619-0809/02 – Physical Chemistry and Kinetics of Explosions (FCHKE)
| Gurantor department | Department of Physical Chemistry and Theory of Technological Processes | Credits | 5 |
| Subject guarantor | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. | Subject version guarantor | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. |
| Study level | undergraduate or graduate | Requirement | Compulsory |
| Year | 1 | Semester | winter |
| | Study language | Czech |
| Year of introduction | 1999/2000 | Year of cancellation | 2008/2009 |
| Intended for the faculties | FBI | Intended for study types | Follow-up Master |
Subject aims expressed by acquired skills and competences
- to define the thermodynamic quantities and thermodynamic laws
- to describe the chemical equilibrium – to monitor the dependence of the equilibrium
constant on state variables (dependence on temperature, dependence on pressure) –
to utilize Le Chatelier’s principle (effect of initial composition, pressure and inert
component on the equilibrium composition)
- to describe the phase equilibrium - Gibbs phase rule, phase equilibria of pure
substances and liquid-vapour equilibrium in mixtures
- to define and apply basic principles of chemical kinetics - rate of chemical reaction,
kinetic equation, order of reaction, rate constant, the theory of reaction rates
- to describe basic steps of heterogeneous process - physical processes limiting
kinetics of heterogeneous processes, diffusion, the Fick's first and second law,
adsorption, adsorption isotherms
- to apply the chemical thermodynamics a kinetics on the processes of combustion,
explosion and extinguishing
Teaching methods
Lectures
Individual consultations
Tutorials
Summary
Application of the physico-chemical laws on the processes of combustion,
explosion and extiguishing.
Compulsory literature:
Atkins,P.W., Physical Chemistry. Fourth Edition, Oxford: Oxford University
Press, 1993. 995 p.
Warnatz,J., Maas,U., Dibble,R.W., Combustion. Physical and Chemical
Fundamentals, Modelling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation.
Springer-Verlag Berlin Heidelberg New Uork. 1996. 265 p.
Recommended literature:
Warren Strahle C., An Introduction to Combustion. Gordon and Breach Science
Publishers. Combustion Science and Technology Book Series.Volume 1. 1993. 166p.
Additional study materials
Way of continuous check of knowledge in the course of semester
E-learning
Other requirements
Prerequisities
Co-requisities
Subject has no co-requisities.
Subject syllabus:
1)Plyny, ideální plyn, stavová rovnice ideálního plynu a její speciální
případy, reálné plyny, kritický stav, zkapalňování plynů, rovnice van der
Waalsova, rovnice Abelova, stavová rovnice s viriálními koeficienty,
kompresibilitní faktor, fugacita.
2)Tepelné kapacity – definice; pravá a střední tepelná kapacita,
závislosti tepelných kapacit na teplotě, změna tepelné kapacity v průběhu
chemické reakce, teplotní závislost změny tepelné kapacity reakce,
experimentální kalorimetrické stanovení tepelné kapacity – princip dané
metody.
3)Formulace a rozbor I. věty termodynamické, teplo za stálého tlaku a
stálého objemu, entalpie. Termodynamická definice molových tepel.
4)Ohřev a ochlazování látek. Reakční tepla.
5)Termochemické zákony. Výpočet reakčních tepel. Spalné teplo. Výbuchové
teplo.
6)Závislost reakčního tepla na teplotě – Kirchhoffovy rovnice a jejich
použití.
7)Teoretická reakční teplota.
8)II. věta termodynamická, entropie, změna entropie s teplotou, změna
entropie chemické reakce, změna entropie chemické reakce s teplotou, změna
entropie s tlakem a objemem.
9)Termodynamické potenciály (Helmholtzova a Gibbsova energie) a jejich
význam.
10)Teplotní závislost Gibbsovy a Helmholtzovy energie.
11)Parciální molární veličiny. Chemický potenciál.
12)Vyjadřování rovnovážných konstant. Rovnice reakční izotermy. Stupeň
konverze.
13)Vliv teploty na rovnováhu chemické reakce – rovnice reakční izobary a
izochory.
14)Fyzikální rovnováhy. Gibbsův zákon fází, fázový diagram jednosložkové
soustavy (fázový diagram vody). Vypařování čistých kapalin. Rovnice
Clapeyronova a Clausius-Clapeyronova.
15)Roztoky, Raoultův zákon. Destilace, izobarické a izotermické
destilační diagramy.
16)Transportní jevy, přenos tepla, hmoty a hybnosti.
17)Chemická kinetika, základní kinetické pojmy – reakční rychlost, zákon
účinku hmotnosti (Guldberg-Waagův zákon), molekularita a řád reakce.
18)Kinetika reakcí prvého řádu, poločas reakce 1. řádu.
19)Kinetika reakcí druhého a vyšších řádů.
20)Mechanismus chemické reakce, řídící děj u následných a paralelních
reakcí.
21)Závislost reakční rychlosti na teplotě – Arrheniova rovnice. Závislost
hodnoty aktivační energie chemické reakce na teplotě.
22)Závislost reakční rychlosti na tlaku.
23)Závislost reakční rychlosti na koncentraci reagujících složek.
24)Srážková teorie reakční rychlosti.
25)Teorie aktivovaného komplexu - teorie maximálních reakčních rychlostí.
26)Katalýza, vliv katalyzátorů a inhibitorů na rychlost chemické reakce.
27)Kinetika heterogenních dějů – základní články, difúze, zákony difúze a
možnosti matematického řešení.
28)Následná, souběžná difúze, difúze s následnou chemickou reakcí na
mezifázovém rozhraní.
29)Adsorpce, adsorpce plynů na tuhé fázi, Freundlichova, Langmuirova a
BET adsorpční izotermy. Adsorpce následovaná chemickou reakcí na
mezifázovém rozhraní.
30)Adsorpce v roztocích, Gibbsova adsorpční izoterma.
31)Koloidní chemie
32)Mechanismus reakcí hoření, teorie řetězových reakcí.(Rozšířeno o
řešení diferenciálních rovnic)
33)Meze vznícení, první (dolní), druhá (horní) a třetí tlaková mez
vznícení.
34)Teorie tepelného samovznícení, zápalná teplota – její stanovení
výpočtem i graficky.
35)Homogenní a heterogenní hoření. Kinetické a difúzní hoření.
36)Adiabatická (teoretická) teplota plamene.
37)Složení hořlavin a produkty hoření. Měrné spalné teplo a měrná
výhřevnost.
38)Spalování tuhých a kapalných paliv. Množství kyslíku a vzduchu pro
hoření.
39)Spalování plynných paliv. Množství kyslíku a vzduchu pro hoření.
40)Výbušiny, energetika, termický rozklad.
41)Mechanismus výbušných přeměn, explozivní hoření, výbuch II. řádu,
detonace.
42)Detonace, fyzikálně – matematický popis modelu detonace, detonační
charakteristiky.
43)Výbuchová rizika. Teorie hašení a jeho fyzikálně chemické principy.
Conditions for subject completion
Occurrence in study plans
Occurrence in special blocks
Assessment of instruction
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.