pl en
pl
Fizyka chemiczna układów zdyspergowanych
Karta przedmiotu

Informacje podstawowe

Kierunek studiów
Inżynieria procesów przemysłowych
Specjalność/ścieżka
-
Jednostka organizacyjna
Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska
Poziom studiów
studia pierwszego stopnia (inżynier)
Forma studiów
studia stacjonarne
Profil studiów
ogólnoakademicki
Cykl dydaktyczny
2026/27
Kod przedmiotu
Język wykładowy
polski
Obligatoryjność
Przedmioty do wyboru
Blok zajęciowy
Przedmioty kierunkowe
Przedmiot powiązany z badaniami naukowymi
Tak
Kierownik przedmiotu
Piotr Owczarz
Prowadzący zajęcia
Piotr Owczarz, Anna Rył, Bertrand Jóźwiak, Mariola Błaszczyk
Okres
Semestr 6
Forma weryfikacji efektów uczenia się
Zaliczenie na ocenę

Rodzaj i godziny zajęć
  • Wykład: 25
  • Seminarium: 15
  • Zajęcia laboratoryjne: 20
Liczba punktów ECTS
4

Wymagania wstępne

Znajomość Matematyki I, Fizyki I, Mechaniki Płynów, Chemia fizyczna i Termodynamika

Efekty uczenia się

Kod Efekty uczenia się Szczegółowe wskaźniki osiągnięcia efektów
1IPP2 Posiada wiedzę w zakresie kluczowych procesów inżynierii chemicznej i procesowej, obejmującą: (1) mechanizmy wymiany pędu, ciepła i masy oraz ich zastosowanie w operacjach jednostkowych i aparatach procesowych; (2) zasady bilansowania masy, energii i pędu w procesach technologicznych; (3) procesy rozdzielania, separacji i oczyszczania produktów; (4) podstawy inżynierii reakcji chemicznych i biochemicznych.

1IPP2.1 Wyjaśnia mechanizmy wymiany pędu, ciepła i masy oraz opisuje ich rolę w podstawowych operacjach jednostkowych i aparatach procesowych.


1IPP4 Stosuje analityczne i krytyczne myślenie do identyfikacji, formułowania oraz rozwiązywania złożonych i nietypowych problemów inżynierskich związanych z procesami przemysłowymi i instalacjami procesowymi, dobierając adekwatne metody obliczeniowe, technologiczne i organizacyjne.

1IPP4.2 Wybiera i stosuje adekwatne metody obliczeniowe oraz narzędzia inżynierskie (np. bilanse, podstawowe modele transportu, analizy przepływowe) do oceny funkcjonowania procesu.


Treści programowe

Podstawy fizyki chemicznej układów zdyspergowanych, obejmujące koloidy, emulsje, zawiesiny oraz mechanizmy ich stabilizacji. Kurs wprowadza do analizy właściwości fizykochemicznych i zachowania układów dyspersyjnych w procesach inżynierii chemicznej i procesowej.

Informacje rozszerzone

Szczegółowe treści przedmiotowe
Lp. Szczegółowe treści przedmiotowe Rodzaj zajęć
1.

Termodynamika roztworów i układów zdyspergowanych. Podział układów zdyspergowanych wg wielkości fazy rozproszonej. Termodynamiczne warunki stabilności układów zdyspergowanych. Równowagi fizykochemiczne w roztworach.

Wykład
2.

Materia miękka (soft matter) – definicje, dyspersje polimerów i biopolimerów, przemiana fazowa II rodzaju – żelowanie, emulsje. Fizykochemia powierzchni międzyfazowych i oddziaływań cząstka fazy zdyspergowanej rozpuszczalnik, potencjał Zeta.

Wykład
3.

Fizykochemia dyspersji łańcuchów polimerowych, zależność rozwinięcia łańcucha od obecności elektrolitów, promień żyracji, hydrożel.

Wykład
4.

Reologiczne metody charakteryzowania układów zdyspergowanych: metody pomiarów reologicznych, testy deformacji i odbudowy struktury, wyznaczenie właściwości reologicznych, teoria DLVO itp..

Wykład
5.

Charakterystyka układów zdyspergowanych z wykorzystaniem analizy obrazów rozpraszania światła. Podstawy teoretyczne fizyki rozpraszania światła na cząstkach zdysper-gowanych, metody SLS, DLS, SALS itp. Wyznaczanie wielkości cząstek, wyznaczanie masy cząsteczkowej – wykreślanie Zimma, turbidymetria – kinetyka rozdziału faz, mikroreologia optyczna pomiar ruchliwości znaczników, pomiar potencjału Zeta.

Wykład
6.

Badanie stabilności układów i wielkości cząstek w skali nano – pomiary potencjału zeta;

Zajęcia laboratoryjne
7.

Wyznaczenie makroskopowej charakterystyki reologicznej układów sprężystolepkich – pomiary rotacyjne i oscylacyjne, zmienna amplituda lub częstość oscylacji;

Zajęcia laboratoryjne
8.

Wyznaczenie energii oddziaływań międzycząsteczkowych w układach zdyspergowanych, teoria DLVO;

Zajęcia laboratoryjne
9.

Wyznaczenie promienia żyracji metodą wykreślania Zimma – SALS;

Zajęcia laboratoryjne
10.

Wyznaczenie parametrów punktu żelowania i kinetyki tej przemiany; • wyznaczenie kinetyki rozdziału faz za pomocą pomiarów DWS, destabilizacja układów koloidalnych, zawiesin i emulsji.

Zajęcia laboratoryjne
11.

Analiza procesów przemysłowych połączona ze identyfikacją występujących w nich układach zdyspergowanych. Przygotowanie prezentacji związanej z procesem przemysłowym stabilnością emulsji, żeli, zoli, przemian fazowych oraz metodyką wyznaczania parametrów procesowych. Charakterystyka produktów przemysłowych z uwzględnieniem zagadnień normalizacji i jakości. Dyskusja w trakcie seminarium.

Seminarium
Metody i techniki prowadzenia zajęć, warunki zaliczenia
Rodzaj zajęć Metody i techniki prowadzenia zajęć Warunki zaliczenia
Wykład Wykład

Kolokwium pisemne z wykładu. Warunkiem zaliczenia jest otrzymanie pozytywnej oceny tj. uzyskanie minimum 60% możliwych do uzyskania punktów.

Seminarium Prezentacja multimedialna, Dyskusja, Wzajemne ocenianie, Praca z tekstem przewodnim/materiałem źródłowym

Uzyskanie pozytywnej oceny wymaga:
• przedstawienie prezentacji multimedialnej/referatu na zadany temat 60% oceny z seminarium
• aktywnego udziału w dyskusji na temat wystąpień innych Studentów weryfikowanego przez nauczyciela akademickiego - 40% oceny z seminarium

Zajęcia laboratoryjne Praca z tekstem przewodnim/materiałem źródłowym, Ćwiczenia laboratoryjne/komputerowe

Warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnej oceny:
• z zaliczenia ustnego dla wszystkich wykonywanych ćwiczeń laboratoryjnych. Uśredniona ocena z kolokwiów ustnych stanowi 20% oceny końcowej z przedmiotu (66% oceny z laboratorium);
• otrzymanie pozytywnej oceny ze sprawozdania  merytorycznego wykonanego w grupach  laboratoryjnych - 10% oceny końcowej z przedmiotu (34% oceny z laboratorium), prowadzący może zróżnicować końcowe oceny ze sprawozdania biorąc pod uwagę bieżąca obserwacja pracy Studenta(ki) podczas zajęć laboratoryjnych m.in. aktywnego
udziału w zajęciach laboratoryjnych i udział w opracowaniu wyników.

Narzędzia weryfikacji, udział w ocenie końcowej
Rodzaj zajęć Narzędzia weryfikacji i udział w ocenie końcowej
Wykład Zaliczenie pisemne: 40%
Seminarium Prezentacja mulimedialna: 30%
Zajęcia laboratoryjne Raport: 10%
Zaliczenie ustne: 20%
Weryfikacja efektów
Szczegółowe wskaźniki osiągnięcia efektów Kryteria weryfikacji Narzędzie weryfikacji
(rodzaj zajęć)
1IPP2.1

Uzyskanie pozytywnej oceny wymaga aby student potrafił:

  • Definiować podstawowe wielkości i pojęcia termodynamiki roztworów, zna podział układów zdyspergowanych i warunki ich stabilności;
  • Potrafi zdefiniować podstawowe pojęcia i definicje materii miękkiej, podzielić procesy
    przemiany fazowej, żelowania jako przemiany;
  • Charakteryzować pojęcia powierzchni międzyfazowych i oddziaływań cząstka fazy zdyspergowanej rozpuszczalnik, potencjał Zeta oraz dyspersji łańcuchów polimerowych, zależności rozwinięcia łańcucha od obecności elektrolitów, promień żyracji, hydrożel;
  • Znać podstawowe pojęcia reologii i reometrii oraz metody pomiarów reologicznych i
    interpretacji ich wyników;
  • Zdefiniować, charakteryzować i przedstawić podstawowe metody charakterystyki układów zdyspergowanych z pomocą analizy obrazów uzyskanych na drodze rozproszenia światła monochromatycznego.
Zaliczenie pisemne (Wykład), Raport (Zajęcia laboratoryjne), Prezentacja mulimedialna (Seminarium)
1IPP4.2

Opracowanie wyników badań
Ocena pozytywna, gdy student:
• potrafi pracować w grupie i poprzez wspólną dyskusję interpretuje wyniki w odniesieniu do celu i hipotezy oraz wskazuje ich znaczenie;
• bierze czynny udział w wykonywaniu zajęć
laboratoryjnych oraz podczas opracowania otrzymanych wyników i wykonywaniu
sprawozdania - na podstawie obserwacji prowadzącego

Zaliczenie ustne (Zajęcia laboratoryjne), Raport (Zajęcia laboratoryjne)

Literatura

Obowiązkowa
  1. P. Owczarz, Inżynieria układów chitozanowych wrażliwych na zmianę temperatury, Politechnika Łodzka, 2019
  2. Literatura przedmiotu i instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych
Dodatkowa
  1. De Kee D., Chhabra R.P., Transport processes in bubble, drops and particles, Taylor&Francis, London 2002
  2. Faghri A., Zhang Y., Transport phenomena in multiphase system, Elsevier, Amsterdam 2006

Badania i publikacje

  1. P. Owczarz, Inżynieria układów chitozanowych wrażliwych na zmianę temperatury, Politechnika
    Łodzka, 2019
  2. Owczarz, P., Ziółkowski, P., Modrzejewska, Z., Kuberski, S., & Dziubiński, M. (2018). Rheo-kinetic study of sol-gel phase transition of chitosan colloidal systems. Polymers, 10(1), 47.
  3. Rył, A., & Owczarz, P. (2020). Injectability of thermosensitive, low-concentrated chitosan colloids as flow phenomenon through the capillary under high shear rate conditions. Polymers, 12(10), 2260.
  4. Rył, A., & Owczarz, P. (2021). Thermoinduced aggegation of chitosan systems in perikinetic and orthokinetic regimes. Carbohydrate polymers, 255, 117377.

Rozliczenie punktów ECTS

Forma aktywności studenta Średnia liczba godzin* przeznaczonych na zrealizowane aktywności
Wykład 25
Seminarium 15
Zajęcia laboratoryjne 20
Przygotowanie referatu 15
Udział w pisemnych lub praktycznych formach weryfikacji 2
Analiza literatury 15
Przygotowanie do laboratorium 10
Przygotowanie do testu 10
Udział w konsultacjach 5
Łączny nakład pracy studenta
Liczba godzin
117
Liczba godzin kontaktowych
Liczba godzin
60
Liczba punktów ECTS
ECTS
4

* godzina (lekcyjna) oznacza 45 minut