PředmětyPředměty(verze: 878)
Předmět, akademický rok 2020/2021
  
Nerovnovážná termodynamika elektrochemie - NMMO660
Anglický název: Non-equilibrium thermodynamics of electrochemistry
Zajišťuje: Matematický ústav UK (32-MUUK)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2018
Semestr: letní
E-Kredity: 4
Rozsah, examinace: letní s.:2/1 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština, angličtina
Způsob výuky: prezenční
Další informace: http://www.karlin.mff.cuni.cz/~pavelka/elchem.html
Garant: RNDr. Michal Pavelka, Ph.D.
Třída: DS, matematické a počítačové modelování
M Mgr. MOD > Volitelné
Mat. modelování
Kategorizace předmětu: Matematika > Matematika, Algebra, Diferenciální rovnice, teorie potenciálu, Didaktika matematiky, Diskrétní matematika, Matematická ekonomie a ekonometrie, Předměty širšího základu, Finanční a pojistná matematika, Funkční analýza, Geometrie, Předměty obecného základu, , Reálná a komplexní analýza, Matematika, Matematické modelování ve fyzice, Numerická analýza, Optimalizace, Pravděpodobnost a statistika, Topologie a kategorie, Matematické modelování ve fyzice
Fyzika > Matematické a počítačové modelování ve fyzice
Anotace -
Poslední úprava: Mgr. Dalibor Šmíd, Ph.D. (24.04.2018)
Elektrochemie je disciplínou spojující transport hmoty a elektrického náboje. Je nezbytným nástrojem například pro popis baterií, palivových článků nebo elektrolyzérů. Cílem přednášky bude zformulovat základní rovnice popisující elektrochemické procesy pomocí nerovnovážné termodynamiky a demonstrovat některá jejich řešení.
Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: RNDr. Michal Pavelka, Ph.D. (11.06.2019)

Zápočet bude udělen za vypracování domácího úkolu. Na zkoušku je třeba základní porozumění probrané látce a důkladné porozumění domácímu úkolu.

Literatura -
Poslední úprava: RNDr. Michal Pavelka, Ph.D. (14.05.2019)

Michal Pavelka, Václav Klika and Miroslav Grmela. Multiscale Thermo-Dynamics, de Gruyter (Berlin), 2018

Pavelka, M., Klika, V., Vágner, P., Maršík, F., Generalization of Exergy Analysis, Applied Energy 137 (2015), pp. 158-172

Atkins, de Paula, Physical Chemistry, OUP Oxford; 9 edition, 2009

Kjelstrup, S. and Bedeaux, D., Non-equilibrium thermodynamics of heterogeneous systems, World Scientific 2008

Požadavky ke zkoušce -
Poslední úprava: RNDr. Michal Pavelka, Ph.D. (24.04.2018)

Podmínky zkoušky: Základní porozumnění probranému.

Podmínky zápočtu: Vyřešení domácí úlohy.

Sylabus -
Poslední úprava: Mgr. Dalibor Šmíd, Ph.D. (24.04.2018)

1) Shrnutí Maxwellových rovnic pro elektromagnetické pole, magnetizace, polarizace.

2) Shrnutí rovnic popisujících transport směsí v mechanické rovnováze (Maxwell-Stefanovy difuzní vztahy). Entropie a volná energie směsí. Produkce entropie.

3) Propojení rovnic pro elektromagnetické pole a difuzních rovnic. Objevení Lorentzovy síly, elektrochemického potenciálu, Maxwellova tenzoru napětí. Základní reologické chování směsi. Poissonova rovnice. Ohmům zákon, Nernst-Planck-Poissonovy rovnice, Fickův zákon.

4) Elektrochemické reakce. Butler-Volmerova rovnice. Rovnováha. Práce s elektrochemickými tabulkami, referenční chemické potenciály. Nernstův vztah pro napětí. Osmotický tlak, Donnanův potenciál, open-circuit voltage. Disociace a rovnovážná konstanta. Napětí vodíkového palivového článku a vanadové průtočné baterie.

6) Propojení transportních rovnic a elektrochemických reakcí. Popis vodíkového palivového článku.

7) Účinnost zařízení produkujícího elektrickou energii. Souvislost s produkcí entropie. Stabilita systému pomocí Braun-Le Chatelierova principu.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK