Министерство образования РФ Пермский государственный технический университет Утверждаю

1
Министерство образования РФ
Пермский государственный технический университет
Утверждаю
Проректор по учебной работе
___________ Н.Н.Матушкин
“____”_____________ 2001__г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Применение ЭВМ в физико-химических расчетах»
Направление: 550800 -Химическая технология и биотехнология,
Специальность: 250200 -Химическая технология неорганических веществ
Факультет: химико - технологический
Кафедра: Технологии неорганических веществ
Курс: 3
Семестры: 5
Трудоёмкость: 100 часов
Аудиторные занятия: 51 час
В том числе:
лекции 25 часов
лабораторные занятия 26 часов
Самостоятельная работа: 49 часов
Виды контроля: зачет
5 семестр
Пермь, 2001 г.
2
Программа разработана в соответствии с государственными требованиями к
минимуму содержания и уровню подготовки специалистов по направлению
550800 -
Химическая технология и биотехнология, специальности 250200 – Химическая технология
неорганических веществ.
Данная дисциплина является дисциплиной по выбору цикла ЕН учебного плана.
Программу составил:
д.т.н., профессор
Островский С.В.
Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры
«Технологии неорганических веществ»
“_____” _________________ 2001 г.
Заведующий кафедрой :
д.т.н., профессор
Островский С.В.
3
1. Цели и задачи дисциплины, её место в учебном процессе
1.1. Цель преподавания дисциплины
Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с задачами
физической химии, требующими для своего решения применения ЭВМ, изучение методов и
формирование навыков решения физико-химических задач с использованием ЭВМ.
Курс преследует также цели закрепления навыков и умений, полученных студентами
при изучении дисциплины "Информатика".
1.2. Задачи изучения дисциплины
Предметом изучения данной дисциплины являются следующие объекты:
- равновесие химических процессов;
-термодинамика химических процессов;
-кинетика химических процессов;
Программа изучения дисциплины должна обеспечить приобретение знаний, умений и
навыков в соответствии с государственным образовательным стандартом по направлению
550800-Химическая технология и биотехнология для специальности 250200-Химическая
технология неорганических веществ.
В результате изучения дисциплины студент должен:
-знать
круг
задач
физической
химии,
которые
могут
быть
решены
с
привлечением ЭВМ;
-уметь выбирать для проведения физико-химических расчетов подходящие
вычислительные математические методы;
-знать
алгоритмы
реализации
математических
методов
для
физико-
химических расчетов;
-иметь навыки решения основных физико-химических задач с применением
персональной ЭВМ.
4
2. Содержание дисциплины
2.1. Наименование тем, их содержание, объём в часах лекционных занятий
(общий объем 25 часов)
2.1.1. Решение задач химической термодинамики с применением ЭВМ (10 часов).
Анализ стехиометрии сложных химических процессов (3 часа). Расчет равновесия
одной химической реакции (3 часа). Расчет сложного химического равновесия (4 часа).
2.1.2. Решение прямой задачи химической кинетики (5 часов).
Постановка задачи и обзор методов решения (2 часа). Алгоритмы решения прямой
задачи кинетики (3 часа).
2.1.3. Решение обратной задачи кинетики (10 часов).
Постановка обратной задачи кинетики (2 часа). Методы оптимизации кинетической
модели в случае одного кинетического параметра (3 часа). Методы оптимизации
кинетической модели в случае нескольких кинетических параметров (5 часов).
2.2. Перечень лабораторных работ (26 часов)
2.2.1. Решение задач химической термодинамики (10 часов).
Расчет
количества
независимых
химических
реакций,
стехиометрические
расчеты (3 часа). Расчет равновесного состава в случае одной реакции (3 часа). Расчет
равновесного состава при протекании двух и более химических реакций (4 часа).
2.2.2. Решение прямой задачи кинетики (6 часов).
Решение
системы
кинетических
дифференциальных
уравнений
методом
Эйлера (3 часа). Решение системы кинетических дифференциальных уравнений методом
Эйлера с уточнением решения методом Рунге (3 часа).
2.2.3. Решение обратной задачи кинетики (10 часов).
Расчет кинетической константы методом золотого сечения (4 часа). Расчет
кинетической константы методом Ньютона (3 часа). Расчет кинетических параметров
методом сопряженных градиентов (3 часа).
2.3. Самостоятельная работа студентов (49 часов)
Самостоятельная работа предусматривает оформление отчета по лабораторным
работам с ипользованием прграммного продукта Microsoft Word 97.
5
3. Учебно-методические материалы
Литература основная
1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учеб. для вузов/ Под
ред. А.Г. Стромберг. - 3-е изд., исп. и доп. - М.: Высш. шк., 1999.–527с.
2. Кудряшов И.В., Каретников Г.С. Сборник примеров и задач по физической химии:
Учеб. пособие для вузов. -6-е изд., перераб. и доп. - М: Высш. шк., 1991.- 527с.
3. Жуковицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия: Учеб. для вузов. - 5-е изд.,
стер. - М.: Металлургия, 2001.-687с.
4. Турчак Л.И. Основы численных методов: Учеб. пособие для вузов/ Под ред.
В.В. Щенникова.–М.: Наука, 1987.–320с.
5. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс.–М.: Радио и связь, 1988.–128с.
Литература дополнительная
1. Евсеев А.М., Николаева Л.С. Математическое моделирование химических
равновесий.–М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988.–192с.
2. Безденежных А.А. Инженерные методы составления уравнений скоростей реакций и
расчета кинетических констант.–Л.: Химия, 1973.–256с.
3. Степанова Н.Ф., Ерлыкина М.Е., Филиппов Г.Г. Методы линейной алгебры в
физической химии.–М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976.–359с.
4. Бахвалов Н.С. и др. Численные методы в задачах и упражнениях: Учеб. пособие для
вузов/ Бахвалов Н.С., Лапин А.В., Чижонков Е.В. - М.: Высш. шк., 2000.-190с.