C5340 Nerovnovážné systémy

Přírodovědecká fakulta
podzim 2021
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Igor Kučera, DrSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Igor Kučera, DrSc.
Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Igor Kučera, DrSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Út 16:00–17:50 C05/114
Předpoklady
Podmínkou je absolvování základních kurzů z matematiky a fyzikální chemie.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Kurz využívá interdisciplinárního přístupu k ilustraci existence a významu nerovnovážných procesů a nelineárních jevů v přírodě a technických aplikacích. Detailně jsou diskutovány konkrétní příklady z fyziky, chemie, biologie a ekologie s cílem zlepšit dovednosti studentů při řešení kvantitativních problémů. Přednášky jsou doplněny praktickými ukázkami počítačového modelování a oscilujících reakcí.
Výstupy z učení
Student získá důkladnou znalost předmětu. Seznámí se se základním matematickým formalismem nerovnovážné termodynamiky a chemické kinetiky a bude schopen aplikovat abstraktní výsledky na konkrétní příklady. Jde především o formulaci rovnic k sestavování formálních matematických modelů, posuzování stupně spřažení procesů a účinnosti přeměny energie, analýzy stability stacionárních stavů a oscilačního chování a analýzy řízení metabolismu.
Osnova
  • A. Úvod do termodynamiky nevratných procesů 1. Produkce entropie 2. Fenomenologické rovnice a Onsagerovy reciproční vztahy 3. Evoluční kriteria a stabilita stacionárních stavů B. Termodynamická analýza spřažených procesů 1. Přeměna energie v biologických systémech 2. Osmoza a elektrokinetické jevy 3. Termoelektrické jevy C. Matematické modelování nelineárních dynamických systémů 1. Základní pojmy; atraktory 2. Bifurkace 3. Vznik prostorových struktur 4. Oscilující reakce Belousova a Žabotinského 5. Analýza řízení metabolismu 6. Prebiotická evoluce
Literatura
    doporučená literatura
  • FISCHER, Oldřich. Nerovnovážné soustavy : termodynamika nevratných chemických a buněčných procesů. Edited by Igor Kučera. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1987, 154 s. info
  • ATKINS, P. W. Physical chemistry. 6th ed. Oxford: Oxford University Press, 1998, xvi, 1014. ISBN 0198501013. info
  • COVENEY, Peter V. a Roger HIGHFIELD. Šíp času :cesta vědou za rozluštěním největší záhady lidstva. 1. vyd. Ostrava: Oldag, 1995, 472 s., [1. ISBN 80-85954-08-7. info
  • GLEICK, James. Chaos :vznik nové vědy. Translated by Jaroslav Sedlář - Renata Kamenická. [1. vyd.]. Brno: Ando Publishing, 1996, 349 s. ISBN 80-86047-04-0. info
Výukové metody
Přednášky doplněné praktickými ukázkami počítačového modelování a laboratorními experimenty s oscilujícími reakcemi.
Metody hodnocení
Základem zkoušky (kolokvia)je písemný test. Studenti mohou používat jakékoli materiály, které si přinesli s sebou. K úspěšnému zvládnutí je zapotřebí 70 % správných odpovědí.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2010 - akreditace, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, 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 2022, podzim 2023, podzim 2024.