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 [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] Admin. Assistans: Fredrik Svensson 790 8080 [email protected] 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