C6730 Termodynamika fázových rovnováh

Přírodovědecká fakulta
jaro 2002
Rozsah
2/0/0. 3 kr. Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Jiří Sopoušek, CSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Jiří Sopoušek, CSc.
Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Absolvování předmětu: C3140 nebo C3401 (Fyzikální chemie I)
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 25 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Termodynamické podmínky fázové rovnováhy. Fázové diagramy. Výpočty a předpovědi fázových diagramů. Kinetika dosažení rovnovážného stavu. Stabilní a metastabilní rovnováhy. Vliv difúze a nukleace na dosažení rovnovážného stavu. Teorie fázových rovnováh v reálných soustavách. Příklady výpočtů fázových rovnováh v realných soustavách. Experimentální metody studia fázových rovnováh. Výpočty chemických rovnováh.
Osnova
  • Termodynamické základy teorie fázových rovnováh: Termodynamické stavové funkce soustavy, Gibbsova energie soustavy a její vlastnosti, molární a parciální molární veličiny, závislost Gibbsovy energie čistých složek na teplotě a tlaku. Termodynamika mísení, stavové chování směsi: vyjádření složení směsi, Gibbsova-Duhemova rovnice, závislost Gibbsovy energie reálné soustavy na teplotě, tlaku a složení soustavy, aktivitní koeficienty, dodatkové funkce, mg. příspěvek, fázové pravidlo a stabilita fází. Zákony zachování hmoty, náboje a stechiometrie v termodynamických soustavách. Termodynamická podmínka stability fázové rovnováhy: Kritéria rovnováhy: diferenciální podmínka fázové rovnováhy, integrální podmínka fázové rovnováhy. Matematické řešení problému fázové rovnováhy. Fázové diagramy heterogenních soustav, základní typy fázových, diagramů, geometrická termodynamika, znázornění fázových diagramů, možné průběhy fázových hranic.Výpočty a predikce fázových diagramů. Kinetika dosažení rovnovážného stavu: Stabilní a metastabilní fázové rovnováhy, bezdifúzní fázové přeměny, role difúze a nukleace při ustavování rovnovážných stavů. Nukleace fází. Simulace difůzních procesů v heterogenních soustavách. Metody experimentálního studia fázových rovnováh: Získávání fázových dat, získávání termodynamických dat, měřitelné termodynamické veličiny. Zdroje dat a jejich přesnost. Reálné fázové rovnováhy: Hranice fázových oblastí jednosložkových soustav: stavové chování čisté látky, standardní stavy. Fázové rovnováhy v binárních soustavách: rovnováha kapalina-pára, kapalina-kapalina, směsi těkavých kapalin, destilace, pásmové čistění, roztoky netěkavých látek, koligativní vlastnosti, rovnováha kapalina-pevná látka a pevná látka-pevná látka. Fázové diagramy s neomezenou rozpustností v tuhé fázi, s částečnou a úplnou nerozpustností v tuhé fázi a s intermetalickými sloučeninami. Fázové rovnováhy ve vícesložkových soustavách, řezy fázovými diagramy. Příklady výpočtů fázových rovnováh a fázových diagramů v reálných systémech. Výpočty chemických rovnováh: Rovnovážná konstanta, homogenní systém, reakční koordináta, reakce v plynné fázi a v heterogenní soustavě. Algoritmy výpočtu chemických rovnováh.. Příklady výpočtů chemických rovnováh.
Literatura
  • Physical chemistry (Orig.) : Fizičeskaja chimija : Fyzikální chemie [Moore, 1979] : Fyzikální chemie [Moore, 1981]. info
Informace učitele
Doporučená literatura: o N. Saunders, A. P. Miodovnik: CALPHAD (calculation of phase diagram) - A Comprehensive Guide, Elsevier Science, Amsterdam (1998). o Porter D. A., Easterling K. E. : Phase transformations in Metals and Alloys, The Thetford Press Ltd. (1986), Englang o Kirkaldy, J. S.; Young, D. J. : Diffusion in the Condensed State, The Institute of Metals, London (1985). o Atkins P.W.: Physical Chemistry, Oxford Univ.Press, Oxford 1990 o Leitner a kol.: Fázové rovnováhy, scripta VŠChT Praha o Holub R., Voňka P.: Chemická rovnováha heterogenních a kondenzovaných soustav, Academia Praha 1985 o Vřešťál J., Kuchař L.: Hutnické Listy, vol 45, yr 1990, 286 o Dinsdale A.T.: Calphad, vol 15,yr 1991, 317
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, jaro 2000, podzim 2010 - akreditace, podzim 2004, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.