Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (S1)
Sylabus przedmiotu Modelowanie procesów w makro, mikro i nanoskali:
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 | Modelowanie procesów w makro, mikro i nanoskali | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Konrad Witkiewicz <Konrad.Witkiewicz@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Bogdan Ambrożek <Bogdan.Ambrozek@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | 1 | Grupa obieralna | 1 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Chemia fizyczna |
| W-2 | Informatyka i programowanie |
| W-3 | Podstawy chemii komputerowej |
| W-4 | Termodynamika procesowa |
| W-5 | Kinetyka procesowa |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi modelowania procesów w makro, mikro i molekularnej skali |
| C-2 | Ukształtowanie umiejętności praktycznego wykorzystania zdobytej wiedzy do obliczeń inżynierskich |
| C-3 | Nabycie umiejętności samokształcenia się i samodzielnego rozwiązywania problemów. |
| C-4 | Ukształtowanie umiejętności zespołowego rozwiązywania problemów związanych z symulacją komputerową procesów |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wybrane programy komputerowe stosowane w modelowaniu wieloskalowym | 2 |
| T-L-2 | Wykonywanie obliczeń za pomocą programów opracowanych w językach programowania Fortran i C++ | 2 |
| T-L-3 | Symulacja właściwości termofizycznych w skali molekularnej | 4 |
| T-L-4 | Modelowanie wymiany ciepła w nanoskali | 4 |
| T-L-5 | Modelowanie katalizy heterogenicznej. | 4 |
| T-L-6 | Przewidywanie równowagowych i dynamicznych własności układów. | 4 |
| T-L-7 | Modelowanie nanostrukturalnych adsorbentów | 2 |
| T-L-8 | Modelowanie równowagi i kinetyki wybranych procesów w skali mikro i makroskopowej | 4 |
| T-L-9 | Modelowanie wieloskalowe wybranych układów inżynierii chemicznej | 4 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Podstawowe pojęcia | 1 |
| T-W-2 | Struktury wieloskalowe w inżynierii chemicznej | 1 |
| T-W-3 | Układy w skali: makro, mezo, mikro i nano | 2 |
| T-W-4 | Teoretyczne i obliczeniowe aspekty modelowania wieloskalowego | 1 |
| T-W-5 | Zaawansowane metody matematyczne i numeryczne stosowane przy modelowaniu wieloskalowym | 2 |
| T-W-6 | Programy komputerowe stosowane do modelowania wieloskalowego | 2 |
| T-W-7 | Kinetyka i równowaga procesów w skali: makro, mezo, mikro i nano | 2 |
| T-W-8 | Symulacja właściwości termofizycznych w skali: makro, mezo, mikro i nano | 2 |
| T-W-9 | Zastosowanie teorii związanych z symulacją przemian fazowych | 1 |
| T-W-10 | Różne podejścia przy modelowaniu strukur wieloskalowych | 1 |
| T-W-11 | Metody uśredniania | 2 |
| T-W-12 | Metody dyskretyzacji | 2 |
| T-W-13 | Metody wieloskalowe | 2 |
| T-W-14 | Opisowe metodologie wieloskalowe | 1 |
| T-W-15 | Korelatywne metodologie wieloskalowe | 1 |
| T-W-16 | Analityczne metodologie wieloskalowe | 1 |
| T-W-17 | Model EMMS | 2 |
| T-W-18 | Zastosowania modelowania wieloskalowego w inżynierii chemicznej | 4 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | Samodzielne studiowanie zalecanej przez prowadzacego literatury | 5 |
| A-W-3 | Uczestnictwo w konsultacjach | 2 |
| A-W-4 | Przygotowanie do egzaminu | 6 |
| A-W-5 | Egzamin | 2 |
| 45 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Metody podające: wykład informacyjny. |
| M-2 | Metody praktyczne: ćwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny i ustny |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych |
| S-3 | Ocena formująca: Zaliczenia pisemne każdego z ćwiczeń laboratoryjnych |
| S-4 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie końcowe ćwiczeń laboratoryjnych |
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_D01b_W08 Student ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną w zakresie procesów inżynierii chemicznej w makro, mikro i nanoskali. | ICHP_1A_W08 | — | — | C-1 | T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-W-2, T-W-10, T-W-3, T-W-4, T-W-14, T-W-15, T-W-16 | M-1 | S-1 |
| ICHP_1A_D01b_W09 Student ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu przenoszenie i bilansowanie masy, pędu i energii w makro, mikro i nanoskali. | ICHP_1A_W09 | — | — | C-1 | T-W-10, T-W-5, T-W-4 | M-1 | S-1 |
| ICHP_1A_D01b_W10 Student ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z kinetyki procesów przemian fizycznych i chemicznych, termodynamiki w makro, mikro i nanoskali. | ICHP_1A_W10 | — | — | C-1 | T-L-6, T-L-9, T-L-7, T-L-8, T-L-4, T-L-5, T-W-7, T-W-8 | M-2, M-1 | S-1, S-2, S-3, S-4 |
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_D01b_U05 Student ma umiejętność samokształcenia się w zakresie podstaw teoretcznych procesów realizowanych w róznej skali. | ICHP_1A_U05 | — | — | C-3 | T-L-9 | M-2 | S-2, S-3 |
| ICHP_1A_D01b_U08 Student potrafi planować i przeprowadzać symulacje komputerowe oraz interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski. | ICHP_1A_U08 | — | — | C-2, C-3 | T-L-9, T-L-2, T-W-5, T-W-4, T-W-6 | M-2 | S-2, S-3 |
| ICHP_1A_D01b_U09 Student potrafi wykorzystać metody analityczne i numeryczne do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich. | ICHP_1A_U09 | — | — | C-2 | T-W-5, T-W-4, T-W-6 | M-2, M-1 | S-1, S-2, S-3 |
| ICHP_1A_D01b_U10 W oparciu o wiedzę ogólną student potrafi wyjaśnić podstawowe zjawiska związane z istotnymi procesami inżynierii chemicznej, prowadzonymi w różnej skali. | ICHP_1A_U10 | — | — | C-1, C-2 | T-W-2, T-W-7, T-W-10, T-W-3, T-W-4, T-W-14 | M-1 | S-1 |
| ICHP_1A_D01b_U16 Student potrafi wybrać i zastosować właściwą metodę rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla iprocesów nżynierii chemicznej i procesowej w różnej skali. | ICHP_1A_U16 | — | — | C-1, C-2 | T-L-9, T-L-2, T-W-18, T-W-6 | M-2, M-1 | S-1, S-2 |
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_D01b_K04 Student potrafi określać priorytety służące realizacji zadań własnych lub innych członków grupy w celu osiągnięcia postawionego celu. | ICHP_1A_K04 | — | — | C-2, C-3, C-4 | T-L-9 | M-2 | S-2, S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_D01b_W08 Student ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną w zakresie procesów inżynierii chemicznej w makro, mikro i nanoskali. | 2,0 | |
| 3,0 | Opanowanie w zakresie podstawowym wiedzy teoretycznej w zakresie procesów inżynierii chemicznej w makro, mikro i nanoskali. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_1A_D01b_W09 Student ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu przenoszenie i bilansowanie masy, pędu i energii w makro, mikro i nanoskali. | 2,0 | |
| 3,0 | Opanowanie w zakresie podstawowym wiedzy z zakresu przenoszenie i bilansowanie masy, pędu i energii w makro, mikro i nanoskali. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_1A_D01b_W10 Student ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z kinetyki procesów przemian fizycznych i chemicznych, termodynamiki w makro, mikro i nanoskali. | 2,0 | |
| 3,0 | Opanowanie w zakresie podstawowym wiedzy na temat kinetyki procesów fizycznych i chemicznych oraz termodynamiki w makro, mikro i nanoskali. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_D01b_U05 Student ma umiejętność samokształcenia się w zakresie podstaw teoretcznych procesów realizowanych w róznej skali. | 2,0 | |
| 3,0 | Student opanował w stopniu podstawowym umiejętność samokształcenia się w zakresie podstaw teoretcznych procesów realizowanych w róznej skali. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_1A_D01b_U08 Student potrafi planować i przeprowadzać symulacje komputerowe oraz interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi w stopniu podstawowym planować i przeprowadzać symulacje komputerowe oraz interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_1A_D01b_U09 Student potrafi wykorzystać metody analityczne i numeryczne do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi w stopniu podstawowym wykorzystać metody analityczne i numeryczne do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_1A_D01b_U10 W oparciu o wiedzę ogólną student potrafi wyjaśnić podstawowe zjawiska związane z istotnymi procesami inżynierii chemicznej, prowadzonymi w różnej skali. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi w stopniu dostatecznym wyjaśnić podstawowe zjawiska związane z istotnymi procesami inżynierii chemicznej, prowadzonymi w różnej skali. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ICHP_1A_D01b_U16 Student potrafi wybrać i zastosować właściwą metodę rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla iprocesów nżynierii chemicznej i procesowej w różnej skali. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi w stopniu dostatecznym wybrać i zastosować właściwą metodę rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ICHP_1A_D01b_K04 Student potrafi określać priorytety służące realizacji zadań własnych lub innych członków grupy w celu osiągnięcia postawionego celu. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi określać w stopniu podstawowym priorytety służące realizacji zadań własnych lub innych członków grupy w celu osiągnięcia postawionego celu. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- Attinger S, Koumoutsakos P., Multiscale Modelling and Simulation, Spinger, Berlin, 2004
- Weinan, Principles of Multiscale Modeling, Cambridge University Press, Cambridge, 2011
- Derosa P., Cagin T., Multiscale modeling. From atoms to devices, CRC Press, Boca Raton, 2011
- Ross R.B., Mohanty S., Multiscale simulation methods for nanomaterials, Wiley, New Jersey, 2008
Literatura dodatkowa
- Horstemeyer M.F., Multiscale Modeling: A Review. In: Practical Aspects of Computational Chemistry, ed. J. Leszczynski and M.K. Shukla, pp. 87-135, Springer, Heidelberg, 2009