Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Fizykochemia roztworów i równowag fazowych II

Koordynator przedmiotu:

dr inż. Kamil Paduszyński

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia II stopnia

Program:

Technologia Chemiczna

Grupa przedmiotów:

Obowiązkowe

Kod przedmiotu:

brak

Semestr nominalny:

2 / rok ak. 2018/2019

Liczba punktów ECTS:

2

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

1. godziny kontaktowe 30h, w tym: a) obecność na wykładach – 15h, b) obecność na laboratoriach komputerowych – 15h 4. przygotowanie do egzaminu i obecność na kolokwiach – 15 h Razem nakład pracy studenta: 30 h + 15 h = 45 h, co odpowiada 2 punktom ECTS.

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

1. obecność na wykładach – 15h, 2. obecność na laboratoriach komputerowych – 15h Razem: 15h + 15h = 30h, co odpowiada 1 punktowi ECTS.

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

Zajęcia praktyczne w laboratorium komputerowym (1 punkt ECTS).

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład15h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium0h
• Projekt15h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Prerekwizyty: Chemia fizyczna

Limit liczby studentów:

-

Cel przedmiotu:

Zasadniczym celem wykładu jest przedstawienie studentowi przeglądu współczesnych teorii i modeli termodynamicznych opartych na równaniach stanu oraz omówienie ich podstawowych zastosowań w obliczeniach różnych właściwości fizykochemicznych zarówno substancji czystych jak i mieszanin nieelektrolitów i elektrolitów (przede wszystkim: właściwości wolumetryczne pVT, nadmiarowe funkcje mieszania, równowagi fazowe). Wykład rozpoczyna się krótkim wprowadzeniem do ogólnego opisu termodynamicznego układów wieloskładnikowych, po czym następuje szczegółowe omawianie kolejnych teorii w kolejności chronologicznej – począwszy od równania van der Waalsa i sześciennych równań stanu, poprzez równania oparte na teorii stanów odpowiadających sobie, równania oparte na teorii siatkowej, skończywszy na nowoczesnych teoriach uwzględniających asocjację, np. SAFT, CPA. W ramach wykładu omówione zostaną zastosowania oryginalnych wersji różnych modeli jak również zastosowania ich modyfikacji, np. tych opartych na idei udziałów grupowych. Ponadto, wiedza zdobyta przez Studenta w ramach wykładu, pozwoli mu umiejętnie dobierać teorię/model rzeczywistego problemów inżynierii chemicznej w celu jego projektowania i optymalizacji.

Treści kształcenia:

Wykład (15 h) 1. Termodynamiczny formalizm opisu układów wieloskładnikowych. Wymiar (2h) 1.1. Resztkowa energia swobodna, równanie stanu, model, parametry modelu. 1.2. Reguły mieszania. 1.3. Obliczanie różnych właściwości termodynamicznych na podstawie równania stanu: warunek równowagi termodynamicznej, przewidywanie/dopasowanie/korelacja. 2. Wirialne równanie stanu. Wymiar (1h) 3. Równanie van der Waalsa oraz jego modyfikacje/uogólnienia. Wymiar (2h) 4. Zasada stanów odpowiadających sobie i jej konsekwencje. Wymiar (1h) 5. Teoria siatkowa. Wymiar (3h) 5.1. Równania stanu oparte na modele dziurowych i komórkowych. 5.2. Zastosowanie teorii siatkowej do opisu fizykochemii i równowag fazowych polimerów. 6. Opis cieczy asocjujących – SAFT oraz CPA Wymiar (5h) 6.1. Ogólne wprowadzenie do modeli typu SAFT oraz CPA 6.2. Opis oddziaływań dipol-dipol, kwadrupol-kwadrupol, jon-jon (PCP-SAFT, ePC-SAFT) 7. Termodynamika cieczy jonowych – opis równaniami stanu. Wymiar(1h) Laboratorium komputerowe (15 h) 1. Wprowadzenie do środowiska obliczeniowego GNU Octave. Wymiar (3 h). 1.1. Zmienne, operacje na macierzach, wektorach, strukturach, elementy programowania zorientowanego obiektowo. 1.2. Opis podstawowych funkcji umożliwiających stosowanie metod numerycznych. 2. Przedstawienie programu ThermoMAT Wymiar (3 h) 3. Modelowanie termodynamiki substancji czystych Wymiar (3 h) 3.1. Właściwości wolumetryczne pVT i krzywa parowania. 3.2. Właściwości pochodne – szybkość propagacji fal dźwiękowych, pojemność cieplna. 4. Modelowanie termodynamiki mieszanin w układach niereagujących. Wymiar (3 h) 4.1. Diagramy fazowe równowag SLE/LLE/VLE w układach wieloskładnikowych 4.2. Funkcje nadmiarowe 5. Modelowanie termodynamiki mieszanin w układach reagujących Wymiar (3 h)

Metody oceny:

Dwa kolokwia (w połowie i na koniec sem.) w laboratorium komputerowym.

Egzamin:

nie

Literatura:

Literatura podstawowa: 1. G. Folas, G.M. Kontogeorgis, Thermodynamic Models for Industrial Applications: From Classical and Advanced Mixing Rules to Association Theories, John Wiley & Sons, 2010. 2. J.V. Sengers, R.F. Kayser, C.J. Peters, H.J. White, Equations of State for Fluids and Fluid Mixtures, vol. 5, 1-885, z serii: Experimental Thermodynamics, Elsevier, 2000. Literatura uzupełniająca: 1. J. M. Prausnitz, R.N. Lichtenthaler, E. G. de Azavedo, Molecular thermodynamics of fluid-phase equilibria, Sec. Ed. Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1986. 2. J. M. Smith, H. C. Van Ness, M.M. Abbot, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, McGraw Hill Inc., USA, 1996. Materiały pomocnicze: Materiały drukowane do wykładu.

Witryna www przedmiotu:

-

Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01

Posiada wiedzę z matematyki i fizyki w zakresie pozwalającym na wykorzystanie pojęć matematycznych i fizycznych do opisu procesów chemicznych i wykonywania zaawansowanych obliczeń praktycznych
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W02

Posiada rozszerzoną wiedzę z podstawowych działów chemii fizycznej i termodynamiki chemicznej
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01

Potrafi sprawnie pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi samodzielnie interpretować uzyskane informacje, oraz oceniać ich rzetelność i wyciągać z nich wnioski, formułować i uzasadniać opinie
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U02

Potrafi posługiwać się zaawansowanymi technikami informacyjno-komunikacyjnymi, w tym programami komputerowymi wspomagającymi realizację zadań inżynierskich z zakresu technologii chemicznej
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U06
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U03

Potrafi wykorzystać metody obliczeniowe i statystyczne do formułowania i rozwiązywania problemów w zakresie technologii chemicznej
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U04

W oparciu o wiedzę ogólną wyjaśnia podstawowe zjawiska związane z istotnymi procesami w technologii i inżynierii chemicznej
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01

Rozumie potrzebę dokształcania się i podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i osobistych; ma umiejętności pozwalające na prowadzenie efektywnego procesu samokształcenia
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: