Фізика рідкого стану
Спеціальність: Прикладна фізика та наноматеріали
Код дисципліни: 6.105.01.E.051
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Прикладна фізика і наноматеріалознавство
Лектор: доцент Лаба Ганна Петрівна
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у студентів необхідних
компетентностей:
ІНТ. Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми під час професійної діяльності у галузі прикладної фізики та наноматеріалів або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів прикладної фізики, і характеризуються комплексністю та невизначеністю умов.
загальні компетентності:
ЗК5. Набуття гнучкого способу мислення, який дає можливість зрозуміти й розв’язати проблеми та задачі, зберігаючи при цьому критичне відношення до усталених наукових концепцій;
ЗК 7. Уміння проводити дослідження на відповідному рівні, мати дослідницькі навички, що виявляються у здатності формувати (роблячи презентації, або представляючи звіти) нові продукти в галузі прикладної фізики, вибирати належні напрями і відповідні методи для їх реалізації, беручи до уваги наявні ресурси;
ЗК9. Знання та розуміння предметної області та розуміння фаху;
фахові компетентності:
ФК2. Знання і розуміння сучасних наукових теорій і методів, та вміння їх ефективно застосовувати для синтезу та аналізу наноматеріалів та вирішення задач прикладної фізики;
фахові компетентності професійного спрямування:
ФКС1.1. Здатність проводити комплексні дослідження, яка включає розуміння і знання
відомих фізичних властивостей об’єкта дослідження та фізико-хімічних явищ в технологічних процесах;
ФКС1.4. Здатність розробити схему технологічного процесу, послідовність його виконання та параметри режимів, визначити перелік технологічного устаткування, необхідного для реалізації процесу.
Результати навчання: – знати основи вчення про фазові рівноваги та фазові переходи, основні характеристики розчинів та закони, якими вони описуються, мати основні поняття про структурні особливості речових із ближнім порядком, електричні, магнітні та оптичні властивості рідин, рідких кристалів, полімерів;
– вміти розраховувати концентрації розчинів, умови фазової рівноваги у гетерогенних та гомогенних системах, визначати теплові, електричні та магнітні властивості рідин, наявність різних фаз та фазових переходів у рідких кристалах, використати особливості рідкого стану при дослідженні та синтезі нових матеріалів та сполук.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: • Загальна фізика,
• Загальна хімія.
• Фізика твердого тіла
Короткий зміст навчальної програми: Молекулярні сили. Поляризація і рефракція. Фазова рівновага. Вчення про розчини. Однокомпонентні, двокомпонентні та багатокомпонентні системи. В’язкість рідин. Дифузія в рідинах. Електричні та магнітні властивості рідин. Рідкі кристали. Розчини полімерів. Сучасні технології та рідкий стан речовини.
Опис: 1 Будова та властивості речовини. Молекулярні сили. Вступ до курсу. Будова речовини: порівняльна характеристика. Залежність молекулярних сил взаємодії від відстані. Основні фізичні властивості рідкого стану.
2. Фазова рівновага. Основні поняття. Умови термодинамічної рівноваги фаз. Принцип неперервності і принцип відповідності. Правило фаз Гіббса.
3. Вчення про розчини. Способи представлення складу багатокомпонентних систем. Вчення про парціальні мольні величини. Рівняння ГіббсаДюгема. Розчини електролітів і неелектролітів. Дисоціація. Ізотонічний коефіцієнт Вант-Гоффа.
4. Однокомпонентні, двокомпонентні та багатокомпонентні системи. Діаграми стану. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса. Розчинність твердих тіл в рідинах. Рівняння Шредера. Рівновага пара-розчин. Закон Рауля. Колллігативні властивості розчинів. Розчинність газів у рідинах. Закон Генрі. Ідеальні та неідеальні розчини. Закони Гіббса-Коновалова.
5. Структурні властивості рідин. Структура нормальних рідин. Особливі Властивості рідкої води. Методи моделювання та експериментального вивчення структури рідин.
6. В’язкість рідин. Дифузія у рідинах. Вакансії і вільний об’єм у рідинах. Теорія в’язкості Ейрінга. В’язкість розчинів електролітів. Дифузія електролітів. Дифузія неелектролітів. Дифузія у сумішах. Самодифузія і трас серна дифузія. Дифузія електронів.
7. Електричні та магнітні властивості рідин. Електропровідність, числа переносу та іонна рухливість. Основи теорії електропровідності. Теорія Дебая-Хюккеля-Онзагера. Граничний закон. Дисперсія провідності. Вплив магнітного поля на рідини. Вплив магнітного поля на електропровідність. Температурна залежність електропровідності рідин.
8. Рідкі кристали. Класифікація рідких кристалів. Нематичні рідкі кристали. Холестеричні рідкі кристали. Смектичні рідкокристалічні фази. Фазові переходи у рідких кристалах. Теорія Ландау-де Жена. Анізотропія електричних і магнітних властивостей рідких ристалів. Переходи Фредерікса.
9. Розчини полімерів. Молекула полімерів у розчині. Молекула ДНК у розчині. Діаграми розчинності полімерів. Гелі полімерів.
10. Сучасні технології та рідкий стан речовини. Нанотехнології та «м’яка матерія». Електроліти сучасної автономної енергетики.
Методи та критерії оцінювання: • захист лабораторних робіт, усне опитування, самостійні й контрольні роботи (45%)
• підсумковий контроль (55 %, контрольний захід): письмово-усна форма (55%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Порядок та критерії виставляння балів та оцінок
Теоретичні питання мають на меті перевірку навичок студентів щодо розуміння теоретичного матеріалу. Відповідь по можливості має бути повною та аргументованою.
• Максимальну кількість балів (мкб) за питання отримує студент, що повністю висвітлив питання;
• 70-90 % від мкб – питання в цілому висвітлене, але є незначні неточності або інші недоліки;
• 50-70 % від мкб – відповідь на питання дано не в повному обсязі і/або є суттєві помилки;
• 30-50 % від мкб– зроблена спроба відповісти на питання, але зроблено грубі помилки і/або питання в цілому не висвітлене. Такої ж оцінки заслуговуватиме студент, якщо він робить неправильні висновки на основі логічних припущень, що містять правильні міркування;
• 10-30 % від мкб– зроблена невдала спроба відповісти на питання, лише окремі міркування і /або формули є вірними;
• 0 балів – жодна з записаних формул не має стосунку до даного питання, всі міркування є помилковими, або цілковито відсутні.
Задачі мають на меті перевірку навичок студентів у практичному розв’язуванні фізичних
задач. Задачі потрібно розв’язати з максимально можливим поясненням і, якщо в цьому є потреба, з рисунком.
• максимальну кількість балів (мкб) отримує студент, що повністю розв’язав задачу;
• 70-90 % від мкб виставляється за розв’язану задачу, в якій є незначні неточності;
• 50-70 % від мкб – при розв’язанні допущено помилку(и), що вплинуло на результат, але підхід до розв’язання був правильним;
• 30-50 % від мкб – зроблена спроба розв’язати задачу, але зроблено грубі помилки і результат невірний;
• 10-30 % від мкб – зроблена невдала спроба розв’язати задачу і записано одна або кілька правильних формул, що мають відношення до даної задачі;
• 0 балів – жодна з записаних формул не має відношення до даної задачі, або студент навіть не зробив спроби розв’язати запропоновану задачу.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Антонченко В.Я., Давыдов А.С., Ильин В.В. Основы физики воды. К.: Наук.думка, 1991.
2. Костржицький А.I., Калінков О.Ю, Тіщенко В.М., Берегова О.М. Фізична та колоїдна хімія. Київ, Центр учбової літератури, 2008.
3. Юхновский И.Р., Курыляк И.И. Электролиты. Киев: Наук.думка, 1988.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).