Рабочая программа по дисциплине опд. Р. 01 «Электрохимическая синергетика»
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа по дисциплине опд ф08 «Общая химическая технология» для студентов, 280.88kb.
- Программа спецкурса: «синергетика и экономика», 107.06kb.
- Рабочая программа по дисциплине налоговая система для специальности 080111 «Маркетинг»,, 742.89kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 06. 02. «Технология материалов и покрытий», 355.83kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. В. 02 Электромеханические системы По специальности, 298.79kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд р01 «Приоритетные химические технологии» 240502., 165.02kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Р. 01 Схемотехника По специальности 220201 Управление, 251.67kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 10 Моделирование систем По специальности 220201, 248.04kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. В. 01 Полупроводниковые приборы и структуры, 236.36kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд ф. 02. 04 "Детали машин и основы конструирования", 255.62kb.
Энгельсский технологический институт (филиал)
ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»
Кафедра «Технология электрохимических производств»
Рабочая программа
по дисциплине ОПД. Р.01
«Электрохимическая синергетика»
240302.65 Технология электрохимических производств
| Курс 5 (6) | Курсовая работа нет |
| Семестр 9 (11) | Курсовой проект нет |
| Лекции 34 (10) | Расчетно-графическая работа нет |
| Лабораторные занятия нет | Контрольная работа 11 сем |
| Практические занятия нет | Экзамен нет |
| Самостоятельная работа 34 (58) | Зачет 9 (11) сем |
| Всего аудиторных 34 (10) | |
| Всего 68 (68) | |
Утвержден на заседании УМКС кафедры ТЭП
«31» августа 2010 г., протокол № 1
Председатель УМКС, профессор _________ Н.Д. Соловьева
УМКД утвержден на заседании кафедры
«04» октября 2010 г., протокол № 1
Зав. кафедрой, профессор _______________Н.Д. Соловьева
г. Энгельс 2010
^ 1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1 Цель преподавания дисциплины: показать, что многие процессы в электрохимии, как и в физике, химии и механике твердых тел носят стохастический, колебательный характер и подчиняются всеобщим законам синергетики- науки о процессах самоорганизации в системах различной природы, о закономерностях совместного (кооперативного) действия.
1.2 Задачи изучения дисциплины: овладение основными принципами научной методологии синергетики; приобретение понимания единства и простоты причин, лежащих в основе потери устойчивости в самых разнообразных процессах механики, физики, химии и биологии и, в частности, с явлениями бифуркаций в электрохимии и биоэлектрохимии; ознакомление с современным состоянием термодинамики нелинейных систем и проблемы колебательных реакций в химии гетерогенных процессов, к которым относятся и электрохимические реакции.
1.3 Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для усвоения данной дисциплины: физическая химия; математика; поверхностные явления, дисперсные системы; теоретическая электрохимия; спецглавы электрохимии функциональной гальванотехники.
^ 2. Требования к знаниям и умением студентов по дисциплине
Студент должен знать:
- основные положения термодинамики неравновесных процессов в линейных и нелинейных системах.
- основные уравнения дифференциального и интегрального исчисления
- основы математического и компьютерного моделирования
- основные принципы выявления самоорганизующихся диссипативных структур в химии и технологии электрохимических производств
Студент должен уметь:
- объяснить наблюдаемые колебательные процессы – предложить физическую модель
- провести термодинамический анализ систем на предмет определения возможности протекания в них окислительно-восстановительных, или каких – либо других колебательных реакций
- выбрать математическую модель, составить программу и провести компьютерное моделирование
^ 3. Распределение трудоемкости (час.) дисциплины по темам и видам занятий.
| № модуля | № недели | № темы | Наименование темы | Часы | ||
| всего | лекций | СРС | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1 | 1 | 1 | Вводная лекция. Синергетика и ее место среди других наук | 2 (2) | 2 (2) | |
| 2 | 2 | Равновесная термодинамика: основные законы | 2 (4) | 2 | 2 (4) | |
| 3 | 3 | Термодинамика неравновесных систем | 4 (5) | 2 (1) | 2 (4) | |
| 4 | 4 | Химия гетерофазных систем: основные закономерности, нерешенные проблемы | 4 (3) | 2 (1) | 2 (2) | |
| 5 | 5 | Высокоупорядоченные пространственно – временные структуры | 4 (3) | 2 (1) | 2 (2) | |
| 6, 7 | 6 | Методы синергетики | 8 (6) | 4 (2) | 4 (4) | |
| 2 | 8 | 7 | Динамика локальных стохастических процессов электрохимического осаждения и растворения металлов | 4 (3) | 2 (1) | 2 (2) |
| 9, 10 | 8 | Явление структурной периодичности поверхности формируемого осадка сплава металлов | 8 (8) | 4 | 4 (8) | |
| 11, 12 | 9 | Диссипативные структуры и массоперенос в высокотемпературной электрохимической кинетике | 8 (8) | 4 | 4 (8) | |
| 13 | 10 | Моделирование эволюции формы полости в тонком слое металла | 4 (6) | 2 | 2 (6) | |
| 3 | 14 | 11 | Природа автоколебаний потенциала оксидных электродов | 4 (6) | 2 | 2 (6) |
| 15 | 12 | Теория самосогласования кинетики процессов со структурой электрического поля и характеристиками переходных слоев в системах пассивный металл – электролит | 4 (3) | 2 (1) | 2 (2) | |
| 16 | 13 | Периодические (колебательные) окислительно-восстановительные реакции в неклассических высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) | 8 (8) | 2 | 4 (8) | |
| 17 | 14 | Диссипативные структуры в электрохимических системах с катионообменной мембраной | 4 (3) | 2 (1) | 2 (2) | |
| Всего: | 68 (68) | 34 (10) | 34 (58) | |||
^ 4. Содержание лекционного курса
| № темы | Всего часов | № лекции | ^ Вопросы, отрабатываемые на лекции |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | 2 (2) | 1 (1) | ^ Синергетика и ее место среди других наук. Основные принципы методологии изучения колебательных процессов в электрохимии и биоэлектрохимии |
| 2 | 2 | 2 | Основные положения термодинамики равновесных процессов в гетерогенных системах |
| 3 | 2 (1) | 3 (2) | Основные положения термодинамики неравновесных линейных и нелинейных систем (теория поля, диссипативная функция, соотношение взаимности Онзагера, принцип минимума производства энтропии Пригожина, термодинамическая функция Ляпунова) |
| 4 | 2 (1) | 4 (2) | Основные законы химии гетерофазных систем, нерешенные проблемы:
|
| 5 | 2 (1) | 5 (3) | Высокоупорядоченные пространственно – временные структуры: природа и механизм образования; диссипативная функция многофазной гетерогенной среды; коллективные взаимодействия подсистем |
| 6 | 4 (2) | 6, 7 (3,4) | Методы синергетики в исследованиях конкретных физико-химических систем: термодинамический анализ, фазовые портреты, бифуркации в нелинейных системах |
| 7 | 2 (1) | 8 (4) | Динамика локальных стохастических процессов электрохимического осаждения и растворения металлов. Прогнозирование динамики локального растворения многослойных гальванических покрытий и их коррозионной стойкости. Пути стабилизации состояния динамического равновесия. Модели локальных стохастических процессов коррозии. |
| 8 | 4 | 9, 10 | Явление структурной периодичности поверхности формируемого осадка сплава на катоде (эффект «памяти места»); зародыши кристаллизации; кластеры роста; динамика формирования периодичности, их взаимодействие; полусферические зоны диффузии; электрохимические шумы при электроосаждении металлов, их анализ; диагностика поверхностных стохастических процессов нуклеации и роста. |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 9 | 4 | 11,12 | Диссипативные структуры и массоперенос в высокотемпературной электрохимической кинетике:
|
| 10 | 2 | 13 | Моделирование эволюции формы полости в тонком слое металла (при электрохимической микрообработке анодной поверхности): модель искусственного питтинга, численное моделирование и эксперимент (электрохимическая микрообработка тонких слоев меди в водных растворах) |
| 11 | 2 | 14 | Природа автоколебаний потенциала оксидных электродов при поляризации:
|
| 12 | 2 (1) | 15 (5) | Теория самосогласования кинетики процессов со структурой электрического поля и характеристиками переходных слоев в системе пассивный металл – электролит:
|
| 13 | 2 | 16 | Периодические (колебательные) окислительно-восстановительные реакции в неклассических сверхпроводниках (тернарные оксиды металлов):
|
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 14 | 2 (1) | 17 (5) | Диссипативные структуры в электрохимических системах с катионообменной мембраной
|
^ 5. Перечень практических занятий
Учебным планом не предусмотрен
6. Перечень лабораторных занятий
Учебным планом не предусмотрен
^ 7. Задания для самостоятельной работы студентов
| № темы | Всего часов | Вопросы для самостоятельного изучения | Литература* |
| 2 | 2 (4) | Законы равновесной термодинамики | [1,3] |
| 3 | 2 (4) | Законы неравновесной термодинамики | [1-3] |
| 4 | 2 (2) | Концентрационные бифуркации | [1,7] |
| 5 | 2 (2) | Диагностика поверхностных стохастических процессов нуклеации и роста | [7-9] |
| 6 | 4 (4) | Методы исследования синергетических процессов | [1-4] |
| 7 | 2 (2) | Локальные стохастические процессы электрохимического осаждения и растворения металлов | [1,3] |
| 8 | 4 (8) | Электрохимические шумы | [7,10,11] |
| 9 | 4 (8) | Межфазная конвекция и нестабильность Маргони при поляризации электродов | [7] |
| 10 | 2 (6) | Моделирование эволюции формы при воздействии электрическим током на белки | [2,3] |
| 11 | 2 (6) | Природа автоколебаний потенциала при поляризации | [7-9] |
| 12 | 2 (2) | Кинетико-электростатический механизм саморегулирования в системах пассивный металл-электролит | [7,8,11] |
| 13 | 4 (8) | Колебания и бегущие волны в химических системах: высокотемпературные сверхпроводники | [1,2,4] |
| 14 | 2 (2) | Термоиндуцированные конвективные потоки в диффузионном слое | [7,10,11] |
*) Кроме того, студент должен работать со статьями в периодической печати за последние 3 года.
^ 8. Курсовой проект
Учебным планом не предусмотрен
9. Курсовая работа
Учебным планом не предусмотрена
10. Расчетно- графическая работа
Учебным планом не предусмотрена
11. Контрольная работа
1 контрольная работа для студентов заочной формы обучения выполняется в виде реферата в соответствии с тематикой заданий для СРС по темам 4-14 (см. п.7) по материалам статей в журналах «Электрохимия», «Успехи химии», «Защита металлов» и др. за последние 5 лет.
12. Экзамен
Учебным планом не предусмотрен
13. Список литературы
Основная:
- Сергеев Г.Б. Нанохимия: учеб. пособие / Г.Б. Сергеев.-М.: КДУ, 2006.-336 с.-ISBN 5-98227-185-3:236.00
- Суздалев И. П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И.П. Суздалев.-М.: КомКнига, 2006.-592с.
- Милованов В. П. Синергетика и самоорганизация: Экономика. Биофизика: монография/В.П.Милованов.-М.:КомКнига,2005.-168 с.
- Гусев А.И. Наноматериалы. Наноструктуры. Нанотехнологии.- М.: Физматлит, 2005.- 154 с.
- Бучаченко А.Л. Нанохимия – путь к высоким технологиям нового века// Успехи химии. - 72, №5, 2003. –С.419-437.
- Андриевский Р.А. Термическая стабильность наноматериалов // Успехи химии. - 71, №10, 2002. –С.968-981.
- Хансен А.Г. и др. Межфазный электронный перенос в наномасштабе и с участием отдельной молекулы // Электрохимия. – 2003, Т.39, № 1. - С.117-128.
- Бондарев Н.В., Зеленин С.В. Теория низкочастотного рассеяния света суперионными стеклами с наноразмерной структурой //Электрохимия. – 2003, Т. 39, № 5. – С.501-505.
- Кривенко А.Г. и др. Фотоэлектрохимическое поведение электродов, содержащих одностенные углеродные нанотрубки //Электрохимия. – 2003, Т. 39, № 10. – С.1207-1211.
- Вольфкович Ю.М. и др. Структурные и электрохимические свойства углеродных нанотрубок и нановолокон //Электрохимия. – 2002, Т. 38, № 6. – С.745.
- Шабанова Н.А. Химия и технология нанодисперсных оксидов: учеб. пособие / Н.А. Шабанова, В.В. Попов, Д. Саркисов. -М.: ИКЦ "Академкнига", 2007.-309 с.-ISBN 5-94628-301-4:284.00
Дополнительная
1.Осипов А.И. Самоорганизация и хаос. М.: Знание, 1986. - 61с.
2.Томпсон Д.М. Неустойчивости и катастрофы в науке и технике. М.:Мир, 1985. - 254с.
- Журавлев Б.Л. Защита металлов, 1987, Т. 23, №6. с. 1041, 1989., Т. 25, №4С. 663.
- Григин А.П., Давыдов А.Д. Электрохимия, 1999, т. 35, № 3. с. 305.
- Коварский Н.Я., Лисов А.В. Электрохимия, 1984, т. 20, № 6, чс. 833.
- Budevski E. Electrochimica Acta, 3 989, v. 34, p. 1023.
- Котенев В.А. Защита металлов, 2002, т. 38, № 5, с. 470.
- Колотыркин Я.М., Алексеев Ю.В. Защита металлов, 1997, т. 33, № 1, с. 5.
9. Михалев Ю.Г. Электрохимия, 1984, т. 20, № 7, с. 957; 1985, т. 21, № 6, с. 861.
- Михалев Ю.Г. Расплавы, 1989, т. 3, № 5 с. 40; 1988, т.2, №2 , с. 66.
- Будников Е.Ю. Электрохимия, 2001, т. 37, № 1 с. 95.
- Дикусар А.И. Электрохимия, 1999, т. 35, №6, с. 724.
- Костикова Г.П. Журнал общей химии, 1995, т. 65, № 5, с. 728.
- Басоло Ф. , Пирсон Р. Механизмы неорганических реакций. - М.: Мир, 1971. - 592с.
- Шенберг Д. Сверхпроводимость. - М.: ИЛ, 1955. - 288с.
Журналы «Успехи химии», «Электрохимия», «Электрохимическая энергетика», «Журнал общей химии», «Защита металлов», «Журнал прикладной химии».
14. Использование наглядных пособий, ТСО, вычислительной техники
Лекции по темам 1,5,7,8,9 читаются с использованием мультимедийной техники в соответствии с содержанием рабочей программы.
Рабочая программа составлена
профессором С.С. Поповой