Термодинамика неравновесных состояний

 Настоящая учебная дисциплина дает пользователям знания в области современных представлений об основах термодинамики неравновесных систем и процессов, позволяет научить связывать физическо-химические свойства открытых систем с динамикой их поведения и структурой, определять устойчивость стационарных состояний.

Присоединяйтесь к Telegram-каналу Онлайн-курсы НИТУ МИСИС или пишите на openedu@misis.ru. Мы ответим на все ваши вопросы.

Еженедельные занятия будут включать:

·    просмотр тематических видео-лекций;

·    изучение иллюстрированных текстовых материалов с представлением общих и частных законов кинетики, разбором часто встречающихся задач, включающих 2-3 вопроса на самопроверку усвоения теоретического материала;

·    выполнение многовариантных тестовых заданий с проверкой результатов;

·    последовательное выполнение комплекса практических учебных заданий. Важным элементом изучения дисциплины является выполнение индивидуального домашнего задания, связанного с освоением методов кинетического анализа процессов в конденсированных системах. Предусмотрено промежуточное контрольное мероприятие по разделам курса и итоговое контрольное тестирование по всему содержанию курса.

1. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. М.: Металлургия, 2000г., 687с.
2. А.Л.Петелин, Нелинейная термодинамика. М.: Изд.Дом МИСиС, 2011, 110с.
3. А.Ю.Лоскутов, А.С.Михайлов, Введение в синергетику.. М: Изд Наука 1990, 272с.

В разделах данного семестрового модуля содержатся как теоретическая, так и практическоориентированная направленность. Данный семестровый модуль связывает и одновременно развивает фундаментальную подготовку обучающихся с ее профессиональной направленностью.
Для успешного освоения данного модуля обучающимися предварительно должны быть освоены модули: “Физика”, "Химия", "Фазовые равновесия и структурообразования", "Математический анализ",
Для освоения данного семестрового модуля обучающиеся должны знать:

• фундаментальные разделы неорганической, органической и физической химии, их законы и методы, свойства химических элементов, соединений и материалов на их основе, закономерности структурообразования и фазовых превращений;

должны уметь:

• на основе информационного поиска проводить расчеты основных физико-химических характеристик реакционных систем для определения возможности и интенсивности протекания в них различных превращений;

должны владеть навыком:

• критического восприятия информации;
• общения на иностранном языке для получения информации из зарубежных источников, расчета технологических процессов, использования методов структурного анализа и определения физических и физико-химических свойств материалов, техники проведения экспериментов.

Раздел 1 Общий термодинамический подход к описанию макросистем

• Макросистемы – способы описания

• Отличительные черты и особенности классического

• термодинамического описания

• Степень отклонения от равновесия – критерий

• способов термодинамического описания

• Необходимое условие для расширения

• термодинамического описания на неравновесные системы

Раздел 2 Линейная термодинамика. Часть №1

• Первый закон Онзагера

• Второй закон Онзагера

• Определение термодинамических сил.

• Третий закон Онзагера

Раздел 3 Линейная термодинамика. Часть №2

• Диффузионные задачи

• Принцип Пригожина

• Область нелинейных законов – универсальный критерий эволюции

Раздел 4 Самоорганизация. Диссипативные структуры

• Увеличение степени порядка в неравновесных системах

• Самоорганизация – эффект Бенара

• Самоорганизация – эффект Тейлора

• Самоорганизация – реакция Белоусова-Жаботинского

Раздел 5 Нелинейная термодинамика - динамические модели процессов с одной переменной

• Динамические модели неравновесных процессов

• Автокатализ, динамика популяций

• Автокатализ с ветвлением, неравновесные фазовые переходы

• Пример неравновесного фазового перехода. Ангармонический осциллятор

В результате освоения курса студент способен:

• использовать термодинамический анализы для проведения расчетов неравновесных фазовых превращений в макроскопических системах

• составлять и решать линейные и нелинейные уравнения различных процессов в гомогенных и гетерогенных системах, в особенности, уравнения  диффузии с источником

• фиксировать условия эволюции и конечных состояний в макроскопических системах

• (22.03.01 Материаловедение и технологии материалов), (11.03.04 Электроника и наноэлектроника), (28.03.01. Нанотехнологии и микросистемная техника)

• Знать теоретические основы организации и планирования физических исследований, ОПК-1;

• Знать основы химической кинетики, катализа и электрохимии, ОПК-1;

• Уметь применять основы химической кинетики, катализа и электрохимии при описании полученных экспериментальных результатов, ОПК-1;

• Уметь поставить физический эксперимент, уметь работать с аппаратурой и приборами ОПК-1