Symulacje komputerowe

podstawy programowania komputerowego

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

Wykład 15

Laboratorium 15

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 30

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 1

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta)

Studiowanie literatury 15

Przygotowanie się do egzaminu 15

Łączna liczba godzin niekontaktowych 30

Liczba punktów ECTS za godziny niekontaktowe 1

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 2

W1, wykład (pisemne zaliczenie końcowe)

W2, wykład (pisemne zaliczenie końcowe)

W3, wykład (pisemne zaliczenie końcowe)

U1, laboratorium (ćwiczenia laboratoryjne, ocena ciągła)

U2, laboratorium (ćwiczenia laboratoryjne, ocena ciągła)

K1, wykład (pisemne zaliczenie końcowe), laboratorium (ćwiczenia laboratoryjne, ocena ciągła)

K2, wykład (pisemne zaliczenie końcowe), laboratorium (ćwiczenia laboratoryjne, ocena ciągła)

Sposób weryfikacji efektów kształcenia na studiach drugiego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Senatu UMCS uchwałą Nr XXIV-18.23/18 z dnia 27 czerwca 2018 r. tj. od cyklu kształcenia 2018/2019

W1 wykład (egzamin pisemny)

U1 laboratorium (ćwiczenia laboratoryjne, ocena ciągła)

K1 wykład (egzamin pisemny), laboratorium (ćwiczenia laboratoryjne, ocena ciągła)

Moduł obejmuje wiedzę z zakresu podstaw symulacji komputerowych i ich zastosowania w fizykochemii.

Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

Sposoby modelowania materii w zależności od skal czasowych i rozmiarowych. Modelowanie wieloskalowe.

Metoda Monte Carlo. Próbkowanie ważone. Procesy Markowa. Równowaga szczegółowa. Algorytm Metropolisa.

Symulacje Monte Carlo w różnych zespołach statystycznych.

Dynamika molekularna. Algorytmy całkowania równań ruchu.

Rodzaje termostatów w dynamice molekularnej.

Potencjały oddziaływań międzycząsteczkowych oraz pola siłowe używane w symulacjach komputerowych.

Techniki symulacji układów z siłami długozasięgowymi. Symulacyjne modele wody.

Jednostki używane w symulacjach komputerowych i sposoby ich przeliczania.

Statyczne i dynamiczne wielkości fizykochemiczne wyznaczane z symulacji.

Wyznaczanie równowag fazowych z symulacji komputerowych.

Procedura upraszczania modelu. Symulacje mezoskopowe: dynamika Browna i dyssypatywna dynamika cząsteczkowa.

Symulacje komputerowe adsorpcji w różnych materiałach adsorbcyjnych: zeolitach, MCM, nanorurkach, szkłach porowatych, węglach aktywnych.

Symulacje komputerowe białek.

Laboratorium obejmuje następujące zagadnienia:

Symulacje Monte Carlo w zespole kanonicznym i wielkim kanonicznym.

Symulacje dynamiki molekularnej w zespole NVE, NVT oraz NPT.

Wyznaczanie równania stanu z symulacji MD.

Wyznaczanie translacyjnego parametru porządku i radialnej funkcji dystrybucji dla różnych stanów skupienia.

Wyznaczanie współczynnika dyfuzji z MD.

Wyznaczanie funkcji autokorelacji prędkości z MD.

Symulacje cząsteczek. Wyznaczanie niektórych właściwości fizykochemicznych alkanów.

Techniki symulacji komputerowych dla potencjałów długozasięgowych. Symulacje komputerowe wody.

Nierównowagowa dynamika molekularna. Wyznaczanie współczynnika lepkości.

D. Frenkel, B. Smit,Understanding Molecular Simulation. From Algorithms to Applications.Academic Press, 2002.

D.C. Rapaport,The Art of Molecular Dynamics Simulation,Cambridge University Press, 2004.

A. Patrykiejew, Wstęp do metody Monte Carlo, UMCS, Lublin, 1998

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII-39.9/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013

WIEDZA

W1. Potrafi opisać wybrane metody symulacji komputerowych (dynamika molekularna, metoda Monte Carlo) K_W12;

W2. Zna podstawowe metody termodynamiki statystycznej stosowane w fizykochemii K_W12

W3. Potrafi opisać zjawiska zachodzące na różnych granicach faz K_W07

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Potrafi wykonać obliczenia stosując gotowe programy symulacyjne K_U19

U2. Potrafi interpretować wyniki uzyskane przy użyciu programów symulacyjnych K_U19

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Ma świadomość znaczenia i ograniczeń metod komputerowych stosowanych w chemii, szybkości rozwoju technik informatycznych i konieczności stałego kształcenia K_K01

K2. Potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze naukowej, internecie i bazach danych (także w językach obcych) K_K05

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS uchwałą Nr XXIV-18.23/18 z dnia 27 czerwca 2018 r. tj. od cyklu kształcenia 2018/2019

WIEDZA

W1. Zna i rozumie podstawy teoretyczne z chemii, ma uporządkowaną wiedzę obejmującą kluczowe zagadnienia i główne trendy w chemii oraz zna i rozumie wybrane zagadnienia z zakresu zaawansowanej wiedzy szczegółowej K_W02

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Potrafi formułować i rozwiązywać złożone i nietypowe problemy z chemii w nowych warunkach i sytuacjach poprzez: właściwy d obór źródeł oraz informacji z nich pochodzących, dokonywanie oceny, analizy,syntezy oraz interpretacji i prezentacji tych informacji oraz poprzez dobór i stosowanie właściwych metod i narzędzi, w tym zaawansowanych technik informacyjno-komunikacyjnych. K_U02

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1.Jest gotów do krytycznej oceny dobieranych treści i uznawania znaczenia wiedzy chemicznej w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych K_K03