Φυσικοχημεία ΙΙ

#1
Συνοπτική περιγραφή μαθήματος

Μελέτη της δομής των καθαρών σωμάτων και των φυσικών συστημάτων. Συσχέτιση της δομής με τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των σωμάτων και συστημάτων. Μελέτη των ηλεκτρολυτικών διαλυμάτων και των επιφανειακών φαινομένων.
Σκοπός του μαθήματος είναι η εξοικείωση του σπουδαστή με τις φυσικοχημικές έννοιες και φαινόμενα και τις εφαρμογές τους, καθώς και η κατάρτισή του με τις προαπαιτούμενες γνώσεις για τη Χημική Κινητική, Ηλεκτροχημεία, Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική, Φαινόμενα Μεταφοράς, κ.λ.π.
Διαμοριακές δυνάμεις. Κινητική θεωρία αραιών αερίων: κατανομή ταχυτήτων κατά Maxwell-Boltzmann, μέση ελευθέρα διαδρομή, αριθμοί συγκρούσεων. Ιξώδες, θερμική αγωγιμότητα, διαχυτότητα. Πραγματικά αέρια: καταστατική εξίσωση virial, καταστατική εξίσωση van der Waals και προβλέψεις της για την ισορροπία φάσεων και κρισιμότητα. Συντελεστής Joule-Thomson. Υγρά: τάση ατμών, ιξώδες, επιφανειακή τάση, διαβροχή και εφάπλωση, τριχοειδή φαινόμενα. Στερεά: Κρυσταλλικά συστήματα και πλέγματα. Άμορφα στερεά. Θερμοχωρητικότητες στερεών, θεωρίες Einstein και Debye. Φυσικά συστήματα: Μερικές γραμμομοριακές ιδιότητες. Ιδανικά και πραγματικά διαλύματα. Πτητικότητα, συντελεστής ενεργότητας. Προσθετικές ιδιότητες (ελάττωση της τάσης των ατμών, ανύψωση του σημείου ζέσεως, ταπείνωση του σημείου πήξεως, ώσμωση). Ισορροπίες ατμών-υγρού, αζεότροπα. Μερικώς αναμίξιμα υγρά. Διαγράμματα φάσεων στερεού-υγρού δυαδικών συστημάτων. Τριαδικά μείγματα. Εισαγωγή στα διεπιφανειακά φαινόμενα: ρόφηση, κολλοειδή.


Διδάσκοντες
Θ. Θεοδώρου (Σ) - email: doros@central.ntua.gr - Προσωπική ιστοσελίδα
Σ. Πολυμένης - email: polymenis@chemeng.ntua.gr - Προσωπική ιστοσελίδα

Εργαστήριο - Μέλη ΔΕΠ

Δ. Δημοτίκαλη, demot@chemeng.ntua.gr
Θ. Θεοδώρου, doros@central.ntua.gr
Χ.Σ. Καραγιάννη, stefkara@central.ntua.gr
Κ. Χαριτίδης, charitidis@chemeng.ntua.gr
Λ. Ζουμπουλάκης, lzoubou@chemeng.ntua.gr
Σ. Πολυμένης, polymenis@chemeng.ntua.gr
Α. Καραντώνης, antkar@central.ntua.gr

Εργαστήριο - ΕΔΥΠ-ΕΤΕΠ
Γ. Γρηγοριάδης, greg@chemeng.ntua.gr
Α. Δελέγκου, edelegou@central.ntua.gr
Β. Δρίτσα, vdritsa@yahoo.gr
Ε. Ζαχαρίου-Ρακαντά,erakanta@central.ntua.gr
Μ. Καρόγλου, margo@central.ntua.gr
Ε. Ντάφλου, eldaflou@central.ntua.gr
Π. Παπανδρεόπουλος, panpapandr@gmail.com
Σ. Σούλης, sksoulis@central.ntua.gr
Χ. Τσιάκαλος, tsiakal@central.ntua.gr

Οργάνωση διδασκαλίας
Θεωρία: 3 ώρες εβδομαδιαίως (2+1)
Φροντιστηριακές ασκήσεις: 3 ώρες εβδομαδιαίως (ένα τρίωρο)
Εργαστήριο: 3 ώρες εβδομαδιαίως (ένα τρίωρο)

Στη θεωρία και στις φροντιστηριακές ασκήσεις γίνεται αλφαβητική κατανομή σε δυο παράλληλα τμήματα (με ελαφρώς διαφορετικό τρόπο διδασκαλίας). Τα γραπτά της τελικής εξέτασης κατανέμονται ανάλογα με το αμφιθέατρο στους διορθωτές και ο καθένας γνωρίζει ποιος τον βαθμολόγησε.

Στο 1ο τμήμα διδάσκει ο κ. Θεοδώρου (και κάποιες φορές ο κ. Παπαδόπουλος). Το μάθημά του βασίζεται περισσότερο στη μαθηματική και τη θερμοδυναμική θεμελίωση των εννοιών που χρησιμοποιούνται, καθώς και στην μαθηματική/θερμοδυναμική απόδειξη των όσων προκύπτουν. Ακολουθεί κυρίως τις δικές του σημειώσεις και ο τρόπος παρουσίασης της ύλης θυμίζει περισσότερο βιβλία φυσικοχημείας όπως αυτό του Atkins που αναφέρεται παρακάτω.

Στο 2ο τμήμα διδάσκει ο κ. Πολυμένης. Το μάθημά του στοχεύει περισσότερο στην ποιοτική-εποπτική (και κυρίως κατανοητή) παρουσίαση της ύλης μέσα από την σύντομη παρουσίαση της θεωρίας και την επίλυση πολλών ασκήσεων. Ακολουθεί το βιβλίο του.

Στο εργαστήριο γίνεται κατανομή (κατ' επιλογήν των φοιτητών) τετραμελείς συνήθως ομάδες (ο αριθμός αυτός προσάρμοζεται ανάλογα με τον αριθμό των εισακτέων στο έτος φοιτητών). Κάθε ομάδα επιλέγει μια εργαστηριακή ημέρα εκ των Δευτέρα-Τρίτη. Τα πειράματα γίνονται ομαδικά (πολλές φορές συνεργάζονται δυο ομάδες σε ένα πείραμα) και κάθε ομάδα παραδίδει μια ομαδική αναφορά εντός προθεσμίας. Κατόπιν, σε συνεννόηση με τον υπεύθυνο κάθε άσκησης, πραγματοποιείται (ατομική , γραπτή ή προφορική) εξέταση των μελών της ομάδας. Διαβάστε περισσότερα για το εργαστήριο εδώ.

Το εργαστήριο Φυσικοχημείας βρίσκεται στο επίπεδο της γραμματείας και στην "πτέρυγα" απέναντι από αυτήν, καλύπτοντας χώρους της "παλιάς" και της "νέας φάσης" τους κτιρίου.

Ύλη

Ακαδ. έτος 2012-2013

Ακαδ. έτος 2015-16

Αναλυτικότερα η ύλη σύμφωνα με τo φύλλο ταυτότητας του μαθήματος βρίσκεται εντός του spoiler
Spoiler: show
Εισαγωγή: Διαμοριακές αλληλεπιδράσεις. Δυνάμεις και ενέργεια κατά Mie και Lennard-Jones. Ενέργεια σύνδεσης. Η δημιουργία των καταστάσεων της ύλης.
Αέρια: Ιδανικά αέρια. Κινητική θεωρία, κατανομή ταχυτήτων κατά Maxwell-Boltzmann. Μέση ελευθέρα διαδρομή. Αριθμοί συγκρούσεων. Ιξώδες. Βαθμοί ελευθερίας κίνησης, ειδικές θερμότητες CP, CV.
Πραγματικά αέρια. Καταστατικές εξισώσεις Van der Waals, virial. Κρίσιμες συνθήκες. Αδιαβατική μεταβολή, ισενθαλπική μεταβολή. Συντελεστής Joule-Thomson.
Υγρά: Στρωτή και τυρβώδης ροή. Αριθμός Reynolds. Ιξώδες, εξάρτηση από θερμοκρασία και πίεση. Οι συντελεστές ιξώδους και η μέτρησή τους σε υγρά και διαλύματα. Επιφανειακή τάση, διαβροχή, τριχοειδής αναρρίχηση, μεταβολή με τη θερμοκρασία.
Τάση ατμών και εξίσωση Clausius-Clapeyron. Σημεία ζέσεως και τήξεως και η μεταβολή τους με την πίεση.

Στερεά: Διαγράμματα φάσεως. Τριπλό σημείο. Αλλοτροπία, πολυμορφία. Κρυσταλλικά και άμορφα στερεά. Κρυσταλλικά συστήματα και πλέγματα. Διατάξεις μεγίστης πυκνότητας. Αταξίες δομής και στοιβασίας, περατωτικά όρια. Θερμοχωρητικότητες στερεών και θεωρίες των Einstein και Debye.

Υγροί Σμηκτικοί, νηματικοί και χολεστερικοί υγροί κρύσταλλοι. Κρύσταλλοι: Θερμότροποιλυότροποι. Κατευθυντήρας και βαθμός
τάξεως.

Φυσικά Ιδανικά διαλύματα. Πραγματικά διαλύματα. Μερικές
Συστήματα: μολαρικές ποσότητες. Ενεργότητες, εξίσωση Gibbs-Duhem. Προσθετικές ιδιότητες (ελάττωση της τάσης των ατμών, ανύψωση του σημείου ζέσεως, ταπείνωση του σημείου πήξεως, ώσμωση). Μερικώς μή αναμίξιμα υγρά. Πλήρως αναμίξιμα στερεά. Μιξοκρύσταλλοι. Μη αναμίξιμα στερεά. Ευτηκτική αναλογία. Μερικώς μη αναμίξιμα στερεά. Συστήματα που σχηματίζουν ένωση. Συστήματα τριών συστατικών. Διαγράμματα τάσης ατμών/σύστασης και θερμοκρασίας/σύστασης. Αζεοτροπικά μίγματα. Ηλεκτρολυτικά διαλύματα. Εφαρμογές.

Επιφανειακά Εισαγωγή στη ρόφηση. Φυσική και χημική ρόφηση.
Φαινόμενα: Ισόθερμες ρόφησης. Εξίσωση Henry. Ισόθερμες
Langmuir και Β.Ε.Τ. Εξίσωση Freundlich. Εφαρμογές.

Εισαγωγή στα κολλοειδή. Είδη κολλοειδών. Παρασκευές. Κινητικές (Brown), οπτικές (Tyndall, Rayleigh) και ηλεκτρικές (δυναμικό ζ) ιδιότητες των κολλοειδών. Κροκίδωση, αριθμός χρυσού. Πηκτές, γαλακτώματα, αιωρήματα. Εφαρμογές.


Αξιολόγηση - Βαθμολογία
Ο τελικός βαθμός διαμορφώνεται από το βαθμό της τελικής εξέτασης και τον βαθμό του εργαστηρίου.
Το εργαστήριο είναι υποχρεωτικό, συμμετέχει κατά 40% στον τελικό βαθμό, απαιτείται να έχει πάρει ο φοιτητής τουλάχιστον 5 σε αυτό για να έχει τη δυνατότητα συμμετοχής στις τελικές εξετάσεις και ο βαθμός του εργαστηρίου διατηρείται για τις δυο εξεταστικές περιόδους του τρέχοντος ακαδημαϊκού έτους.
Η τελική εξέταση γίνεται με κλειστά βιβλία, ωστόσο δίνεται εκτενές τυπολόγιο, το οποίο καλύπτει όλες τις σχέσεις που θα χρειαστούν στην εξέταση.

Σχετικά με την αξιολόγηση στα εργαστήρια ισχύουν τα παρακάτω:
Πραγματοποιούνται γραπτές ή προφορικές εξετάσεις σε κάθε άσκηση (Β1), γίνεται αξιολόγηση των εργαστηριακών εκθέσεων και της συμμετοχής των φοιτητών στις εργαστηριακές ασκήσεις(Β2) και τέλος βαθμολογείται και μία υπολογιστική άσκηση που μοιράζεται προς επίλυση μετά από κάθε εργαστηριακή άσκηση (Β3)
Εν τέλει ο εργαστηριακός βαθμός προκύπτει ως εξής: Β=Β1/3+Β2/3+Β3/3

Συγγράμματα από το σύστημα του Ευδόξου

Συγγράμματα Εσωτερικών Εκδόσεων ΕΜΠ
  • Φυσικοχημεία ΙΙ (τόμοι Ι & ΙΙ) - Πολυμένης Σ.
  • Εργαστηριακές Ασκήσεις Φυσικοχημείας – Σειρά Ι - Συλλογικό Έργο

Ηλεκτρονική Φόρμα Υποβολής Εργασιών
Η ηλεκτρονική φόρμα υποβολής εργασιών βρίσκεται στο σύνδεσμο
http://weblab.chemeng.ntua.gr/submission/pchem2.htm

Τελευταία ενημέρωση: 4/10/2016

Τελευταία επεξεργασία από KiritoShu σε Τρί 04 Οκτ 2016, 9:55 am, έχει επεξεργασθεί 3 φορές συνολικά.

Υλικό

#2

Αρχεία για τα οποία δεν δίνεται link υπάρχουν στο επόμενο post (scroll down a bit...).



Θεωρία

Ασκήσεις
  • Λύσεις ασκήσεων
    • Λυμένες ασκήσεις (Πολυμένης) (2009-10)
    • Λυμένες ασκήσεις (Πολυμένης) (2010-11)

Εργαστήριο

Εξετάσεις

Software

Ιστοσελίδες

Σχετικά μαθήματα

Τι γίνεται σε άλλες σχολές

Στο forum...
Τελευταία επεξεργασία από Antonyd σε Δευ 10 Ιούλ 2017, 1:16 pm, έχει επεξεργασθεί 1 φορά συνολικά.

Αρχεία

#3
Τα παρακάτω αρχεία είχαν ανέβει στο παλιό σύστημα της "Βιβλιοθήκης" και έχουν ήδη αναφερθεί στο "Υλικό".
Δεν έχετε τα απαραίτητα δικαιώματα για να δείτε τα συνημμένα αρχεία σε αυτήν τη δημοσίευση.
Κλειδωμένο

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης