PředmětyPředměty(verze: 853)
Předmět, akademický rok 2019/2020
  
Klasické experimenty fyzikální chemie z pohledu počítačových simulací - M403021
Anglický název: Experiments of Physical Chemistry in Light of Computer Simulations
Zajišťuje: Ústav fyzikální chemie (403)
Platnost: od 2019
Semestr: zimní
Body: zimní s.:3
E-Kredity: zimní s.:3
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
Rozsah, examinace: zimní s.:0/3 KZ [hodiny/týden]
Počet míst: neurčen / neurčen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh: navazující magisterské
Poznámka: předmět je možno zapsat mimo plán
povolen pro zápis po webu
Garant: Heyda Jan RNDr. Mgr. Ph.D.
Záměnnost : N403049
Anotace
Poslední úprava: Heyda Jan RNDr. Mgr. Ph.D. (15.02.2018)
Cílem předmětu je návrh mikroskopických teoretických modelů, které umožňují propojení klasických experimentů a počítačových simulací. Vybraná témata budou ilustrována na současných publikacích ve fyzikálně-chemických impaktovaných časopisech. Aparát statistické termodynamiky a techniky molekulárně dynamických simulací budou využity pro termodynamický popis systémů a jejich dynamiku. Kromě atomárních simulací se budeme věnovat i návrhu zhrubených, coarse-grained (CG) modelů, a provedeme srovnání s klasickými mean-field teoriemi (Flory, Debye-Hückel, Kramersova teorie). Nedílnou součástí předmětu jsou samostatné studentské projekty na zvolené téma, kde budou studenti pracovat s konkrétními teoretickými modely, probíranými v přednáškách.
Výstupy studia předmětu
Poslední úprava: Heyda Jan RNDr. Mgr. Ph.D. (15.02.2018)

Studenti se naučí navrhnout teoretické modely a vhodné počítačové simulace popisující klasické termodynamické a spektroskopické experimenty. Díky aktivní práci se současnou literaturou získají studenti přehled o aktuálních výzvách v oblasti teoretické fyzikální chemie. Předmět je zakončen prezentacemi samostatných studentských projektů, jejichž součástí bude návrh modelu, popis použitého teoretického aparátu a navržení postupu a případná realizace řešení.

Literatura
Poslední úprava: Heyda Jan RNDr. Mgr. Ph.D. (15.02.2018)

[1] D. Frenkel, B. Smit, Understanding Molecular Simulation, From Algorithms to Applications, Academic Press, 2nd Edition (2001)

[2] J.-P. Hansen, I.R. McDonald, Theory of Simple Liquids, Academic Press, 4th Edition (2013)

[3] P. E. Smith, E. Matteoni, et al., Fluctuation Theory of Solutions, CRC Press (2013)

[4] P. E. Smith et al., Chemical Potential Derivatives and Preferential Interaction Parameters in Biological Systems from Kirkwood-Buff Theory, Biophysical Journal, (2006), 91, 849-856.

[5] M. Rubinstein,‎ R. H. Colby, Polymer Physics, Oxford University Press, 1st Edition (2003)

[6] Publikace mezinárodních časopisů (výběr dle probíraných témat)

Studijní opory
Poslední úprava: Heyda Jan RNDr. Mgr. Ph.D. (02.03.2018)

Vyučující provede výběr publikací z mezinárodních časopisů a monografií na základě probíraných témat.

https://janheyda.wordpress.com/teaching/mdsimexp/

Sylabus
Poslední úprava: Heyda Jan RNDr. Mgr. Ph.D. (15.02.2018)

1) Úvod do počítačových simulací

2) Úvod do statistické termodynamiky a využití v analýze dat z počítačových simulací

3) Termodynamika binárních a ternárních roztoků – určení aktivitních koeficientů, vysolovací konstanty

4) Výpočet Kirkwood-Buffových integrálů z experimentálních dat

5) Metody výpočtu hydratační energie

6) Termodynamika roztoků (kalorimetrie)

7) Výpočet kinetických konstant z molekulárně dynamických simulací a z experimentálních dat

8) Metody určení reakční koordináty

9) Vliv kvality rozpouštědla na vlastnosti polymerů (hydratace, sorpce)

10) Vliv kvality rozpouštědla na vlastnosti gelů (sorpce, botnání)

11) Prezentace studentských projektů

12) Prezentace studentských projektů

13) Prezentace studentských projektů

14) Otevřená diskuze

Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: Řehák Karel doc. Ing. CSc. (02.03.2018)

Získání zápočtu (splnění výpočetní části)

Vypracování individuálního projektu.

Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Práce na individuálním projektu 1,5 42
Účast na seminářích 1,5 42
3 / 3 84 / 84
Hodnocení studenta
Forma Váha
Aktivní účast na výuce 10
Obhajoba individuálního projektu 50
Průběžné a zápočtové testy 40

 
VŠCHT Praha