čtení fázových
diagramů
FD nanočástic
https://www.mpq.univ-paris-diderot.fr/Size-
and-Shape-of-magnetic-nanoparticles-
influence-their-phase-diagram?lang=en
Size and Shape of
magnetic nanoparticles
influence their phase
diagram (Co-Pt)
Získání dovednosti používat
fázové diagramy
(Např. : odhad vlastností materiálu z fázového diagramu)
Fázový diagram Fe-Cr-Ni (design nerezové oceli)
Fe-C phase diagram
Vybrané projekty na UCh
2017-2019, GA17-12844S:
Thermal and phase stability of
advanced thermoelectric
materials (Investigator: P. Brož).
Focused also on nanostructured
thermoelectric materials.
http://thermoelectrics.matsci.northwestern.edu/ther
moelectrics/nanomaterials.html
Nanostrukturovaná termoelektrika
Studium vlastností nanočástic v závislosti na
jejich velikosti (Pinkas)
2017-2019, GA17-15405S: Advanced
experimental and theoretical approaches to
phase diagrams of nanoalloys including the
influence of particle size (Investigator: J.
Pinkas).
http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0001-
37652018000200719&script=sci_arttext
Syntéza a vlastnosti nanočástic a
nanostrukturovaných materiálů (Sopoušek)
Batch and continual
synthesis
Upřesněný plán přednášek PS 2019
Týden Program (det. viz anotace) Týden Program
1. Úvod (exkurse po UKB, nebo VUT) 7. Reálné rovnováhy (destilace, extrakce, oceli,
pájky bez olova, …)
2. Základy Termodynamiky,
opakování fyzikální chemie
8. Výpočty fázových diagramů (Metoda
CALPHAD, ThermoCalc)
3. Fáze a materiál, základní pravidla.
Popis rovnovážných stavů,
podmínka fázové rovnováhy
9. Fázové transformace (poruchy krystalové
mříže, nukleace, kinetika)
4. Fázové diagramy, výpočty,
konstrukce použití.
10. Mechanismy difúze, mobilita, TD+Kin faktor
5. Experimentální metody sledování
FR.
11. Kinetika reálných soustav technické
materiály, svary ocelí
6. Exkurse (na AVČR UFM) 12. Souvislosti mezi fáz. a fyz.-mech vlastnostmi
reál. soust.
Související přednášky
Bc, Studium:
C6335 Nanočástice (PS, Sopoušek)
Mgr. Studium (materiálová orientace):
C6750 Materiálová chemie kovů (Brož, jaro 2020)
C5303 Pokročilé modelování pevných látek (podzim 2019)
C8888 Nanochemistry (JS, Pinkas)
C8870 Syntéza a analýza nových materiálů (JS, Pinkas, Brož)
Doktorské studium:
C8965 Rovnovážné stavy a fázové transformace materiálů
(Sopoušek)
C9135 Pokročilé fyzikálně-chemické metody studia materiálů
(jaro 2020)
Oblasti praktického využití výsledkù
studia fázových rovnováh
Vymezující podmínky:
dosažení termodynamické rovnováhy, vhodný model popisu termodynamických
vlastností fáze, dostupnost termodynamických dat k popisu soustavy, dostupnost
experimentálních fázových dat, PC
Výpočty fázových rovnováh
Metalurgie (optimalizace tepelného zpracování, stabilita materiálù při dlouhodobé
tepelné expozici, svařování slitin,...)
Povrchové úpravy materiálù (nauhlièování, nadusièování,...)
Geologie a Mineralogie (pøedpovídání procesů, ...)
Organická chemie (optimalizace chemických výrob, extrakce, separace plastù, ...)
Chemie oxidù (supravodièe, chemie silikátù,...)
Predikce fázových vlastností materiálu (pevnost , tvrdost, odolnost proti křehkému
lomu,...)
Plánování experimentù
Výpočty chemických rovnováh
Nízkoteplotní plasma, posuzování možných produktù chemických reakcí, ....
Diskuze Phase diagram of pure liquid water
showing the range of unstable and
metastable conditions for liquid water on
Earth and Mars. Pressures are P part
unless indicated otherwise. A¼triple
point, also boiling point at zero elevation
on Mars (P sat ); B¼sea-level Earth (P tot
); C¼boiling point at sea-level Earth (P
sat ); D¼typical indoor environment;
E¼dry Antarctic conditions; F¼typical
frost point on Mars; G¼zero elevation on
Mars (P tot ). Pure liquid water is never
stable on the martian surface as the
partial pressures (red hatched) are less
than the triple point pressure of pure
water. Despite the large range in
terrestrial surface partial pressures (green
hatched) less than the triple point partial
pressure, only extremely cold and
extremely dry environments will have P
part less than the vapour curve. The
shape of the hatched regions are bounded
on the left by the vapour and sublimation
curves. The remainder of the hatched
regions correspond to the range of P part
of water vapour at the temperatures
encountered on the surface of Mars and
Earth. This figure is a modified version
of figure 2 of Jones & Lineweaver
(2010).
https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/08120099.2011.591430
Using the phase diagram of
liquid water to search for life