1. Мета та завдання навчальної дисципліни
Мета: підготовка спеціалістів, що володіють науково-практичними знаннями в галузі фізичної хімії процесів і матеріалів мікро-, опто-, наноелектроніки, надбання навичок вирішення матеріалознавчих задач, формування науково обґрунтованого підходу до вивчення властивостей і розробки процесів одержання матеріалів і структур.
Завданням вивчення дисципліни „Фізична хімія“ є надбання студентами навичок самостійної роботи з літературою для пошуку інформації про окремі визначення, поняття і терміни, пояснення їх застосування в практичних ситуаціях; розв’язання теоретичних і практичних задач, пов’язаних із професійною діяльністю.
У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен отримати
загальні компетентності:
Ø здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях;
Ø знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності;
Ø здатність вільно володіти державною мовою та спілкуватися іноземними мовами;
Ø здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел
фахові компетентності:
Ø здатність застосовувати та інтегрувати знання фундаментальних розділів фізики та хімії для розуміння процесів твердотільної і оптичної електроніки та наноелектроніки у геліоенергетиці, приладах і пристроях фізичного та біомедичного призначення;
Ø здатність ідентифікувати, класифікувати, оцінювати і описувати процеси у мікро- та наносистемній електронній техніці за допомогою аналітичних методів та засобів моделювання;
очікувані програмні результати навчання:
мати уявлення про:
v роль фізичної хімії у різних галузях науки і техніки, в тому числі, оптоелектроніки, радіотехніки, мікро- і наноелектроніки, інформатики;
v найновітніші досягнення в області хімії та фізичної хімії та можливості їх практичного використання;
знання:
v основних теоретичних положень і законів хімічної термодинаміки та кінетики стосовно електрохімічних процесів і фазових перетворень;
v сутності фізико-хімічних процесів і явищ, що відображають взаємозв’язок між складом, структурою, умовами синтезу та властивостями матеріалів для мікро- і наноелектроніки;
v тенденцій розвитку основних напрямків і методів фізичної хімії в зв’язку з сучасними вимогами мікро- і наноелектроніки;
вміння:
v використовувати теоретичні положення курсу при вивченні спеціальних дисциплін, основ технології одержання і застосування нових матеріалів;
v використовувати методи термодинамічного і комплексного фізико-хімічного аналізів для визначення термодинамічної сумісності матеріалів у приладах і твердотілих системах;
v використовувати основні закони хімічної термодинаміки і кінетики в оцінці критеріїв та швидкості протікання бажаних і небажаних процесів у зв’язку з сучасними вимогами мікро- і наноелектроніки.
2. Програма навчальної дисципліни
Змістовий модуль 1. Основи хімічної термодинаміки. Хімічні та фазові рівноваги
Вступ.
Фізична хімія як теоретична база розвитку сучасних технологічних методів одержання матеріалів, приладів та елементів мікро- і наноелектроніки.
Тема 1. Елементи молекулярної фізики
Кінетична теорія ідеальних газів. Постулати кінетичної теорії ідеального газу.
Тиск ідеального газу. Розподіл молекул за швидкостями (розподіл Максвела).
Час та довжина вільного пробігу молекули. Явища переносу неврівноважених систем. Дифузія в газах, рідинах і твердих тілах. Рівняння дифузії. Коефіцієнт дифузії. Розв’язок рівнянь дифузії. Енергія молекул та внутрішня енергія ідеального газу.
Тема 2. Закони термодинаміки і термодинамічні функції
Основні поняття і визначення хімічної термодинаміки. Термодинаміка ідеальних газів. Зображення процесів на термодинамічних діаграмах. Робота та кількість теплоти. I-й закон термодинаміки та його застосування до процесів у ідеальному газі. Особливості термодинамічного методу. Термодинамічна система і термодинамічні параметри. Функції стану. Перший закон термодинаміки. Внутрішня енергія, теплота, робота. Ентальпія. Розрахунки роботи і змін внутрішньої енергії та ентальпії. Термохімічні розрахунки. Оборотні і необоротні процеси. Другий закон термодинаміки. Ентропія. Розрахунки змін ентропії. Третій закон термодинаміки. Бази термодинамічних даних (таблиці стандартних термодинамічних величин). Енергія Гельмгольця та енергія Гіббса. Метод термодинамічних потенціалів. Умови еволюції і рівноваги. Поняття теплового ефекту хімічної реакції. Закон Гесса та його наслідки. Другий закон термодинаміки. Ентропія як функція стану системи. Зміна ентропії в деяких процесах. Третій закон термодинаміки і термодинамічні потенціали. Хімічний потенціал.
_____________________________________________
Змістовий модуль 2. Хімічна кінетика
Тема 3. Термодинаміка реальних газів
Фаза, компонент, кількість термодинамічних ступенів вільності. Умови фазової рівноваги в одно- і багатокомпонентних системах. Правило фаз Гіббса. Фазові переходи І роду в однокомпонентних системах. Рівняння стану реальних газів. Термодинамічні діаграми реальних газів та фазові переходи.
Тема 4. Термодинаміка хімічних реакцій
Оборотні і необоротні хімічні реакції. Кількісні характеристики хімічної рівноваги. Константа рівноваги. Розрахунок складу рівноважної суміші і виходу хімічної реакції. Термодинамічні критерії рівноваги. Іонізаційна рівновага.
Тема 5. Хімічна кінетика
Основні поняття і визначення хімічної кінетики. Вплив температури на швидкість хімічних реакцій. Елементарні реакції. Поняття швидкості хімічної реакції. Молекулярність. Формальна кінетика. Порядок реакції за компонентом, загальний порядок реакції, константа швидкості. Методи визначення порядку реакції. Температурна залежність швидкості хімічних реакцій. Рівняння Арреніуса. Теоретичні уявлення про швидкості елементарних реакцій. Ланцюгові реакції.
- Викладач: Погосов Валентин