619-0809/02 – Fyzikální chemie a kinetika explozí (FCHKE)
| Garantující katedra | Katedra fyzikální chemie a teorie technologických procesů | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 1999/2000 | Rok zrušení | 2008/2009 |
| Určeno pro fakulty | FBI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
- definovat termodynamické veličiny, termodynamické zákony
- popsat chemické rovnováhy - sledovat závislost rovnovážné konstanty na vnějších
faktorech (vliv teploty, tlaku) - aplikovat Le Chatelierův princip (vliv teploty, tlaku,
počátečního složení a inertních látek na rovnovážné složení)
- sledovat fázové rovnováhy – podmínky fázové rovnováhy, Gibbsův fázový zákon, fázové
rovnováhy čistých látek a směsí
- definovat a používat základní principy chemické kinetiky - reakční rychlost, kinetická
rovnice, reakční řád, rychlostní konstanta, teorie reakčních rychlostí
- popisovat základní kroky heterogenního procesu - fyzikální procesy limitující kinetiku
heterogenního děje, difúze, Fickovy zákony, adsorpce, adsorpční izotermy
- aplikovat chemickou termodynamiku a kinetiku na procesy hoření výbuchu a hašení
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Anotace
Aplikace fyzikálně-chemických zákonů na fyzikální a chemické děje procesů
hoření, výbuchu a hašení.
Povinná literatura:
Kalousek,J.:Základy fyzikální chemie hoření, výbuchu a hašení. Edice SPBI
Spektrum, Ostrava, 2000 (II. vydání)
Kalousek.J. – Dobrovský, Ľ. : Základy fyzikální chemie. Ostrava, VŠB 1985. 155 s.
Atkins,P.W., Physical Chemistry. Fourth Edition, Oxford: Oxford University Press, 1993. 995 p.
Doporučená literatura:
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.
Warren Strahle C., An Introduction to Combustion. Gordon and Breach Science
Publishers. Combustion Science and Technology Book Series.Volume 1. 1993. 166p.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
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.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.