619-0901/01 – Fyzikální chemie (FCH)
Garantující katedra | Katedra fyzikální chemie a teorie technologických procesů | Kredity | 10 |
Garant předmětu | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. |
Úroveň studia | postgraduální | Povinnost | povinně volitelný |
Ročník | | Semestr | zimní + letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 1999/2000 | Rok zrušení | 2011/2012 |
Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | doktorské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Prohloubit znalosti studenta v oblasti fyzikální chemie se zaměřením na moderní směry rozvoje této přírodní vědy v chemických technologiích.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Anotace
Obsahem předmětu je chemická termodynamika (termodynamický popis soustav a dějů, popis chemických a fázových rovnováh) a chemická kinetika (kinetická analýza homogenních a heterogenních reakcí).
Výběr kapitol bude proveden na základě orientace doktorské disertační práce společně se školitelem.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Aktuální články v odborných periodikách.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Nejsou obecně definovány, záleží na obsahu diplomové práce.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Plynný skupenský stav. Ideální plyn, základní zákony. Chování reálných plynů,
kompresibilitní faktor, viriální koeficienty, kritický stav plynu, van der
Waalsova rovnice, princip korespondujících stavů.
Chemická termodynamika. Základní pojmy, soustava, termodynamické vlastnosti,
termodynamický děj, termodynamické stavové funkce. Tepelné kapacity látek,
jejich závislost na teplotě, způsobu převodu tepla, velikosti soustavy. Změna
tepelné kapacity v průběhu chemické reakce.
I. věta termodynamická, formulace a význam. Práce ideálního plynu. Teplo za
stálého tlaku a objemu, termodynamická stavová funkce entalpie.
Termodynamická
definice molárních tepel. Ohřevu a ochlazování látek.
Reakční tepla. Termochemické zákony, výpočet reakčních tepel. Závislost
reakčního tepla na teplotě, Kirchhoffovy zákony a jejich použití. Teoretická
reakční teplota.
II. věta termodynamická – formulace a význam. Tepelný stroj, Carnotův
cyklus. Termodynamická stavová funkce - entropie, výpočet změn entropie za
různých podmínek. Entropie z hlediska statistické termodynamiky.
Termodynamické potenciály – Helmholtzova a Gibbsova energie. Rozhodování o
průběhu a rovnováze dějů. Afinita. Spojení I. a II. VT, vztahy mezi
termodynamickými stavovými funkcemi, Maxwellovy rovnice. Teplotní závislost
Helmholtzovy a Gibbsovy energie, Gibbsova–Helmholtzovy rovnice a jejich
použití.
Parciální molární veličiny – definice, vlastnosti. Gibbs–Duhemova rovnice.
Chemický potenciál a jeho význam. Chemické rovnováhy. Rovnice reakční izotermy,
pravá termodynamická rovnovážná konstanta. Vyjadřování rovnovážných konstant
pro
homogenní a heterogenní chemické reakce.
Výpočet rovnovážného složení, stupeň přeměny. Vliv teploty na rovnováhu
chemické
reakce, rovnice reakční izobary a izochory. Vliv tlaku na rovnováhu chemické
reakce. Princip Le Chaterier–Braunův.
Fázové rovnováhy. Gibbsův zákon fází, fáze, skupenství, složka, stupeň
volnosti.
Jednosložková soustava, fázový diagram, trojný bod. Rovnováha v jednosložkové
dvoufázové soustavě, Clapeyronova a Clausius–Clapeyronova rovnice. Dvousložková
soustava.
III. věta termodynamická. Nernstův tepelný teorém a jeho důsledky, Planckův
postulát.
Chemická kinetika a její význam. Kinetika homogenních chemických reakcí.
Základní pojmy, rychlost chemické reakce, Guldberg–Waagův zákon, kinetická
interpretace rovnováhy, molekularita a řád chemické reakce, mechanismus.
Kinetika reakcí 1.řádu, poločas reakce. Kinetika reakcí 2. a vyšších řádů.
Mechanismus simultánních chemických reakcí, reakce protisměrné, souběžné a
následné, matematické řešení.
Závislost reakční rychlosti na teplotě, Arrheniova rovnice. Teorie reakční
rychlosti, srážková teorie a teorie absolutních reakčních rychlostí.
Závislost reakční rychlosti na tlaku.
Kinetika heterogenních chemických reakcí, články heterogenní kinetiky. Difúze,
molekulární difúze, I. a II. Fickův zákon, následná a souběžná difúze, principy
řešení. Konvektivní difúze.
Adsorpce, fyzikální a chemická. Adsorpce plynů na tuhé fázi. Adsorpční
izotermy,
Freundlichova, Langmuirova, BET. Jednodušší aplikace spojování článků
heterogenní kinetiky.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.