Sylabus - Wydział Fizyki

Sylabus
WYDZIAŁ FIZYKI
Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Instytut Fizyki
Zakład Teorii Ciała Stałego
Stopień/tytuł naukowy
Imię
Nazwisko
Prof. dr hab.
Michał
Kurzyński
Kierunek studiów
Specjalność
Biofizyka
Biofizyka molek., Fizyka med.
Nazwa przedmiotu
Rodzaj zajęć
Termodynamika nierównowagowa
wykład kursowy
Liczba godzin
Rok studiów/tryb III stacjonarny
Semestr zimowy
30
Punkty ECTS
Założenia: Zaliczenie jednosemestralnych wykładów z mechaniki, elektrodynamiki i
termodynamiki, dwuletniego wykładu matematyki (równania różniczkowe zwyczajne i
cząstkowe) oraz wstępu do rachunku prawdopodobieństwa.
Cele: Przedstawienie podstaw termodynamiki układów otwartych i procesów
relaksacyjnych, chemii fizycznej, teorii szybkości procesów kinetycznych, reakcji na
zaburzenia elektryczne, magnetyczne i mechaniczne zależne od czasu, oraz elementów
termodynamiki ośrodków ciągłych.
Tematyka zajęć (słowa kluczowe)/ Odsetek czasu zajęć
1. Termodynamika układów złożonych (globalne i strukturalne zmienne termodynamiczne,
stan częściowej równowagi termodynamicznej, siły termodynamiczne sprzężone ze
zmiennymi strukturalnymi, układy otwarte: stany stacjonarne i samoorganizujące się,
współczynniki kinetyczne i ich interpretacja statystyczna, prędkość nierównowagowych
procesów termodynamicznych) – 20 %
2. Kinetyka reakcji chemicznych (chemiczne równanie stanu dla reakcji
jednocząsteczkowej, równanie kinetyczne, zależność strumień-siła, transport przez
półprzepuszczalne błony, dwie kolejne reakcje: przybliżenie stanu stacjonarnego) – 15 %
3. Reakcje protolizy i redukcji-utleniania (dwucząsteczkowe reakcje wymiany, wydzielenie
procesu transportu elektronów i protonów w maszynach elektrochemicznych, pH, pKa,
potencjał redukcji, miareczkowanie) – 15 %
4. Szybkość reakcji chemicznych (teoria fenomenologiczna, ograniczoność teorii stanu
przejściowego, teorie stochastyczne, przedeksponencjalny etap reakcji, kataliza enzymatyczna,
kinetyka Michaelisa-Menten) – 15 %
5. Podatność dynamiczna (efekty pamięci w podatnościach i współczynnikach kinetycznych,
czasowa transformacja Fouriera i jej sens fizyczny, relaksacja elektryczna i magnetyczna,
rezonans, ośrodki lepko-sprężyste) – 15 %
6. Elementy termodynamiki ośrodków ciągłych (gęstości zmiennych termodynamicznych,
równanie bilansu i ciągłości, równanie dyfuzji, równania Eulera i ich linearyzacja,
wprowadzenie do nieliniowych równań Navier-Stokesa i dyfuzji w polu potencjału PoissonaBoltzmanna, dynamika Browna) – 20 %
Sposoby oceny pracy studenta
Udział w ocenie
końcowej
ocena ciągła (bieżące przygotowanie do zajęć i aktywność)
śródsemestralne kolokwia pisemne/ustne
20 %
końcowe zaliczenie pisemne/ustne
70 %
egzamin pisemny
egzamin ustny
10 %
kontrola obecności
Praca końcowa semestralna/roczna
inne:
Literatura obowiązkowa
M. Kurzyński, Stan termodynamiczny, Procesy termodynamiczne, Reakcje chemiczne,
Podatność dynamiczna, Elementy termodynamiki ośrodków ciągłych – wybrane rozdziały
przygotowywanego skryptu Podstawy termodynamiki dostępne w witrynie internetowej
Literatura dodatkowa
1. D. Kondepudi, I. Prigogine, Modern Thermodynamics, Wiley, Chichester, 1998.
2. M. Kurzynski, The Thermodynamic Machinery of Life, Springer, Berlin 2006.