PřF:C6730 Fázové rovnováhy - Informace o předmětu

C6730 Fázové rovnováhy

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.

Vyučující

prof. RNDr. Jiří Sopoušek, CSc. (přednášející)

Garance

prof. RNDr. Jiří Sopoušek, CSc.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jiří Sopoušek, CSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 10:00–11:50 C12/311

Předpoklady

Doporučena znalost fyzikální chemie a matematiky (například v rozsahu studia na Přírodovědecké fakultě MU nebo VUT).

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Analytická chemie (program PřF, D-CH) (2)
• Analytická chemie (program PřF, M-CH)
• Anorganická chemie (program PřF, D-CH) (2)
• Anorganická chemie (program PřF, M-CH)
• Biochemie (program PřF, M-CH)
• Fyzikální chemie (program PřF, D-CH) (2)
• Fyzikální chemie (program PřF, M-CH)
• Fyzikální chemie (program PřF, N-CH)
• Chemie makromolekulárních látek (program PřF, D-CH) (2)
• Chemie odborná (program PřF, M-CH)
• Chemie životního prostředí (program PřF, D-CH) (2)
• Chemie životního prostředí (program PřF, M-CH)
• Makromolekulární chemie (program PřF, M-CH)
• Organická chemie (program PřF, D-CH) (2)
• Organická chemie (program PřF, M-CH)
• Učitelství chemie pro střední školy (program PřF, M-CH)

Cíle předmětu

Po absolvování tohoto předmětu by student měl zvládat řešení problémů fázových a chemických rovnovah. Současně student získá znalosti o tom jak funguji SW pro výpočty fázových rovnovah materiálů na bázi kovů a slitin.

Osnova

• 1. Základní pojmy. Termodynamické stavové funkce čisté látky a vícesložkové směsi. Standardní stavy. Fázová terminologie. Gibbsova-Duhemova rovnice. Gibbsova energie reálné soustavy, dodatkové funkce. 2. Uspořádání fází a jejich krystalová mřížka. Mížkové defekty. Termodynamika stechiometrických a nestechiometrických fází a chemických sloučenin. Zákony zachování hmoty, náboje a stechiometrie v termodynamických soustavách. Fázové pravidlo a stabilita fází. 3. Gigsova energie soustavy, chemický potenciál a aktivita. Diferenciální podmínka fázové rovnováhy, integrální podmínka fázové rovnováhy. Vznik fázové rovnováhy. 4. Matematické řešení problému fázové rovnováhy. Výpočty a predikce fázových diagramů. Metody, programy a databáze pro výpočty fázových rovnováh. Metoda CALPHAD. 5. Fázové diagramy. Základní typy fázových diagramů, znázornění fázových diagramů, možné průběhy fázových hranic. Řezy fázovými diagramy. Použití fázových diagramů. 6. Metody experimentálního studia fázových rovnováh: Získávání fázových dat, získávání termodynamických dat, měřitelné termodynamické veličiny. Termická analýza (křivky chladnutí, DTA, DSC, ...). Zdroje dat a jejich přesnost. 7. Reálné fázové rovnováhy: jednosložkové soustavy, binární soustavy (koexistence kapalné, plynné a tuhé fáze, směsi těkavých kapalin, destilace, sublimace, roztoky, ). Fázové diagramy vícesložkových soustav (koexistence tuhých fází, extrakce, odstraňování nečistot, chemické sloučeniny ve fázových diagramech, intermetalika, ). 8. Příklady výpotů fázových rovnováh a fázových diagramů v reálných soustavách. Souvislosti mezi fázovými, fyzikálními a mechanickými vlastnostmi. 9. Fázové transformace. Stabilní a metastabilní fázové rovnováhy, bezdifúzní fázové přeměny, role difúze a nukleace při ustavování rovnovážných stavů. 10. Difúze: Základní pojmy. Atomární mechanismy difúze. Fickovy zákony. Okrajové podmínky. Analytické a numerické řešení difúzních rovnic. 11. Difúze v reálných soustavách. Atomární mobilita, látkové toky, kinetický a termodynamický faktor difúze. 12. Difúzně řízené fázové transformace. Heterogenní reálné soustavy. Difúze a rovnováha za vysokých a nízkých teplot. Simulační výpočetní programy (DICTRA). 13. Fázové rovnováhy a difúzí řízené děje v chemické laboratoři a technologické praxi: Hrubnutí a rozpouštění fází, optimalizace technologického zpracování materiálů, homogenizace, nitridace, stabilita svarů, ochranné vrstvy, transformaních diagramy,...

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

Výukové metody

Přednášky. Diskuse ve skupině.

Metody hodnocení

Ústní zkouška. Závěrečné hodnocení - ústní zkouška. Úspěšné hodnocení by měl prokázat znalost alespoň 50% přednášek.

Informace učitele

Přednáška je určena pro posluchače Přírodovědecké fakulty MU. Je však navštěvována i posluchači materiálových oborů VUT.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

• Statistika zápisu (podzim 2014, nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2014/C6730