Detail předmětu

Fyzikální chemie I

FCH-BC_FCH1Ak. rok: 2022/2023

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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikální a spotřební chemie (ÚFSCH)

Výsledky učení předmětu

Popis a vysvětlení chování chemicky reagujících i nereagujících (vícefázových) soustav veličinami, principy a rovnicemi termodynamiky; vysvětlení chování a vlastnosti vodných roztoků elektrolytů a způsobů využití jejich schopnosti vést elektrický proud. Podrobněji jsou výsledky učení uvedeny v e-learningu (pro jednotlivé body osnovy předmětu).

Prerekvizity

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

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

Účast na výuce je povinná a může být průběžně kontrolována, studium je průběžně kontrolováno pravidelnými písemnými testy na cvičeních a aktivními prvky ve výuce (přednášky i cvičení).
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.

Osnovy výuky

1. Úvod, obsah fyzikální chemie. Základní pojmy: teplota, teplo.
2. Základní pojmy: energie, práce. Kinetická teorie ideálního plynu.
3. První věta – úvod a motivace, vnitřní energie, objemová práce.
4. Entalpie, tepelná kapacita, termochemie. První věta – aplikace (ideální plyn).
5. Druhá věta – úvod do problematiky, spojený přenos energie teplem a prací. Druhá věta – entropie, kritérium směru a rovnováhy.
6. Spojená první a druhá věta – úvod, funkční vztahy. Základy popisu směsí, parciální molární veličiny, chemický potenciál.
7. Fázové chování – obecné základy, obecné rysy fázových diagramů. Reálné plyny a jejich zkapalnění.
8. Jednosložkové systémy – fázové chování.

9. Raoultův a Henryho zákon. Termodynamika roztoků, aktivita. Fázové chování dvousložkových systémů kapalina-pára. Fázové chování omezeně mísitelných systémů.
10. Fázové chování kapalina-tuhá látka. Třísložkové systémy. Chemické rovnováhy, rovnovážná konstanta.
11. Elektrolyty, vodivost, vedení proudu roztoky.
12. Rovnováhy v roztocích elektrolytů, meziiontové působení. Elektrochemické články.
13. Příklady článků a elektrod, elektrolýza, praktická elektrochemie.

Učební cíle

Po absolvování tohoto předmětu budou studenti schopni popsat a vysvětlit chování chemicky reagujících i nereagujících (vícefázových) soustav veličinami, principy a rovnicemi termodynamiky a vysvětlit chování a vlastnosti vodných roztoků elektrolytů i způsoby využití jejich schopnosti vést elektrický proud.

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

Účast na výuce je povinná a může být průběžně kontrolována, studium je průběžně kontrolováno pravidelnými písemnými testy na cvičeních a aktivními prvky ve výuce.

Základní literatura

Pekař M.: Přednášky z termodynamiky a elektrochemie. FCH VUT v Brně, Brno 2014 (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPCP_CHCHT bakalářský

    obor BPCO_SCH , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BPCO_CHMN , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BPCO_CHM , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BPCO_CHTOZP , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BKCP_CHCHT bakalářský

    obor BKCO_CHM , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BKCO_CHTOZP , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BKCO_SCH , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BPCP_CHTP bakalářský

    obor BPCO_CHP , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BPCO_BT , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BKCP_CHTP bakalářský

    obor BKCO_PCH , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    obor BKCO_BT , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BKCP_AAEFCH bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPCP_AAEFCH bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BKCP_CHCHTE bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPCP_CHCHTE bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BKCP_CHTM bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPCP_CHTM bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPCP_CHTOZP bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BKCP_CHTOZP bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BPCP_CHTPO bakalářský

    specializace CHPL , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace PCH , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace BT , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BKCP_CHTPO bakalářský

    specializace PCH , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace BT , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace CHPL , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BPCP_CHMA bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Darya Zhurauliova
Ing. Michal Kalina, Ph.D.
Ing. Vojtěch Dobiáš
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D.
Ing. Markéta Benešová
Ing. Ivana Málková
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D.
Ing. Petra Závodská
Ing. Jan Zahrádka
Ing. Jitka Krouská, Ph.D.
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D.
Ing. Kateřina Šindelková
Ing. Jiří Smilek, Ph.D.
Ing. Zuzana Měšťánková

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz