TMT4155 Heterogene likevekter og fasediagram

Etter fullført kurs skal studentene kunne:

Termodynamiske prinsipper

• Definere termodynamiske systemer, prosesser, tilstandsstørrelser og likevekt.
• Bruke termodynamikkens første, andre og tredje loven på reelle materialer.
• Beregne endringer i entalpi, entropi og fri energi basert på varmekapasiteter og data for faseoverganger.
• Identifisere retningen for spontan endring ved hjelp av kriterier basert på fri energi og entropi.

Løsninger og blandinger

• Beskrive ideelle og ikke-ideelle løsninger og bruke Raoults og Henrys lover.
• Bruke aktivitet, aktivitetskoeffisienter, fugasitet og partielt molare størrelser i praktiske beregninger.
• Anvende Gibbs-Duhem-ligningen og forstå forutsetningene og begrensningene i vanlige løsningsmodeller.
• Bruke regulære og subregulære løsningsmodeller for å tolke og forutsi egenskaper i flytende og faste løsninger.

Kjemisk potensial og reaksjonslikevekter

• Relatere kjemisk potensial til stabilitet og til drivkraften for reaksjoner og faseoverganger.
• Vurdere reaksjonslikevekter ut fra standard fri energi data.
• Bruke Sieverts lov for gassløselighet i metaller og bruke interaksjonskoeffisienter i utspedde løsninger.

Fasediagrammer

• Anvende Gibbs’ fase­regel for å bestemme frihetsgrader og begrensninger i et fasesystem.
• Konstruere enkle binære fasediagrammer basert på termodynamiske modeller.
• Tolke énkomponents-, tokoponents- og trekomponents fasediagrammer og hente ut relevant informasjon.
• Kjenne igjen og beskrive fasegrenser, tie-lines, invariante reaksjoner og tre-fase-trekanter.
• Bruke spakregelen (lever rule) for å beregne fasefraksjoner og fasekomposisjoner.
• Tolke Ellingham-diagrammer og relatere disse til oksidasjon og selektiv reduksjon.

Sluttkarakteren er basert på én semestertest, som teller 30%, og en avsluttende skriftlig eksamen som teller 70%. Hjelpemiddelkode C ved begge delvurderinger: "C: Spesifiserte trykte og håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt."

Ved gjentak kan delvurderinger tas opp enkeltvis. Utsatt eksamen (kontinuasjon) i august kan bli endret fra skriftlig til muntlig eksamen.

Emnet undervises gjennom forelesninger og regneøvinger. HSC Chemistry brukes til å beregne termodynamiske data og til å undersøke likevekter. Relevant øvingsmateriale deles ut ukentlig.

Undervisningen gis på engelsk, og både semestertesten og eksamen er på engelsk. Studentene kan svare på engelsk eller norsk. Det totale arbeidsomfanget er om lag 200 timer.