619-3011/01 – 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 | 2016/2017 | Rok zrušení | 2021/2022 |
| 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:
MOORE,W.J. Fyzikální chemie. Praha: SNTL, 1979. 974 s.
KELLÖ,V., TKÁČ,A. Fyzikálna chemia. Bratislava: Alfa, 1977. 778 s.
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
PREZENČNÍ STUDIUM
Podmínky pro udělení zápočtu na cvičení:
- 100 % účast na teoretických cvičeních – 2 body
- účast na teoretickém cvičení menší než 79% ( více než 3 neúčasti) poskytuje možnost neudělení zápočtu
- úspěšné absolvování dvou samostatných výpočtových písemek – hodnocení
18+18 = max. 36 bodů
- oprava písemky – lze opravit maximálně jednu písemku maximálně jedenkrát.
Bodové hodnocení zápočtu:
- zápočet min. bodů 12
- zápočet max. bodů 38.
V celkovém zisku bodového ohodnocení zápočtu musí být obsaženo nenulové hodnocení obou výpočtových písemek (min. 6 bodů za písemku), tzn. student musí absolvovat obě výpočtové písemky.
Bodové hodnocení zkoušky (zkouška kombinovaná):
- písemná část zkoušky - max. bodů 12
- ústní část zkoušky - max. bodů 50.
V celkovém zisku bodového ohodnocení zkoušky musí být obsaženo jak nenulové
hodnocení výpočtové zkouškové písemky (min. 4 body za písemku), tak nenulové
hodnocení vlastní ústní zkoušky, tzn. student musí absolvovat obě části
zkoušky.
Bodové hodnocení předmětu se získá součtem bodů za cvičení a za absolvování
zkoušky. Výsledná klasifikace je dána podmínkami ve Studijním a zkušebním
řádu VŠB-TUO.
E-learning
Další požadavky na studenta
Žádné další požadavky nejsou definovány.
Prerekvizity
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Úvod do předmětu. Formulace a rozbor I. věty termodynamické. Entalpie. Reakční tepla a jejich závislost na teplotě. Teoretická reakční teplota. Adiabatická teplota plamene.
2. II. věta termodynamická a její význam pro průběh a rovnováhu termodynamických dějů. Chemické rovnováhy.
3. Fyzikální rovnováhy. Vypařování čistých kapalin, rovnice Clausius-Clapeyronova. Roztoky, ideální a reálné. Raoultův zákon, Henryho zákon. Destilace.
4. Terminologie chemické kinetiky. Homogenní reakce - integrované kinetické rovnice – reakce prvního, druhého, třetího a vyšších řádů, poločas reakce, určování řádu reakce. Kinetika simultánních reakcí (zvratné, bočné, následné) – kinetický popis, limitující článek.
5. Závislost reakční rychlosti na teplotě - Arrheniova rovnice, aktivační energie, frekvenční faktor. Princip katalýzy. Závislost reakční rychlosti na tlaku a koncentraci.
6. Teorie reakční rychlosti. Srážková teorie, Boltzmannův faktor, srážkové číslo. Teorie absolutních reakčních rychlostí, aktivovaný komplex, aktivační entropie.
7. Kinetika heterogenních procesů, základní články. Mechanismy a matematický popis difúze – molekulární, konvektivní a turbulentní difúze. Fickovy zákony, difúzní tok.
8. Difúze s následnými a souběžnými články, difúzní a chemický odpor, limitující článek. Difúze následovaná chemickou reakcí, kinetická a difúzní oblast hoření. Vliv různých činitelů na kinetiku difúze.
9. Povrchové jevy. Fyzikální adsorpce a chemisorpce. Povrchové vlastnosti tuhých látek, podstata adsorpčních procesů. Adsorpce z plynné fáze na tuhém fázovém rozhraní. Empirické a teoretické adsorpční izotermy (Freundlichova, Langmuirova, BET). Vliv teploty a tlaku na adsorpčně-desorpční děje. Adsorpce následovaná chemickou reakcí.
10. Mechanismus reakcí hoření. Teorie řetězových reakcí, iniciace, propagace, terminace. Počet aktivních center, řetězový výbuch.
11. Mechanismus výbušných přeměn. Tepelný výbuch (tepelné samovznícení), matematický model tepelného výbuchu. Zápalná (kritická) teplota.
12. Disperzní výbušné systémy, obecná charakteristika a pojmy. Koloidně-disperzní systémy a jejich vlastnosti. Adsorpce z roztoku. Heterogenní koloidní disperze.
14. Teorie hoření disperzních soustav, horká jádra. Mechanismus hoření prachových disperzí, kinetické a difúzní hoření.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky