Διδάσκοντες: Δημήτριος Σιδηράς, Χριστίνα Γ. Σιοντόρου
Κωδικός Μαθήματος: ΤΕΦΥΣ01-2
Εξάμηνο: 1ο (Χειμερινό)
Απαιτούμενα:
Γλώσσα Διδασκαλίας: Ελληνικά
Αριθμός Ευρωπαϊκών Πιστωτικών Μονάδων (ECTS): 5,5

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ

Το μάθημα αποτελεί εισαγωγή στις φυσικές επιστήμες και τη βιομηχανική παραγωγή. Οι δεξιότητες που αναπτύσσονται μέσα στην τάξη ενισχύονται με μελέτες περίπτωσης και ασκήσεις. Το μάθημα αποτελείται από δύο (2) ενότητες που διδάσκονται παράλληλα: Ενότητα Α΄ και Ενότητα Β΄. Η Ενότητα Α΄ εισάγει τους φοιτητές/τριες στις βασικές έννοιες της χημικής βιομηχανικής παραγωγής, ενώ η Ενότητα Β΄ εισάγει τους φοιτητές/τριες στις βασικές έννοιες του διανυσματικού λογισμού και της κινηματικής.

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ

Το μάθημα αποτελεί εισαγωγή στις φυσικές επιστήμες, την επιστημονική μεθοδολογία και τη βιομηχανική παραγωγή. Οι δεξιότητες που αναπτύσσονται μέσα στην τάξη ενισχύονται με εργασίες και εργαστήρια. Το μάθημα αποτελείται από τρεις (3) ενότητες που διδάσκονται παράλληλα: τις θεωρητικές ενότητες Α΄ και Β΄ και το εργαστήριο. Οι θεωρητικές ενότητες εισάγουν τους φοιτητές/τριες στις βασικές έννοιες της χημικής βιομηχανικής παραγωγής (Α΄ ενότητα) και του διανυσματικού λογισμού και της κινηματικής (Β΄ ενότητα). Στο εργαστήριο, οι φοιτητές/τριες εξοικειώνονται με την πειραματική και υπολογιστική προσομοίωση αντιπροσωπευτικών θεμάτων του θεωρητικού μέρους.

ΣΤΟΧΟΙ & ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Κύριος στόχος του μαθήματος είναι να αποκτήσουν οι φοιτητές/τριες βασικές γνώσεις που θα τους βοηθήσουν στα τεχνολογικά μαθήματα του προγράμματος σπουδών του τμήματος. Ιδιαίτερα, το μάθημα επιδιώκει να εξοικειώσει τους/τις φοιτητές/τριες με: (α) βασικές αρχές και υπολογισμούς στη χημική μηχανική, (β) μεθόδους προσδιορισμού κρίσιμων παραμέτρων φυσικών και χημικών διεργασιών για τη διαμόρφωση υποδειγμάτων, (γ) εφαρμογή διανυσματικού λογισμού στην επίλυση προβλημάτων κινηματικής, (δ) βασικές γνώσεις στη καμπυλόγραμμη και την σχετική κίνηση.
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές/τριες θα είναι σε θέση:

  • Να επιλύουν προβλήματα ισοζυγίων μάζας σε φυσικές και χημικές διεργασίες
  • Να χρησιμοποιούν τις βασικές αρχές της χημικής θερμοδυναμικής και κινητικής
  • Να κατανοούν την έννοια της χημικής ισορροπίας και να επιλύουν σχετικά προβλήματα
  • Να περιγράφουν ηλεκτροχημικά συστήματα και να χρησιμοποιούν βασικές μεθόδους (υπολογιστικής και φυσικής προσομοίωσης) για τη μελέτη αυτών
  • Να αναλύουν δυναμικά συστήματα με τη χρήση διανυσματικού λογισμού
  • Να επιλύουν προβλήματα καμπυλόγραμμης και σχετικής κίνησης με ανάλυση διανυσμάτων
  • Να χρησιμοποιούν υποδείγματα (μοντέλα) για βασικές διεργασίες στη βιομηχανία

Τα εργαστήρια διεξάγονται στο Εργαστήριο Προσομοίωσης Βιομηχανικών Διεργασιών, με σκοπό την εξοικείωση των φοιτητών/τριών με τη θεματολογία του μαθήματος και την πρακτική τους εξάσκηση στη μοντελοποίηση βιομηχανικών διεργασιών, στην επεξεργασία αποτελεσμάτων και στη λήψη απόφασης με τεχνο-οικονομικά κριτήρια. Το λογισμικό που χρησιμοποιείται είναι το MS EXCEL ή κάποιο ισοδύναμο (Open Office, κλπ.), καθώς και εξειδικευμένο λογισμικό που αναπτύχθηκε για τις ανάγκες του Εργαστηρίου. Οι φοιτητές/τριες εκπαιδεύονται στα εργαστήρια με σύστημα εκ περιτροπής. Το πρόγραμμα των εργαστηρίων αναρτάται στην ιστοσελίδα του μαθήματος και στο eclass στην αρχή του εξαμήνου.
Επιπλέον, στο eclass αναρτώνται σε ηλεκτρονική μορφή άρθρα, οπτικοακουστικό υλικό διαλέξεων και διαδικτυακές διευθύνσεις για χρήσιμες πληροφορίες.

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

  • Βιβλίο [18549047]: Χημικές διεργασίες της χημικής τεχνολογίας, Σδούκος Α.Θ.,Πομώνης Φ. Ι.

ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ / ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗΣ

Για φοιτητές/τριες του 1ου έτους:

  • 60% από τις γραπτές εξετάσεις (20% Ενότητα Α’ + 40% Ενότητα Β’)
  • 40% από τον βαθμό του εργαστηρίου

Για φοιτητές/τριες παλαιοτέρων ετών:

  • 100% από τις γραπτές εξετάσεις (60% Ενότητα Α’ + 40% Ενότητα Β’)

Η εξεταστέα ύλη του μαθήματος ανακοινώνεται στο eclass μετά το τελευταίο μάθημα του εξαμήνου. Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται κατά 40% από τον βαθμό του εργαστηρίου και κατά 60% από τον βαθμό της γραπτής εξέτασης (20% από την Ενότητα Α΄ και 40% από την Ενότητα Β΄), δίωρης διάρκειας, στην εξεταστική περίοδο του χειμερινού εξαμήνου και, σε περίπτωση αποτυχίας, στην επαναληπτική εξεταστική περίοδο του Σεπτεμβρίου. Οι φοιτητές/τριες παλαιότερων ετών βαθμολογούνται κατά 100% από τον βαθμό της γραπτής εξέτασης (60% από την Ενότητα Α΄ και 40% από την Ενότητα Β΄).
Η γραπτή εξέταση περιλαμβάνει την επίλυση προβλημάτων/ασκήσεων και διεξάγεται με ανοικτά βιβλία.
Οι φοιτητές/τριες με ειδικές μαθησιακές δυσκολίες στην γραφή και στην ανάγνωση (όπως αυτές πιστοποιούνται και χαρακτηρίζονται από αρμόδιο φορέα) εξετάζονται βάσει της προβλεπόμενης από το Τμήμα διαδικασίας.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ & ΜΑΘΗΣΙΑΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ

Διδασκαλία: Διαλέξεις με σύγχρονα οπτικοακουστικά μέσα, υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας eclass
Εργαστηριακή εκπαίδευση: χρήση λογισμικού ανοικτής πρόσβασης για την επεξεργασία των αποτελεσμάτων, εξειδικευμένο λογισμικό που αναπτύχθηκε για τις ανάγκες του Εργαστηρίου
Επικοινωνία με τους φοιτητές: email, πλατφόρμα eclass

ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΟ ΠΛΑΝΟ

Το μάθημα περιλαμβάνει τις Ενότητες Α΄ και Β΄ και το Εργαστήριο.

Ενότητα Α΄: Βασικές έννοιες χημικής βιομηχανικής παραγωγής.

Εβδομάδα Περιεχόμενα Μαθήματος
Εισαγωγή: φυσικές και χημικές διεργασίες, διάλυμα, εκφράσεις συγκέντρωσης και περιεκτικότητας, αραίωση-συμπύκνωση διαλυμάτων, ανάμιξη διαλυμάτων.
Χημικές αντιδράσεις: ομογενή και ετερογενή συστήματα, θεωρία συγκρούσεων, στοιχειομετρικοί συντελεστές, απλές αντιδράσεις, συνολική αντίδραση, ενδόθερμες και εξώθερμες αντιδράσεις.
Χημική κινητική: ρυθμός μετατροπής πρώτων υλών σε προϊόντα, αντιδράσεις 1ης τάξης, συνάρτηση ταχύτητας, σταθερά ταχύτητας αντίδρασης.
Κατάλυση και ενεργειακή βελτιστοποίηση: κινητική εξίσωση, εξίσωση Arrhenius, ενέργεια ενεργοποίησης.
Δυναμικό υδρογόνου (pH) υδατικών διαλυμάτων: αυτοδιάσταση του νερού, pH και pΟΗ, κλίμακα pH.
Χημική ισορροπία: μονόδρομες και αμφίδρομες αντιδράσεις, απόδοση αντίδρασης, σταθερά ισορροπίας.
Χημική ισορροπία και οικονομοτεχνική βελτιστοποίηση.
Ισοζύγιο μάζας: γενική μορφή ισοζυγίου, διαμόρφωση εξισώσεων, επίλυση συστημάτων.
Εφαρμογές ισοζυγίων μάζας σε απλά και σύνθετα συστήματα χωρίς και με χημικές αντιδράσεις.
10η Ηλεκτροχημεία: ηλεκτροδιαλυτική τάση μετάλλων, ηλεκτροχημικές αντιδράσεις, ηλεκτρόλυση, νόμοι Faraday.
11η Διάβρωση: το φαινόμενο της διάβρωσης, χημικές αντιδράσεις, διαμόρφωση υποδειγμάτων, αντιδιαβρωτική προστασία μεταλλικών επιφανειών.
12η Θερμοδυναμική μελέτη των χημικών αντιδράσεων: θερμότητα χημικής αντίδρασης, νόμος Lavoiser-Laplace, νόμος Hess, θερμότητα σχηματισμού των σωμάτων, καύση.
13η Επαναληπτικές ασκήσεις.

Ενότητα Β΄: Διανυσματικός λογισμός, Δυναμική υλικού σημείου και Κινηματική.

Εβδομάδα Περιεχόμενα Μαθήματος
Βασικές αρχές διανυσματικού λογισμού: διάνυσμα, βαθμωτά μεγέθη, είδη διανυσμάτων.
Σύνθεση (πρόσθεση) και αφαίρεση διανυσμάτων, ισότητα διανυσμάτων, παραδείγματα και ασκήσεις.
Ανάλυση διανυσμάτων, παραδείγματα και ασκήσεις.
Εσωτερικό, εξωτερικό και μεικτό γινόμενο διανυσμάτων, προβολή διανύσματος.
Σύνθετες εφαρμογές διανυσματικού λογισμού.
Δυναμική: εισαγωγικές έννοιες κινηματικής.
Παραδείγματα και εφαρμογές κινηματικής.
Κίνηση στερεού σώματος, εξισώσεις μεταφορικής κίνησης.
Ταχύτητα και επιτάχυνση, εφαρμογές στην ευθύγραμμη και κυκλική κίνηση.
10η Ταχύτητα και επιτάχυνση, εφαρμογές στην καμπυλόγραμμη κίνηση.
11η Σχετική κίνηση: παραδείγματα και εφαρμογές.
12η Σύνθετες εφαρμογές.
13η Επαναληπτικές ασκήσεις.

Εργαστήριο: Προσομοίωση και βελτιστοποίηση διεργασιών με χρήση φυσικών προσομοιωτών στο Εργαστήριο Προσομοίωσης Βιομηχανικών Διεργασιών.

Εβδομάδα Περιεχόμενα Εργαστηριακού Μαθήματος
Μέτρηση θερμογόνου δύναμης προϊόντων βιομάζας.
10η Βελτιστοποίηση προσρόφησης σε συνθήκες ασυνεχούς λειτουργίας.
11η Ηλεκτροχημική ανάκτηση μετάλλων – Επιμετάλλωση.
12η Ποιοτικός έλεγχος και εξουδετέρωση αποβλήτων.
13η Αναπλήρωση εργαστηριακών μαθημάτων.

Ξεκινήστε να γράφετε και πατήστε Enter για να αναζητήσετε