Kurs-PM 2015
Transcription
Kurs-PM 2015
Välkommen till kursen Termodynamik HT-‐15 Kurskod: KE1160 7,5hp LAB1 – Laboration, 1.0, betygsskala: P, F TEN1 – Tentamen, 5.0, betygsskala: A, B, C, D, E, Fx, F ÖVN1 -‐ Obligatorisk närvaro, 1.5, betygsskala: P, F Kursen har som mål att ge grundläggande kunskaper i termodynamik och dess tillämpningar inom kemin, kemitekniken och biologiska system. Kursen består av en teoridel på 5 hp med följande innehåll: • Tillståndslagar för gaser • Termodynamikens huvudsatser, inre energi och entropi • Generella jämviktsvillkor, fri energi • Partiella molära storheter, den kemiska potentialen • Kemiska jämvikter i ideala och icke-‐ideala system • Blandningars termodynamik; blandbarhet, fasseparation • Fasjämvikter, fasdiagram för en-‐ och tvåkomponentsystem • Hur värmepumpar, kylmaskiner, gas-‐ och ångturbiner fungerar • Hur man omvandlar värme till arbete i transporter, för elproduktion mm En laborationsdel på 1,0 hp som omfattar: • Gaser, vätskor och superkritiska fluider • Vätskeblandningars termodynamik För laborationskursen gäller ett särskilt Lab-‐PM. Dessutom ingår en övningsdel ÖVN1 som består av Quiz följt av ”peer instruction” (PI), som det är obligatorisk närvaro på vilket ger 1,5 hp. PI är ett moment med flervalsfrågor och Quiz av mer beskrivande svar. Det är 9 st Quiz där det krävs 7 st godkända för att få poängen, varje Quiz består av 7 frågor där 5 eller fler ger godkänt på respektive Quiz. Man får 15 minuter på sig för Quizen. Momentet PI är flervalsfrågor. Kursuppläggning Undervisningen består i form av föreläsningar för alla deltagare och lektioner uppdelade på grupper. Föreläsningarna behandlar grundläggande teorimoment medan lektionerna i huvudsak ägnas åt problemlösning. Lärare Kursansvarig: Labansvarig: Examinator: Kurssekreterare: Ulf Gedde Per Alvfors Stefan Grönkvist Eric Tyrode Jinshan Pan Sergey Dvinskikh Per Alvfors Nadiya Rudyk 790 7640 790 6526 790 6605 790 9915 790 6739 790 8224 790 6526 790 8757 gedde@kth.se alvfors@kth.se stefang@kth.se tyrode@kth.se jinshanp@kth.se sergeid@kth.se alvfors@kth.se rudyk@kth.se Admin. Assistans: Fredrik Svensson 790 8080 fsvenss@kth.se Förkunskaper Rekommenderade förkunskapskrav är kursen Teknisk kemi samt programmets matematikkurser. Kursmaterial 1. 2. 3. 4. 5. Atkins’ Physical Chemistry, 10:e upplagan. Peter Atkins och Julio de Paula, Oxford University Press (2014) Teknisk termodynamik, material från Per Alvfors Exempelsamlingen PDF på samtliga föreläsningsbilder. En trevlig text som ökar förståelsen: The laws of thermodynamics a very short introduction, Peter Atkins, Oxford University Press (2010). Examination • • • LAB1 – Laboration, 1.0, betygsskala: P, F TEN1 – Tentamen, 5.0, betygsskala: A, B, C, D, E, Fx, F ÖVN1 – Obligatorisk närvaro, 1.5, betygsskala: P, F Tentamen , obligatorisk närvaro och laborationskurs. En icke obligatorisk kontrollskrivning som med betyget P, ger bonuspoäng vid tentamen. Kontrollskrivningspoängen gäller under årets ordinarie tentamen samt omtentamen. Kursen avslutas med en skriftlig tentamina som består av 6 uppgifter om vardera 10 p där skrivtiden är 5 timmar. Observera att föranmälan till tentamen via Mina Sidor är obligatorisk. Under kursen anordnas en kontrollskrivning (KS). Skrivtiden är 2 timmar och KS:en består av två uppgifter som vardera kan ge 10 poäng alltså maximalt 20 p. KS-‐poängen summeras med poängen från de två första uppgifterna på tentan, dock kan totalsumman ej överskrida 20 p. KS-‐poängen gäller bara under ett år. För kursen KE1160 beräknas slutbetyget på följande sätt: P < 25 ger betyget F (underkänt) 25 ≤ p ≤ 29 ger betyget Fx (kan höjas till E efter komplettering) 30 ≤ p ≤ 35 ger betyget E 36 ≤ p ≤ 43 ger betyget D 44 ≤ p ≤ 50 ger betyget C 51 ≤ p ≤ 56 ger betyget B 57 ≤ p ≤ 65 ger betyget A Slutbetyget påverkas av resultaten på laborationskursen. För godkänd laborationskurs fordras att alla redogörelser blivit godkända samt att viss minimipoäng uppnåtts på de laborationsförhör som föregår varje laboration. En väl genomförd laborationskurs ger maximalt 5 bonuspoäng som adderas till tentamenspoängen vid beräkning av slutbetyget. Observera att det krävs 30 p på tenta + KS för godkänt oavsett bonuspoängen från laborationerna. Hur bonuspoängen från laborationskursen beräknas framgår av särskilt Lab-‐PM. Betyget Fx kan höjas till godkänt betyg E efter komplettering. Kompletteringen består av en kompletteringstentamen som ges under Period 3 och består av två uppgifter som kan ge vardera maximalt 4 poäng med en skrivtid på 2 timmar, dvs 8 poäng max. Poängen från kompletteringstentamen summeras med totalpoängen från tentan och för godkänt betyg krävs att summapoängen minst uppgår till 30 p. KE1160. Termodynamik HT 2015 Datum 2/11, 13–15 Q2 Moment F1 Person Ulf 3/11, 13–15 D3 F2 Ulf 6/11, 10–12 E32,E36 Q 1; PI 1 Jinshan, Ulf 6/11, 13–15 E32,E36 9/11, 13–15 D3 RÖ 1 Jinshan, Ulf Ulf 10/11, 10–12 V01,V11 Q 2;PI 2 Jinshan, Ulf 10/11, 13–15 E32,E36 12/11, 10–12 E32,E36 RÖ 2 Jinshan, Ulf Eric, Ulf 12/11, 13–15 E32,E36 16/11, 13–15 D3 RÖ 3 18/11, 10-12 E32,E36 Q 3, PI 4 Eric, Ulf 18/11, 13–15 E32,E36 19/11, 10–12 E32,E36 RÖ 4 Jinshan, Ulf Jinshan, Ulf 19/11, 13–15 Q15,Q17 20/11, 10–12 D3 RÖ 5 F3 PI 3 F4 Q 4, PI 5 F5 Jinshan, Ulf Ulf Jinshan, Ulf Per Innehåll Kursintroduktion (vad är termodynamik, nyttan, bra exempel, kursens upplägg, vad ’kräver’ vi av teknologerna, vad ’ställer’ vi upp på); Ideala (perfekta) och reella gaser; Atkins (Ed.10): 29–58. Gundbegrepp: systemtyper, processtyper (reversibla, irreversibla, isoterma, adiabatiska). Första huvudsatsen, inre energi, entalpi, värmekapacitet; termokemi, Kirchhoffs lag. Atkins (Ed.10): 63–89 Gaser (ideala, reala gaser); Systemtyper; Processtyper; Begreppet inre energi Atkins (Ed.10): 29–58; 63–79 Gaser 1; första huvudsatsen-1 Exempelsamling: 1, 3 och 4a Begreppet tillståndsfunktion exakta differentialer; inre trycket för ideal och icke-ideala gaser; gasers expansion: isotermt och adiabatiskt; Joule Thomson effekten Atkins (Ed.10): 90–111 Första huvudsatsen: arbete, värme, inre energi och entalpi. Värmekapacitet. Beräkning av ändring i inre energi och entalpi vid temperaturändring samt vid fasomvandling. Termokemi. Atkins (Ed.10): 63–89 Första huvudsatsen-2 Exempelsamling: 11, 13 och 14. Tillståndsfunktion, exakt differential, partiella derivator, hur man beräknar en irreversibel process, gasprocesser (isoterma, adiabatiska, Joule-Thomson effekten) Atkins (Ed.10): 90–111 Första huvudsatsen-3 Exempelsamling: 5, 6, 8 och 10. Entropibegreppet; andra huvudsatsen; Carnot cykeln, Clausius olikhet; tredje huvudsatsen, hur entropi beräknas; I pausen: Sergey presenterar labkursen Atkins (Ed.10): 112–130 Entropi, andra huvudsatsen, Carnot cykeln, reversibla och irreversibla processer, Clausius olikhet. Atkins (Ed.10): 112–121 Andra huvudsatsen–1 Exempelsamling: 18, 20 och 22. Beräkning av entropiändringar för reversibla och irreversibla processer; tredjehuvudsatsen Atkins (Ed.10): 121–130 Andra huvudsatsen–2 Exempelsamling: 23 och 24. Teknisk termodynamik Utdelat material 23/11, 8–10 V32, V33, V34 23/11, 13–16 D3, notera 3h 25/11, 10–12 E32,E36 25/11, 13–15 E32,E36 26/11, 10–12 E32,E36 26/11, 13–15 E51,E52 27/11, 10–12 Q15, Q17 30/11. 10–12 E32,E36 30/11, 13–15 D3 2/12, 10–12 D34, D41 2/12, 13–15 E32,E36 7/12, 15–17 D3 KS Ulf, Jinshan F6 Per Q 5, PI 6 Per, Stefan Per, Stefan Eric, Ulf Per, Stefan Per, Stefan Per, Stefan Ulf 9/12, 10–12 E32,E36 Q 7; PI 9 Jinshan, Ulf 9/12, 13–15 E32,E36 RÖ 11 Jinshan, Ulf 10/12, 13–16 D3, notera 3h F9 Ulf 11/12, 10–12 E32,E36 Q 8; PI 10 Jinshan, Eric 11/12, 13–15 D34, D41 RÖ 12 Jinshan, Eric 14/12, 10–12 D3 F 10 Ulf RÖ 6 PI 7 RÖ 7 RÖ 8 RÖ 9 F7 Q 6; PI 8 RÖ 10 F8 Jinshan, Ulf Jinshan, Ulf Ulf Kontrollskrivning; omfattande första och andra huvudsatsen. Ger max 20 p. Adderas till tentaresultat uppgifterna 1 och 2; tentan omfattar sex 10 p-frågor Teknisk termodynamik Utdelat material Teknisk termodynamik Utdelat material Teknisk termodynamik–1 Exempelsamlingen: 69–72 (ett urval). Genomgång av kontrollskrivning Teknisk termodynamik–2 Exempelsamlingen: 73–77 (ett urval). Teknisk termodynamik–3 Exempelsamlingen: 78–80 (ett urval). Teknisk termodynamik–4 Exempelsamlingen: 81–84 (ett urval). Fri energi, kemisk potential, Maxwells relationer Atkins (Ed.10): 131–153 Fri energi, kemisk potential, Maxwells relationer Atkins (Ed.10): 131–153 Fri energi, kemisk potential, Maxwells relationer Exempelsamlingen: 28, 29 och 31. Fasdiagram för rena substanser; Clapeyrons ekvation, Clausius-Clapeyrons ekvation; olika typer av fasomvandlingar. Atkins (Ed.10): 154–177 Fasdiagram för rena substanser; Clapeyrons ekvation, Calausius-Clapeyrons ekvation; olika typer av fasomvandlingar. Atkins (Ed.10): 154–177 Fasdiagram för rena substanser; Clapeyrons ekvation, Calausius-Clapeyrons ekvation; olika typer av fasomvandlingar. Exempelsamlingen: 32, 36 och 39. Ideal lösning; Raults lag; icke-ideal lösning; kemisk potential för lösningar; Henrys lag; Fasdiagram för binära blandningar; Gibbs-Duhems ekvation; Gibbs fasregel; kolligativa egenskaper Atkins (Ed.10): 179–215, 220–225 Ideal lösning; Raults lag; icke-ideal lösning; kemisk potential för lösningar; Aktivitet och koncentration. Henrys lag; Fasdiagram för binära blandningar; Gibbs-Duhems ekvation; Gibbs fasregel; kolligativa egenskaper Atkins (Ed.10): 179–215; 220–225 Ideal lösning; Raults lag; icke-ideal lösning; kemisk potential för lösningar; Henrys lag; Fasdiagram för binära blandningar; Gibbs-Duhems ekvation; Gibbs fasregel; kolligativa egenskaper – del 1 Exempelsamlingen: 52, 54 och 57. Kemisk jämvikt Atkins (Ed.10): 244–258 15/12, 13–15 E32,E36 RÖ 13 Jinshan, Eric 16/12, 10–12 Q15, Q17 16/12, 13–15 E32,E36 17/12, 10–12 E32,E36 XX; 3 h 8/1 2016, 14–19 Sal inte bestämd 12/1 2016, 8–14 M31, M32, M35, M36 Q9; PI 11 Jinshan, Ulf Jinshan, Eric Alla RÖ 14 RS Ideal lösning; Raults lag; icke-ideal lösning; kemisk potential för lösningar; Henrys lag; Fasdiagram för binära blandningar; Gibbs-Duhems ekvation; Gibbs fasregel; kolligativa egenskaper – del 2 Exempelsamlingen: 60, 63 och 67. Kemisk jämvikt Atkins (Ed.10): 244–258 Kemisk jämvikt Exempelsamlingen: 47 – 49. Räknestuga; förberedelse för tentamen RS-teori Tentamen KD1050 Ulf Ulf, Jinshan, Eric Enligt överenskommelse Tentamen i Kemisk Termodynamik Tentamen KE1160 Alla Ulf ansv. Första tentamen i Termodynamik Kontrollskrivning och tenta KS 23/11, kl 8-‐10, Tenta KD1050 8/1 2016, kl 14-‐19 Tenta KE1160 12/1 2016, kl 8-‐14 V32, V33, V34 Sal ej bestämd M31, M32, M35, M36