Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (S1)
Sylabus przedmiotu Analiza termiczna - teoria i zastosowania:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Inżynieria chemiczna i procesowa | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Analiza termiczna - teoria i zastosowania | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Chemii Organicznej i Chemii Fizycznej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Krzysztof Lubkowski <Krzysztof.Lubkowski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Elwira Wróblewska <Elwira.Wroblewska@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 7 | Grupa obieralna | 1 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawowa wiedza z zakresu matematyki, fizyki, chemii nieorganicznej, organicznej i fizycznej. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Podanie ogólnych zależności mierzalnych własności materii od temperatury i jednolitych form ich prezentowania. Zrozumienie i interpretacja zjawisk obserwowanych w rzeczywistych procesach rozkładu termicznego. Umiejętność interpretacji wyników eksperymentalnych uzyskanych z wykorzystaniem nowoczesnych metod badawczych oraz wykorzystania ich do modelowania procesów rozkładu termicznego. Umiejętność stosowania podstawowych wiadomości z zakresu termodynamiki, równowag, kinetyki do przewidywania kierunku przebiegu procesów i doboru warunków ich prowadzenia. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Obliczanie termodynamicznej temperatury stabilności termicznej z zależności entalpii swo-bodnej reakcji od temperatury. Analiza i interpretacja termogramów. Opracowanie wyników analiz. Dobór modeli kinetycznych procesu rozkładu. Wyznaczanie trypletu kinetycznego procesu i parametrów termodynamicznych reakcji rozkładu. | 15 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Podstawowe pojęcia i techniki analizy termicznej. Termograwimetria - TGA. Różniczkowa analiza termiczna-DTA. Różnicowa kalorymetria skaningowa - DSC. Analiza termomechaniczna – TMA i DTMA. Metody wykrywania wydzielającego się gazu -EGD. Spektrometria masowa - MS. Spektroskopia w podczerwieni z transformacją fourierowską – FTIR. Metoda termobarometryczna -TBA, termobarograwimetria – TBG, Analiza termovolumetryczna. Termiczna analiza emanacyjna – ETA. Metody termoakustyczne (dekrepitometria, termosonimetria - TS). Badanie zależności przewodnictwa elektrycznego od temperatury - EC. Analiza dielektryczna – DEA. Termomagnetograwimetria. Termoakustometria. Metody termooptyczne (termoskopia refleksyjna, dynamiczny pomiar refleksyjności w funkcji długości fali – DRS, termoluminescencja, termomikroskopia, termodyfraktometria). Termowagi i elementy wyposażenia analizatorów. Zastosowania analizy termicznej w analizie materiałów i kontroli procesów. Badanie kinetyki reakcji rozkładu termicznego ciał stałych, stabilności termicznej związków. Wykorzystanie analizy termicznej w badaniu równowag fazowych, do określania czystości związków chemicznych. Zastosowania analizy termicznej w analizie materiałów i kontroli procesów. Analiza termiczna polimerów, szkieł, minerałów, związków wysokoenergetycznych. Rozkład termiczny jako element wielu przemysłowych procesów technologicznych. | 15 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Przygotowanie się do ćwiczeń audytoryjnych, opracowanie termogramów, wyznaczanie modeli kinetycznych procesu na podstawie wyników dynamicznych badań rozkładu, czytanie wskazanej literatury, przygotowanie się do zaliczenia. | 15 |
| A-A-2 | Uczestnictwo w ćwiczeniach audytoryjnych. | 15 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Przygotowanie się do i ćwiczeń audytoryjnych, opracowanie termogramów, wyznaczanie modeli kinetycznych procesu na podstawie wyników dynamicznych badań rozkładu, czytanie wskazanej literatury, przygotowanie się do kolokwium, przygotowanie się do zaliczenia. | 45 |
| A-W-2 | Uczestnictwo w wykładach. | 15 |
| 60 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny z wykorzystaniem klasycznych metod problemowych., anegdota, objaśnianie, wyjaśnianie, dyskusja dydaktyczna, pokaz i analiza termogramów, ćwiczenia w wyznaczaniu modeli matematycznych procesu rozkładu termicznego z wykorzystaniem komputera. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Ocena podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się na podstawie pracy pisemnej, pod koniec semestru. |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_D07a_W06 W wyniku przeprowadzonych zajęć student zdefiniuje analizę termiczną, metody ba-dawcze rozkładu termicznego, równanie kinetyczne, parametry kinetyczne i termo-dynamiczne rozkładu termicznego, stopień przemiany, rozkład izotermiczny i dyna-miczny, funkcje opisujące mechanizm reakcji rozkładu, prawo Arrheniusa i Euringa, nazwie przemiany fazowe, funkcje termodynamiczne, modele kinetyczne rozkładu termicznego, tryplet kinetyczny, objaśni wpływ poszczególnych parametrów na prze-bieg procesu rozkładu termicznego, diagramy fazowe, mechanizm reakcji, zasadę działania aparatów wykorzystywanych w analizie termicznej, efekty cieplne reakcji, metody opracowywania danych kinetycznych, opisze układ reakcyjny, zjawiska za-chodzące w analizowanym układzie, sekwencje przemian, mechanizm reakcji, pod-sumuje zależność szybkości reakcji od temperatury i stopnia przemiany, rozróżni pa-rametry kinetyczne i termodynamiczne rozkładu, przemiany fazowe, reakcje che-miczne, modele kinetyczne reakcji, efekty cieplne reakcji, modele kinetyczne, scharak-teryzuje fazy, przemiany fazowe, układy reakcyjne, poszczególne etapy reakcji, kine-tykę reakcji, modele kinetyczne, wytłumaczy kryteria doboru modelu kinetycznego, związek kształtu krzywych a-t z postacią modelu kinetycznego opisującego proces, wskaże rząd reakcji, energię aktywacji, współczynnik przedwykładniczy, rozpozna odpowiednią metodę analizy termicznej, model kinetyczny opisujący kinetykę reakcji, zi-dentyfikuje sekwencję przemian, mechanizm reakcji, równanie matematyczne opisujące proces rozkładu, rodzaj przemiany, rzędowość reakcji, parametry kinetyczne reakcji | ICHP_1A_W06, ICHP_1A_W10, ICHP_1A_W12 | — | — | C-1 | T-A-1, T-W-1 | M-1 | S-1 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_D07a_U08 W wyniku przeprowadzonych zajęć student analizuje skład próbki, diagramy fazowe, schematy reakcji, równania kinetyczne, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami, dobiera metody analizy termicznej, metody opracowywania danych kinetycznych, interpretuje termogramy, korzysta z literatury fachowej, poradników fizykochemicznych, rozwiązuje zadania z zakresu rozkładu termicznego, wykonuje obliczenia parametrów kinetycznych, sporządza wykresy funkcji opisujących mechanizm reakcji, współpracuje w zespole na stanowisku pracy, wyszukuje w literaturze własności fizykochemiczne substancji, wartości standardowych funkcji termodynamicznych | ICHP_1A_U08 | — | — | C-1 | T-A-1, T-W-1 | M-1 | S-1 |
Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ICHP_1A_D07a_K06 W wyniku przeprowadzonych zajęć student nabędzie aktywną postawę w interpretacji wyników analizy termicznej i obliczeniach kinetyki procesu, nabierze otwartości na postępy w metodach analizy instrumentalnej, kreatywności w poszukiwaniu nowych rozwiązań, usiwadomi sobie konieczność terminowej realizacji zadań, punktualnego przychodzenia na zajęcia, będzie miał świadomość konieczności precyzyjnego wykonywania pomiarów i ustawicznego kształcenia, nabędzie wrażliwości na sprawiedliwą ocenę, wyrażania ocen o prowadzącym zajęcia. | ICHP_1A_K06 | — | — | C-1 | T-A-1, T-W-1 | M-1 | S-1 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_D07a_W06 W wyniku przeprowadzonych zajęć student zdefiniuje analizę termiczną, metody ba-dawcze rozkładu termicznego, równanie kinetyczne, parametry kinetyczne i termo-dynamiczne rozkładu termicznego, stopień przemiany, rozkład izotermiczny i dyna-miczny, funkcje opisujące mechanizm reakcji rozkładu, prawo Arrheniusa i Euringa, nazwie przemiany fazowe, funkcje termodynamiczne, modele kinetyczne rozkładu termicznego, tryplet kinetyczny, objaśni wpływ poszczególnych parametrów na prze-bieg procesu rozkładu termicznego, diagramy fazowe, mechanizm reakcji, zasadę działania aparatów wykorzystywanych w analizie termicznej, efekty cieplne reakcji, metody opracowywania danych kinetycznych, opisze układ reakcyjny, zjawiska za-chodzące w analizowanym układzie, sekwencje przemian, mechanizm reakcji, pod-sumuje zależność szybkości reakcji od temperatury i stopnia przemiany, rozróżni pa-rametry kinetyczne i termodynamiczne rozkładu, przemiany fazowe, reakcje che-miczne, modele kinetyczne reakcji, efekty cieplne reakcji, modele kinetyczne, scharak-teryzuje fazy, przemiany fazowe, układy reakcyjne, poszczególne etapy reakcji, kine-tykę reakcji, modele kinetyczne, wytłumaczy kryteria doboru modelu kinetycznego, związek kształtu krzywych a-t z postacią modelu kinetycznego opisującego proces, wskaże rząd reakcji, energię aktywacji, współczynnik przedwykładniczy, rozpozna odpowiednią metodę analizy termicznej, model kinetyczny opisujący kinetykę reakcji, zi-dentyfikuje sekwencję przemian, mechanizm reakcji, równanie matematyczne opisujące proces rozkładu, rodzaj przemiany, rzędowość reakcji, parametry kinetyczne reakcji | 2,0 | student nie rozumie i nie potrafi zaprezentować więcej niż 60% treści programowych |
| 3,0 | student ma znajomość 60 -70% treści programowych | |
| 3,5 | student rozumie i potrafi prezentować 70-80 % treści programowych przedmiotu, | |
| 4,0 | student rozumie i potrafi prezentować więcej niż 80 % treści programowych przedmiotu, potrafi je analizować | |
| 4,5 | student rozumie i potrafi efektywnie prezentować więcej niż 90 % treści programowych przedmiotu, potrafi je analizować | |
| 5,0 | student rozumie i potrafi efektywnie prezentować więcej niż 95 % treści programowych przedmiotu, potrafi je analizować i wyciągać wnioski |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_D07a_U08 W wyniku przeprowadzonych zajęć student analizuje skład próbki, diagramy fazowe, schematy reakcji, równania kinetyczne, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami, dobiera metody analizy termicznej, metody opracowywania danych kinetycznych, interpretuje termogramy, korzysta z literatury fachowej, poradników fizykochemicznych, rozwiązuje zadania z zakresu rozkładu termicznego, wykonuje obliczenia parametrów kinetycznych, sporządza wykresy funkcji opisujących mechanizm reakcji, współpracuje w zespole na stanowisku pracy, wyszukuje w literaturze własności fizykochemiczne substancji, wartości standardowych funkcji termodynamicznych | 2,0 | |
| 3,0 | student ma ukształtowane 60 -70% umiejętności | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_D07a_K06 W wyniku przeprowadzonych zajęć student nabędzie aktywną postawę w interpretacji wyników analizy termicznej i obliczeniach kinetyki procesu, nabierze otwartości na postępy w metodach analizy instrumentalnej, kreatywności w poszukiwaniu nowych rozwiązań, usiwadomi sobie konieczność terminowej realizacji zadań, punktualnego przychodzenia na zajęcia, będzie miał świadomość konieczności precyzyjnego wykonywania pomiarów i ustawicznego kształcenia, nabędzie wrażliwości na sprawiedliwą ocenę, wyrażania ocen o prowadzącym zajęcia. | 2,0 | |
| 3,0 | student ukształtował 60 -70% założonych postaw | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- W.W. Wendlandt, Thermal Analysis, III Ed., A Wiley-Interscience Publication, New York, Chchester, Brisbane, Toronto, Singapore, 1985
- Praca zbiorowa, Szkoła analizy termicznej, Zakopane 1998, AGH, KRAKÓW, 1998
- P. Barret, Kinetyka chemiczna w układach heterogenicznych, PWN, Warszawa, 1979
- F. Morrison, Sztuka modelowania układów dynamicznych, WNT, Warszawa, 1996
- H. Ibach, H. Lüth, Fizyka ciała stałego, WN PWN, Warszawa, 1996
Literatura dodatkowa
- Praca zbiorowa, Thermochimica Acta, Elsevier, Amsterdam, London, New York, Oxford, Paris, Shannon, Tokyo, 2011
- Praca zbiorowa, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Akadémiai Kiadó, Budapeszt, 2011