Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (S2)
specjalność: Inżynieria bioprocesowa

Sylabus przedmiotu Modelowanie i symulacja w mezo i molekularnej skali:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Inżynieria chemiczna i procesowa
Forma studiów studia stacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów nauk technicznych, studiów inżynierskich
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Modelowanie i symulacja w mezo i molekularnej skali
Specjalność Informatyka procesowa
Jednostka prowadząca Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesów Ochrony Środowiska
Nauczyciel odpowiedzialny Józef Nastaj <Jozef.Nastaj@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Bogdan Ambrożek <Bogdan.Ambrozek@zut.edu.pl>, Konrad Witkiewicz <Konrad.Witkiewicz@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
ćwiczenia audytoryjneA1 30 2,00,41zaliczenie
wykładyW1 15 1,00,59zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Znajomość matematyki na poziomie podstawowym.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z podstawowymi zasadami modelowania w mezo- i molekularnej skali.
C-2Ukształtowanie umiejętności rozwiązywania podstawowych zagadnień z dziedziny modelowania i symulacji w mezo i molekularnej skali.
C-3Uświadomienie konieczności ciągłego doskonalenia w dziedziny modelowania i symulacji w mezo i molekularnej skali.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
ćwiczenia audytoryjne
T-A-1Wybrane praktyczne metody symulacji komputerowej. Zastosowanie praktyczne zaawansowanych metod matematycznych i numerycznych stosowanych w modelowaniu w skali mezo i molekularnej.12
T-A-2Symulacja wybranych układów: równowaga i kinetyka adsorpcjiw skali mikro i makroskopowej, symulacja właściwości termofizycznych w skali molekularnej.10
T-A-3Wybrane programy narzędziowe w zastosowane do modelowania w skali mikro i mezomolekularnej.8
30
wykłady
T-W-1Teoretyczne i obliczeniowe aspekty modelowania w skali mezo- i molekularnej. Podstawowe pojęcia. Metody symulacji komputerowej Zaawansowane metody matematyczne i numeryczne stosowane przy modelowaniu w skali mezo i molekularnej.5
T-W-2Symulacja molekularna za pomocą zaawansowanych metod Monte Carlo. Kinetyka i równowaga adsorpcji na poziomie mikro i makroskopowej skali. Modelowanie i projektowanie nanostrukturalnych adsorbentów.4
T-W-3Symulacja właściwości termofizycznych w skali molekularnej, zastosowanie teorii związanych z symulacją przemian fazowych.3
T-W-4Zastosowanie modelowania molekularnego w inżynierii chemicznej: przeróbka ropy naftowej, rozwój nowych katalizatorów, leków, usuwanie siarki z benzyny metodą ekstrakcyjną w układzie ciecz/ciecz, etc. Przewidywanie struktury białek, projektowanie nowych cząsteczek.3
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
ćwiczenia audytoryjne
A-A-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-A-2Przygotowanie sprawozdania30
60
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Konsultacje6
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia10
31

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Metoda podająca: wykład informacyjny
M-2Metoda praktyczna: komputerowe ćwiczenia audytoryjne.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne i ustne.
S-2Ocena podsumowująca: Sprawozdanie pisemne z wykonanych ćwiczeń audytoryjnych.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_2A_C01-03_W01
Student definiuje podstawowe zasady modelowania w mezo i molekularnej skali.
ICHP_2A_W03, ICHP_2A_W07T2A_W01, T2A_W03, T2A_W05C-1T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-A-2, T-A-3, T-A-1M-1, M-2S-1, S-2

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_2A_C01-03_U01
Student potrafi rozwiązywać podstawowe zagadnienia z dziedziny modelowania w mezo i molekularnej skali.
ICHP_2A_U01, ICHP_2A_U05, ICHP_2A_U10, ICHP_2A_U12, ICHP_2A_U16T2A_U01, T2A_U05, T2A_U10, T2A_U12, T2A_U16InzA2_U03C-2T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-A-2, T-A-3, T-A-1M-1, M-2S-1, S-2

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_2A_C01-03_K01
Student ma świadomość ciągłego doskonalenia nowoczesnych metod modelowania procesów.
ICHP_2A_K06, ICHP_2A_K07T2A_K06, T2A_K07InzA2_K02C-3T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-A-2, T-A-3, T-A-1M-1, M-2S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ICHP_2A_C01-03_W01
Student definiuje podstawowe zasady modelowania w mezo i molekularnej skali.
2,0
3,0Student zna podstawowe zasady modelowania matematycznego w mezo i molekularnej skali.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ICHP_2A_C01-03_U01
Student potrafi rozwiązywać podstawowe zagadnienia z dziedziny modelowania w mezo i molekularnej skali.
2,0
3,0Student umie formułować podstawowe zasady modelowania matematycznego w mezo i molekularnej skali.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ICHP_2A_C01-03_K01
Student ma świadomość ciągłego doskonalenia nowoczesnych metod modelowania procesów.
2,0
3,0Student nabywa aktywną postawę w podejściu do modelowania matematycznego w mezo i molekularnej skali.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Leach A, Molecular Modelling: Principles and Applications, Prentice Hall, New York, 2001, 2
  2. Rice R.G., Do D.D., Applied Mathematics and Modeling for Chemical Engineers, John Wiley & Sons, New York, 1995, 2

Literatura dodatkowa

  1. J.M. Prausnitz, R.N. Lihthenhaler, E. Gomes de Azevedo, Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, Prentice Hall PTR, New Jersey, 1999, 3

Treści programowe - ćwiczenia audytoryjne

KODTreść programowaGodziny
T-A-1Wybrane praktyczne metody symulacji komputerowej. Zastosowanie praktyczne zaawansowanych metod matematycznych i numerycznych stosowanych w modelowaniu w skali mezo i molekularnej.12
T-A-2Symulacja wybranych układów: równowaga i kinetyka adsorpcjiw skali mikro i makroskopowej, symulacja właściwości termofizycznych w skali molekularnej.10
T-A-3Wybrane programy narzędziowe w zastosowane do modelowania w skali mikro i mezomolekularnej.8
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Teoretyczne i obliczeniowe aspekty modelowania w skali mezo- i molekularnej. Podstawowe pojęcia. Metody symulacji komputerowej Zaawansowane metody matematyczne i numeryczne stosowane przy modelowaniu w skali mezo i molekularnej.5
T-W-2Symulacja molekularna za pomocą zaawansowanych metod Monte Carlo. Kinetyka i równowaga adsorpcji na poziomie mikro i makroskopowej skali. Modelowanie i projektowanie nanostrukturalnych adsorbentów.4
T-W-3Symulacja właściwości termofizycznych w skali molekularnej, zastosowanie teorii związanych z symulacją przemian fazowych.3
T-W-4Zastosowanie modelowania molekularnego w inżynierii chemicznej: przeróbka ropy naftowej, rozwój nowych katalizatorów, leków, usuwanie siarki z benzyny metodą ekstrakcyjną w układzie ciecz/ciecz, etc. Przewidywanie struktury białek, projektowanie nowych cząsteczek.3
15

Formy aktywności - ćwiczenia audytoryjne

KODForma aktywnościGodziny
A-A-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-A-2Przygotowanie sprawozdania30
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Konsultacje6
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia10
31
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaICHP_2A_C01-03_W01Student definiuje podstawowe zasady modelowania w mezo i molekularnej skali.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_2A_W03ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę z zakresu chemii pozwalającą na formułowanie i weryfikację eksperymentalną modeli procesów fizycznych i z przemianą chemiczną z zakresu inżynierii chemicznej i procesowej
ICHP_2A_W07ma wiedzę o trendach rozwojowych z zakresu różnych procesów przemysłowych związanych z operacjami i procesami inżynierii chemicznej, dotyczącą ukończonej specjalności
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_W01ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę z zakresu matematyki, fizyki, chemii i innych obszarów właściwych dla studiowanego kierunku studiów przydatną do formułowania i rozwiązywania złożonych zadań z zakresu studiowanego kierunku studiów
T2A_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T2A_W05ma wiedzę o trendach rozwojowych i najistotniejszych nowych osiągnięciach z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów i pokrewnych dyscyplin naukowych
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z podstawowymi zasadami modelowania w mezo- i molekularnej skali.
Treści programoweT-W-1Teoretyczne i obliczeniowe aspekty modelowania w skali mezo- i molekularnej. Podstawowe pojęcia. Metody symulacji komputerowej Zaawansowane metody matematyczne i numeryczne stosowane przy modelowaniu w skali mezo i molekularnej.
T-W-2Symulacja molekularna za pomocą zaawansowanych metod Monte Carlo. Kinetyka i równowaga adsorpcji na poziomie mikro i makroskopowej skali. Modelowanie i projektowanie nanostrukturalnych adsorbentów.
T-W-3Symulacja właściwości termofizycznych w skali molekularnej, zastosowanie teorii związanych z symulacją przemian fazowych.
T-W-4Zastosowanie modelowania molekularnego w inżynierii chemicznej: przeróbka ropy naftowej, rozwój nowych katalizatorów, leków, usuwanie siarki z benzyny metodą ekstrakcyjną w układzie ciecz/ciecz, etc. Przewidywanie struktury białek, projektowanie nowych cząsteczek.
T-A-2Symulacja wybranych układów: równowaga i kinetyka adsorpcjiw skali mikro i makroskopowej, symulacja właściwości termofizycznych w skali molekularnej.
T-A-3Wybrane programy narzędziowe w zastosowane do modelowania w skali mikro i mezomolekularnej.
T-A-1Wybrane praktyczne metody symulacji komputerowej. Zastosowanie praktyczne zaawansowanych metod matematycznych i numerycznych stosowanych w modelowaniu w skali mezo i molekularnej.
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca: wykład informacyjny
M-2Metoda praktyczna: komputerowe ćwiczenia audytoryjne.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne i ustne.
S-2Ocena podsumowująca: Sprawozdanie pisemne z wykonanych ćwiczeń audytoryjnych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student zna podstawowe zasady modelowania matematycznego w mezo i molekularnej skali.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaICHP_2A_C01-03_U01Student potrafi rozwiązywać podstawowe zagadnienia z dziedziny modelowania w mezo i molekularnej skali.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_2A_U01posiada umiejętność pozyskiwania i krytycznej oceny informacji z literatury, baz danych oraz innych źródeł, również w języku obcym, oraz formułowania na tej podstawie wyczerpujących opinii i raportów
ICHP_2A_U05potrafi określić kierunki dalszego kształcenia się oraz zrealizować samokształcenie
ICHP_2A_U10przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich potrafi integrować zdobytą wiedzę z zakresu chemii, inżynierii chemicznej i procesowej, ochrony środowiska i przedmiotów specjalnościowych oraz zastosować podejście systemowe, uwzględniające także aspekty pozatechniczne
ICHP_2A_U12potrafi ocenić przydatność i możliwość wykorzystania nowych procesów, metod badawczych i rozwiązań technicznych w zakresie ukończonej specjalności
ICHP_2A_U16potrafi zweryfikować istniejące rozwiązania techniczne i zaproponować ich ulepszenia techniczne i usprawnienia procesowe
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_U01potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych oraz innych właściwie dobranych źródeł, także w języku angielskim lub innym języku obcym uznawanym za język komunikacji międzynarodowej w zakresie studiowanego kierunku studiów; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji i krytycznej oceny, a także wyciągać wnioski oraz formułować i wyczerpująco uzasadniać opinie
T2A_U05potrafi określić kierunki dalszego uczenia się i zrealizować proces samokształcenia
T2A_U10potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - integrować wiedzę z zakresu dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów oraz zastosować podejście systemowe, uwzględniające także aspekty pozatechniczne
T2A_U12potrafi ocenić przydatność i możliwość wykorzystania nowych osiągnięć (technik i technologii) w zakresie studiowanego kierunku studiów
T2A_U16potrafi zaproponować ulepszenia (usprawnienia) istniejących rozwiązań technicznych
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA2_U03potrafi - przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich - dostrzegać ich aspekty systemowe i pozatechniczne
Cel przedmiotuC-2Ukształtowanie umiejętności rozwiązywania podstawowych zagadnień z dziedziny modelowania i symulacji w mezo i molekularnej skali.
Treści programoweT-W-1Teoretyczne i obliczeniowe aspekty modelowania w skali mezo- i molekularnej. Podstawowe pojęcia. Metody symulacji komputerowej Zaawansowane metody matematyczne i numeryczne stosowane przy modelowaniu w skali mezo i molekularnej.
T-W-2Symulacja molekularna za pomocą zaawansowanych metod Monte Carlo. Kinetyka i równowaga adsorpcji na poziomie mikro i makroskopowej skali. Modelowanie i projektowanie nanostrukturalnych adsorbentów.
T-W-3Symulacja właściwości termofizycznych w skali molekularnej, zastosowanie teorii związanych z symulacją przemian fazowych.
T-W-4Zastosowanie modelowania molekularnego w inżynierii chemicznej: przeróbka ropy naftowej, rozwój nowych katalizatorów, leków, usuwanie siarki z benzyny metodą ekstrakcyjną w układzie ciecz/ciecz, etc. Przewidywanie struktury białek, projektowanie nowych cząsteczek.
T-A-2Symulacja wybranych układów: równowaga i kinetyka adsorpcjiw skali mikro i makroskopowej, symulacja właściwości termofizycznych w skali molekularnej.
T-A-3Wybrane programy narzędziowe w zastosowane do modelowania w skali mikro i mezomolekularnej.
T-A-1Wybrane praktyczne metody symulacji komputerowej. Zastosowanie praktyczne zaawansowanych metod matematycznych i numerycznych stosowanych w modelowaniu w skali mezo i molekularnej.
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca: wykład informacyjny
M-2Metoda praktyczna: komputerowe ćwiczenia audytoryjne.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne i ustne.
S-2Ocena podsumowująca: Sprawozdanie pisemne z wykonanych ćwiczeń audytoryjnych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student umie formułować podstawowe zasady modelowania matematycznego w mezo i molekularnej skali.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaICHP_2A_C01-03_K01Student ma świadomość ciągłego doskonalenia nowoczesnych metod modelowania procesów.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_2A_K06potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny, innowacyjny i przedsiębiorczy
ICHP_2A_K07ma świadomość roli społecznej absolwenta uczelni technicznej, a zwłaszcza rozumie potrzebę formułowania i przekazywania społeczeństwu, w szczególności poprzez środki masowego przekazu, informacji i opinii dotyczących osiągnięć techniki i innych aspektów działalności inżynierskiej; podejmuje starania, aby przekazać takie informacje i opinie w sposób powszechnie zrozumiały, z uzasadnieniem różnych punktów widzenia
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_K06potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny i przedsiębiorczy
T2A_K07ma świadomość roli społecznej absolwenta uczelni technicznej, a zwłaszcza rozumie potrzebę formułowania i przekazywania społeczeństwu, w szczególności poprzez środki masowego przekazu, informacji i opinii dotyczących osiągnięć techniki i innych aspektów działalności inżynierskiej; podejmuje starania, aby przekazać takie informacje i opnie w sposób powszechnie zrozumiały, z uzasadnieniem różnych punktów widzenia
Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraInzA2_K02potrafi myśleć i działać w sposób przedsiębiorczy
Cel przedmiotuC-3Uświadomienie konieczności ciągłego doskonalenia w dziedziny modelowania i symulacji w mezo i molekularnej skali.
Treści programoweT-W-1Teoretyczne i obliczeniowe aspekty modelowania w skali mezo- i molekularnej. Podstawowe pojęcia. Metody symulacji komputerowej Zaawansowane metody matematyczne i numeryczne stosowane przy modelowaniu w skali mezo i molekularnej.
T-W-2Symulacja molekularna za pomocą zaawansowanych metod Monte Carlo. Kinetyka i równowaga adsorpcji na poziomie mikro i makroskopowej skali. Modelowanie i projektowanie nanostrukturalnych adsorbentów.
T-W-3Symulacja właściwości termofizycznych w skali molekularnej, zastosowanie teorii związanych z symulacją przemian fazowych.
T-W-4Zastosowanie modelowania molekularnego w inżynierii chemicznej: przeróbka ropy naftowej, rozwój nowych katalizatorów, leków, usuwanie siarki z benzyny metodą ekstrakcyjną w układzie ciecz/ciecz, etc. Przewidywanie struktury białek, projektowanie nowych cząsteczek.
T-A-2Symulacja wybranych układów: równowaga i kinetyka adsorpcjiw skali mikro i makroskopowej, symulacja właściwości termofizycznych w skali molekularnej.
T-A-3Wybrane programy narzędziowe w zastosowane do modelowania w skali mikro i mezomolekularnej.
T-A-1Wybrane praktyczne metody symulacji komputerowej. Zastosowanie praktyczne zaawansowanych metod matematycznych i numerycznych stosowanych w modelowaniu w skali mezo i molekularnej.
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca: wykład informacyjny
M-2Metoda praktyczna: komputerowe ćwiczenia audytoryjne.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne i ustne.
S-2Ocena podsumowująca: Sprawozdanie pisemne z wykonanych ćwiczeń audytoryjnych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student nabywa aktywną postawę w podejściu do modelowania matematycznego w mezo i molekularnej skali.
3,5
4,0
4,5
5,0