litceysel.ru
добавить свой файл
1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ








УТВЕРЖДАЮ

Руководитель Департамента

образовательных программ и стандартов

профессионального образования

_______________________ В.И..Кружалин

"_05_" __июня__ 2002 г.













ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ










тЕОРИЯ ГОМОГЕННЫХ И ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ







Рекомендовано Минобразованием России для направления подготовки

дипломированных специалистов 651800 Физическое материаловедение

Специальность 070800 Физико-химия процессов и материалов






































Москва 2002 г.




1. Цель дисциплины

Научить анализу термодинамических и кинетических закономерностей межфазных взаимодействий в простых и сложных системах; анализу структуры и свойств гомогенных и гетерогенных систем; оценке эффективности анализируемых процессов; анализу неравновесных процессов и диссипативных структур.




2. Практические умения и навыки

Уметь рассчитывать термодинамические и кинетические характеристики гомогенных и гетерогенных процессов; оценивать условия их протекания и факторы регулирования скоростей; разрабатывать, используя ЭВМ, модели равновесия и кинетики процессов в гомогенных и гетерогенных процессах.




3. Объем дисциплины и виды учебной работы (час)

Табл.1





Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

6

7

Общая трудоемкость

180

90

90

Аудиторные занятия

102

51

51

Лекции

51

34

17

Практические занятия (ПЗ)

51

17

34

Семинары (С)










Лабораторные работы (ЛР)










Самостоятельная работа

78

39


39

Курсовой проект (работа)










Расчетно-графическая работа










Реферат










Другие самостоятельные работы










Вид итогового контроля




зачет

экзамен




4. Содержание учебной дисциплины




4.1. Разделы дисциплины и виды занятий.




Табл.2






Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ

С


ЛР

1.

Введение. Состав и свойства высокотемпературных газовых атмосфер.

*

*







2.

Термодинамический анализ гомогенных и гетерогенных процессов.

*

*







3.

Процессы образования и роста новой фазы.

*

*







4.

Механизм и кинетика процессов в системах расплав I - расплав II.

*

*







5.

Механизм и кинетика процессов в системах твердая фаза-жидкая фаза.

*

*







6.

Механизм и кинетика процессов в системах газ-твердая фаза.

*

*







7.

Механизм и кинетика процессов в системах твердая фаза I - твердая фаза II.


*

*







8.

Основы ликвационных и кристаллизационных методов рафинирования.

*

*







9.

Теоретические основы процессов испарения, возгонки и конденсации

*

*










4.2. Содержание лекционного курса




Раздел 1. Введение. Состав и свойства высокотемпературных газовых атмосфер

1.1. Введение. Значение теории гомогенных и гетерогенных процессов для физико-химического анализа и расчета термодинамических и кинетических закономерностей металлургических систем и процессов.

1.2. Общая характеристика высокотемпературных газовых атмосфер. Термодинамический анализ взаимодействия в гомогенных газовых фазах. Термодинамика взаимодействия углерода с газообразными окислителями.

1.3. Механизм и кинетика взаимодействия реагентов в гомогенных газовых фазах. Механизм и кинетика взаимодействия углерода с газообразными окислителями.

Раздел 2. Термодинамический анализ гомогенных и гетерогенных процессов

2.1. Гетерогенное равновесие в однокомпонентной и многокомпонентной системах. Термодинамический анализ образования и диссоциации соединений. Фазовые диаграммы Ме-Х (O, S, C, N, B) и последовательность превращений.


2.2. Термодинамическое равновесие в системах с растворами. Исследование свойств многокомпонентных твердых и жидких растворов на основе термодинамических параметров взаимодействия.

Раздел 3. Процессы образования и роста новой фазы

3.1. Термодинамические закономерности образования новой фазы. Образование зародышей в гомогенной и гетерогенной фазах. Образование и перемещение поверхностей раздела фаз. Кинетические уравнения образования зародышей.

3.2. Модели роста зародышей, слияние зародышей, степенной закон Авраами-Ерофеева. Модель сжимающегося объема. Схема переноса ионов.

Раздел 4. Механизм и кинетика процессов в системах расплав I - расплав II

4.1. Явления разделения жидких фаз при окислительном рафинировании и раскислении металлов.

4.2. Укрупнение и отделение новой фазы путем коалесценции и диффузионного роста капель.

4.3. Скорость разделения фаз. Влияние внешних энергетических воздействий и физико-химических свойств расплавов на скорость разделения. Роль поверхностно-активных примесей.

Раздел 5. Механизм и кинетика процессов в системах твердая фаза - жидкая фаза

5.1. Скорости перехода твердой фазы в раствор или расплав. Выделение твердой фазы из расплавов.

5.2. Укрупнение частиц коагуляцией. Влияние смачивания. Паракинетическая и ортокинетическая коагуляция. Скорость разделения фаз. Влияние конвективных потоков и ультразвуковой обработки.


Раздел 6. Механизм и кинетика процессов в системах газ (пар) - твердая фаза

6.1. Адсорбция газов на металлических и оксидных фазах. Влияние физико-химических параметров на адсорбцию. Окисление твердых металлов и сплавов.

6.2. Термодинамика, механизм и кинетика диссоциации соединений.

6.3. Механизм и кинетика восстановительных процессов в системах Ме-Н-О; Ме-С-О. Влияние различных факторов на кинетику процессов восстановления.

Раздел 7. Механизм и кинетика процессов в системах твердая фаза I - твердая фаза II

7.1. Физико-химические факторы механизма твердофазных реакций. Механизмы диффузии. Уравнения переноса ионов.

7.2. Кинетика твердофазных реакций. Модели изотермической и неизотермической кинетики.

Раздел 8. Основы ликвационных и кристаллизационных методов рафинирования

8.1. Общая характеристика ликвационных явлений. Физико-химия процессов.

8.2. Физико-химия кристаллизационных методов очистки металлов и полупроводников.

8.3. Равновесный и эффективный коэффициенты распределения. Распределение примесей по длине слитка при нормальной направленной кристаллизации и вытягивании из расплава.

8.4. Физико-химические основы зонной плавки. Распределение примесей по длине слитка при зонной плавки.


Влияние невесомости на ликвационные процессы и кристаллизацию.


Раздел 9. Теоретические основы процессов испарения, возгонки и конденсации

9.1. Термодинамика процессов испарения и возгонки чистых металлов, термодинамика процесса испарения в двухкомпонентных системах.

9.2. Термодинамика конденсации паров. Механизм и кинетика процессов испарения и конденсации.

9.3. Основы процессов дистилляции, сублимации и ректификации металлов и их соединений.

9.4. Физико-химические основы химических транспортных реакций. Переноска металлов при помощи обменной эндотермической реакции.

9.5. Перегонка металлов через субсоединения и при помощи синтеза и термического разложения летучих соединений.




5. Примерный перечень лабораторных работ

Программой учебной дисциплины лабораторные работы не предусмотрены




6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины




6.1. Рекомендуемая литература (основная и дополнительная)

а) основная литература

1.а. Теория металлургических процессов. Д.И.Рыжокнов, П.П.Арсентьев, В.В.Яковлев и др. М.: Металлургия, 1989. - 392 с.

2.а. Расчеты металлургических процессов на ЭВМ. Д.И.Рыжонков, С.Н.Падерин, Г.В.Серов и др. М.: Металлургия, 1987. - 230 с.


3.а. Казачков Е.А. Расчеты по теории металлургических процессов. М.: Металлургия, 1988. - 288 с.

4.а. Минаев Ю.А., Яковлев В.В. Физико-химия в металлургии. М.: МИСиС-Издательство, 2001. - 320 с.

5.а. Падерин С.Н., В.В.Филиппов. Теория и расчеты металлургических систем и процессов. М.: МИСиС, 2001. - 334 с.

б) дополнительная литература

1.б. Теория металлургических процессов. Попель С.И., Сотников А.И., Бороненков В.Н. М.: Металлургия, 1986. - 463 с.

2.б. Люпис К. Химическая термодинамика материалов. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1989. - 502 с.

3.б. Явление переноса. Р.Берд, В.Стьюарт, В.Лайтфут. М.: Химия, 1974. - 68 с.




6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Компьютерные расчетные программы, плакаты, раздаточный материал.







7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Компьютерный класс.






Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО по направлению подготовки дипломированных специалистов 651800 - Физическое материаловедение.








Программа составлена на основе рабочей программы МИСиС (ТУ) по данной дисциплине




Программа одобрена на заседании Совета УМО по образованию в области металлургии от 29 января 2002 г., протокол №40




Зам. председателя Совета УМО В.П.Соловьев