Předmět Teorie technologických procesů (TTP)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu TTP - Teorie technologických procesů, Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava (VŠB-TU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

- charakterizovat roztoky – Raoultův a Henryho zákon, ideální a neideální roztoky, termodynamické funkce roztoků, aktivita složky v roztoku, termodynamické modely roztoků.- aplikovat chemickou termodynamiku a kinetiku na pyrometalurgické pochody – termická disociace, redukce oxidů kovů, Boudouardova reakce. - sledovat a analyzovat děje a interakce mezi taveninami kovů a plynnou atmosférou.- sledovat a analyzovat děje mezi taveninami kovů a oxidickými taveninami.- charakterizovat fyzikální vlastnosti tavenin - roztavené kovy a oxidické taveniny- aplikovat získané teoretické poznatky na cvičeních a na vybrané technologické procesy.

Osnova

1. Roztoky. Klasifikace roztoků. Roztoky neelektrolytů, roztoky ideální a reálné. Empirické zákony popisujícíroztoky – Raoultův zákon a Henryho zákon. Reálné roztoky, volba standardního stavu pro složky roztoku, odchylkyvzhledem k Raoultovu a Henryho zákonu, různé pojetí aktivit, aktivitní koeficient. 2. Termodynamické vlastnosti ve vícesložkových soustavách, interakční součinitel – metody výpočtu podle Wagnera,Chipmana, Morrise – aktivity a aktivitní koeficienty ve složitějších soustavách. 3. Termodynamické funkce roztoků. Parciální molární veličiny. Diferenciální a integrální veličiny. Směšovací adodatkové veličiny. Termodynamické funkce a modely roztoků – model ideálního, reálného, regulárního, atermálníhoroztoku. Gibbs-Duhemova rovnice a její aplikace.4. Termodynamika, kinetika a mechanismus základních technologických reakcí. Termická disociace uhličitanů, oxidů,sulfidů, nitridů. Fyzikální a technická disociační teplota, disociační napětí. 5. Redukce oxidů plynnými směsmi – nepřímá redukce, redukční diagramy, redukovatelnost oxidů. Boudouardova reakce,termodynamický rozbor, kinetika a její technologický význam. Přímá redukce oxidů, redukovatelnost oxidů, redukčnídiagramy. 6. Mechanismus a kinetika disociace a redukce. Reakce topochemické, jejich charakteristika a jejich model. Termodynamikavzniku zárodků nové fáze ve fázi staré. Mechanismus redukce, Janderova rovnice. Kinetika oxidace kovů.7. Základy teorie roztavených kovů. Struktura (statistická metoda, kvazikrystalická teorie, teorie rojů, Frenkelovateorie) a fyzikální vlastnosti roztavených kovů (viskozita, difúze, povrchové napětí, vypařování, sublimace, tání,změna krystalografické modifikace). 8. Krystalizace. Homogenní a heterogenní nukleace, fyzikálně-chemická analýza procesu, kritický rozměr zárodkua jeho závislost na vybraných činitelích.9. Interakce plynů s roztaveným kovem. Sievertsův zákon, závislost rozpustnosti na vybraných činitelích, analýzarozpustnosti vodíku, kyslíku a dusíku, možnosti regulace rozpuštěných a vyloučených plynů.10. Roztavené strusky. Základní představy. Molekulární teorie. Iontová teorie, klasifikace iontů ve struskách,iontový potenciál, zásaditost strusek. Fyzikálně chemické vlastnosti strusek, struktura, viskozita, povrchové napětí,elektrochemické vlastnosti.11. Modely iontových tavenin, Těmkinův model dokonalého iontového roztoku, termodynamické funkce dokonalého iontovéhoroztoku. Reálné iontové roztoky, výklad vybraných teorií. 12. Termodynamika, kinetika a mechanismus rafinačních pochodů. Rozdělení složek mezi dvěma nemísitelnými kapalnýmifázemi, rozdělovací koeficient, reakce a rozdělení prvků mezi struskou a kovem.13. Rafinační reakce - odsíření, odfosfoření, desoxidace z hlediska představ o teorii strusek (srážecí, difúzní,vakuová, syntetickými struskami), termodynamická analýza reakcí, kinetika rafinačních procesů. Nekovové fáze vkovu. Vměstky, vznik a vyplouvání, termodynamické a kinetické faktory růstu.Výpočtová cvičení- Úvod - seznámení s časovým harmonogramem cvičení, podmínkami pro získání zápočtu a doporučenou literaturou. Koncentraceroztoků a jejich vzájemné přepočty. Raoultův a Henryho zákon, ideální a velmi zředěný roztok.- Reálné roztoky neelektrolytů, různé pojetí aktivit vzhledem k různé volbě standardních stavů (aktivita vzhledemk Raoultovu a Henryho zákonu), termodynamické funkce roztoků (roztok ideální, reálný a regulární), určení parciálníchmolárních veličin. Výpočet aktivitních koeficientů ve vícesložkových soustavách, interakční koeficient.- Termická disociace sloučenin - disociační tlak, technická a fyzikální disociační teplota. Boudouardova reakce,přímá a nepřímá redukce sloučenin – výpočet rovnovážného složení a možnosti jeho ovlivnění změnou teploty, tlakua počátečním složením.- Samostatná výpočtová práce I.- Rozpustnost plynů v kovech, Sievertsův zákon. Termodynamika roztavených kovů – kyslík, síra, uhlík v roztavenémželeze a vícesložkových taveninách železa s obsahem příměsí.- Iontová teorie roztavených strusek, Těmkinova teorie dokonalých iontových roztoků, koncentrace iontů ve struskách.Rozdělení kyslíku a síry mezi struskou a kovem podle iontové teorie strusek, výpočet koncentrace kyslíku a síryv roztaveném kovu v závislosti na charakteru strusky.- Samostatná výpočtová práce II.Laboratorní cvičení- Bezpečnost práce v laboratoři, seznámení s laboratorními úlohami, základní informace o průběhu cvičení a formulacepožadavků pro zpracování protokolu.- Stanovení parciálních molárních objemů v tuhých binárních slitinách kovů. - Měření viskozity torzním viskozimetrem.- Rovnovážná konstanta Boudouardovy reakce.- Povrchové napětí vybraných kapalin metodou maximálního tlaku v bublince.- Stanovení rychlostní konstanty zásadité hydrolýzy octanu etylnatého.- Stanovení bazicity strusky měřením reakční entalpie.- Hodnocení obsahové a formální úrovně protokolů, zápočet

Literatura

[1] DUDEK,Rostislav; PEŘINOVÁ, Kristina; KALOUSEK Jaroslav. Teorie technologických procesů [online] 2012. Dostupnéz WWW: <http://www.person.vsb.cz/archivcd/FMMI/TTP/index.htm>.[2] DOBROVSKÁ, Jana; PEŘINOVÁ, Kristina. Teoretické základy technologických procesů v příkladech [online]2008. Dostupné z WWW: <http://www.fmmi.vsb.cz/cs/okruhy/urceno-pro/studenty/podklady-ke-studiu/studijni-opory/>.[3] PEŘINOVÁ, Kristina; SMETANA, Bedřich; ZLÁ, Simona; KOSTIUKOVÁ, Gabriela. Teoretické základy fyzikální chemiev příkladech [online] 2008. Dostupné z WWW: < http://www.fmmi.vsb.cz/cs/okruhy/urceno-pro/studenty/podklady-ke-studiu/studijni-opory/>.

Požadavky

Žádné

Garant

prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.