Detail předmětu

Fyzikální chemie I

FCH-BC_FCH1Ak. rok: 2019/2020

Předmět termodynamiky, základní pojmy. Stavové chování plynů. Vnitřní energie a její smysl. 1. věta termodynamiky. Entalpie, tepelné kapacity. Termochemie. Carnotův cyklus. Entropie. Nevratné děje. 2. věta termodynamiky. Význam a měření entropie. Statistická interpretace entropie. Spojené formulace 1. a 2. věty. Funkční závislosti termodynamických veličin. Gibbsova a Helmholtzova energie. Rovnováha a její kritéria. Chemický potenciál, fugacita. Třetí věta termodynamiky. Fázové rovnováhy, fázové diagramy, kritérium fázové rovnováhy. Termodynamika roztoků, aktivita, standardní stavy. Chemické rovnováhy, rozsah reakce, reakční Gibbsova energie, reakční izoterma, rovnovážná konstanta. Roztoky elektrolytů. Vodivost roztoků, rychlost a pohyblivost iontů. Základy teorie meziiontového působení. Elektrolýza, Faradayovy zákony. Elektrolytické a galvanické články, elektrody a jejich potenciály, elektromotorické napětí. Nernstova rovnice. Druhy elektrod a článků. Elektrochemie v praxi.

Výsledky učení předmětu

Po úspěšném ukončení kurzu se předpokládá, že posluchač se bude orientovat v problematice (chemické) termodynamiky a elektrochemie, jejich praktickém významu a bude schopen používat nabyté vědomosti obecného charakteru jak v dalších specializovaných kurzech, tak i v řešení aplikačních problémů.

Prerekvizity

Základy matematiky (diferenciální a integrální počet) a fyziky (mechanika, elektrostatické pole, elektrický proud).

Doporučená nebo povinná literatura

Pekař M.: Přednášky z termodynamiky a elektrochemie. FCH VUT v Brně, Brno 2014 (CS)
Malijevský A. a kol.: Breviář z fyzikální chemie. VŠCHT, Praha 2000. (CS)
Atkins P., de Paula J.: Fyzikální chemie. VŠCHT, Praha 2013. (CS)
Oakley B.: A mind for numbers. Penguin, N. York 2014. (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Výuka předmětu je realizována formou: Přednáška - 2 vyučovací hodiny týdně, Cvičení - 2 vyučovací hodiny týdně. Vyučujícím a studentům je k dispozici e-learningový systém LMS Moodle.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínkou udělení zápočtu je absolvování všech průběžných písemných testů. Zápočet je udělen v případě dosažení průměru alespoň 50 bodů ze všech průběžných písemných testů (každý test je hodnocen 0-100 body). Při průměru menším než 50 bodů je podmínkou zápočtu absolvování souhrnného testu a získání alespoň 50 bodů z tohoto testu (ze 100 možných bodů).
Výsledná známka je dána váženým průměrem dvou hodnot: 1. průměru bodového hodnocení průběžných písemných testů ze cvičení (váha 30%) a 2. bodového hodnocení zkoušky (váha 70%). Je-li však zkouška hodnocena stupněm F, je výslednou známkou rovněž stupeň F. Je-li průměr bodového hodnocení průběžných písemných testů ze cvičení menší než 50 a souhrnný test je úspěšně absolvován, bere se do výsledného hodnocení předmětu hodnota 50 bodů (bez ohledu na výsledek souhrnného testu). Zkouška má povinnou písemnou část, k ústní části lze přistoupit pouze po získání alespoň 50 bodů z písemné části – není-li tomu tak, je zkouška hodnocena stupněm F. Písemná část sestává z deseti otázek, hodnocených 0-10 body. Při neúspěšné ústní části je možno opakovat pouze tuto část.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Úvod, základní pojmy (teplota, teplo, energie).
2. Vnitřní energie, práce, kinetická teorie ideálního plynu.
3. První věta – úvod, termochemie.
4. První věta – aplikace. Druhá věta – úvod do problematiky.
5. Druhá věta – entropie. Spojená první a druhá věta - úvod.
6. Spojená první a druhá věta – funkční vztahy. Třetí věta. Základy popisu směsí, parciální molární veličiny, chemický potenciál.
7. Fázové chování – obecné základy, reálné plyny a jejich zkapalnění. Obecné rysy fázových diagramů.
8. Jednosložkové systémy – fázové chování. Raoultův a Henryho zákon. Fázové chování dvousložkových systémů kapalina-pára.
9. Fázové chování omezeně mísitelných systémů. Termodynamika roztoků, aktivita. Třísložkové systémy.
10. Chemické rovnováhy, rovnovážná konstanta.
11. Elektrolyty, vodivost, vedení proudu roztoky.
12. Rovnováhy v roztocích elektrolytů, meziontové působení. Elektrochemické články.
13. Příklady článků a elektrod, elektrolýza, praktická elektrochemie.

Cíl

Cílem předmětu Fyzikální chemie I. je poskytnutí základních vědomostí z chemické termodynamiky a elektrochemie tak, aby je bylo možné využít při řešení problémů v podmínkách laboratorní a průmyslové praxe. Zároveň budou získané znalosti sloužit jako základ pro studium dalších předmětů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Pravidelné písemné testy na cvičeních.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPCP_CHCHTE bakalářský, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
  • Program BKCP_CHCHTE bakalářský, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHCHT bakalářský

    obor BKCO_CHTOZP , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHCHT bakalářský

    obor BPCO_CHTOZP , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor BPCO_CHMN , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor BPCO_CHM , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHCHT bakalářský

    obor BKCO_CHM , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor BKCO_SCH , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHCHT bakalářský

    obor BPCO_SCH , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHTM bakalářský, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
  • Program BPCP_CHTM bakalářský, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
  • Program BPCP_CHTOŽP bakalářský, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
  • Program BKCP_CHTOŽP bakalářský, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHTPO bakalářský

    specializace BT , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHTPO bakalářský

    specializace BT , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHTP bakalářský

    obor BKCO_BT , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHTP bakalářský

    obor BPCO_BT , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHTPO bakalářský

    specializace CHPL , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHTPO bakalářský

    specializace CHPL , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHTP bakalářský

    obor BPCO_CHP , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHTP bakalářský

    obor BKCO_PCH , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPCP_CHTPO bakalářský

    specializace PCH , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BKCP_CHTPO bakalářský

    specializace PCH , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program AKREDITACE bakalářský

    specializace --- , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor