Το μάθημα θα περιλαμβάνει τις πιο κάτω ενότητες:

• Σπουδές και το επάγγελμα του Χημικού Μηχανικού
• Αειφορία και περιβάλλον
• Βιβλιογραφική ανασκόπηση
• Συγγραφή αναφορών
• Παρουσίαση
• Δεξιότητες απασχόλησης (εύρεση εργασίας, βιογραφικό σημείωμα, συνοδευτική επιστολή)
• Παρουσία σε συνεντεύξεις
• Καινοτομία

Σκοπός του μαθήματος είναι η εισαγωγή των φοιτητών στον Απειροστικό Λογισμό μιας μεταβλητής, η μελέτη δηλαδή των ιδιοτήτων πραγματικών συναρτήσεων σε διαφορικό και ολοκληρωτικό επίπεδο που είναι απαραίτητα για την επίλυση προβλημάτων Μηχανικής. Συγκεκριμένα: Συναρτήσεις, Όρια, Συνέχεια συναρτήσεων, Διαφορικό Συνάρτησης, Παράγωγοι, Κανόνες Παραγώγισης, Εφαρμογές Σύνθετης Παραγώγισης, Ολοκληρώματα: Αόριστο και Ορισμένο. Εφαρμογές Ολοκληρωμάτων: υπολογισμός εμβαδού μεταξύ καμπυλών, όγκου εκ περιστροφής, επίλυση συνήθων διαφορικών εξισώσεων 1ης Τάξης, Ακολουθίες, Όριο, σύγκλιση, Απειροσειρές και κριτήρια σύγκλισης, Σύγκλιση Δυναμοσειρών, Παραγώγιση και ολοκλήρωση δυναμοσειρών. Μιγαδικοί αριθμοί: Άλγεβρα, Γεωμετρία, Συστήματα συντεταγμένων, Εφαρμογές.

Διανυσματική διατύπωση των φυσικών νόμων. Νόμοι του Νεύτωνα. Δυνάμεις: βαρυτικές, ηλεκτρικές, μαγνητικές. Εξίσωση κίνησης. Μελέτη της κίνησης σε 1 και 3 διαστάσεις. Συστήματα αναφοράς. Διατήρηση της ορμής. Κρούσεις. Συστήματα με μεταβλητή μάζα. Έργο. Κινητική ενέργεια. Διατηρητικές δυνάμεις. Δυναμική ενέργεια. Διατήρηση της ενέργειας. Κίνηση συστημάτων σωματιδίων. Ροπή δύναμης. Στροφορμή. Ροπή αδράνειας. Διατήρηση της στροφορμής. Μελέτη της κίνησης του στερεού σώματος. Ταλαντώσεις. Αρμονικός ταλαντωτής. Αρμονικός ταλαντωτής με απόσβεση. Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις. Συζευγμένες ταλαντώσεις δύο και πολλών βαθμών ελευθερίας. Κυματική εξίσωση. Κυματική κίνηση σε μηχανικά συστήματα.

Το μάθημα βασίζεται στις πυρηνικές έννοιες και γνώσεις που υιοθετήθηκαν από το όραμα των AAAS’ Vision and Change in Undergraduate Biology Education. Οι φοιτητές θα εξοικειωθούν με πέντε πυρηνικές έννοιες της βιολογίας 1) η εξέλιξη, 2) η δομή και η λειτουργία, 3) η ροή της πληροφορίας, ανταλλαγή και αποθήκευση, 4) μεταβολικά μονοπάτια της μετατροπής ενέργειας και της ύλης και 5) τα συστήματα στις πιο κάτω ενότητες

-             Η επιστημονική θεωρία ως η βάση για τη μελέτη βιολογικών συστημάτων και της εξέλιξης ως μηχανισμός προσαρμογής

-             Η δομή και η λειτουργία των βιολογικών συστημάτων από τα μόρια στα κύτταρα (Νερό, η χημεία του άνθρακα, Μακρομόρια, το Κύτταρο και οι κυτταρικές μεμβράνες)

-             Μεταβολικά μονοπάτια μετατροπής ενέργειας και ύλης στα βιολογικά συστήματα (Μεταβολισμός, Κυτταρική αναπνοή, Φωτοσύνθεση)

-             Μεταφορά της πληροφορίας, ανταλλαγής και αποθήκευσης (Κυτταρικός κύκλος, μείωση, από το κύτταρο στην πρωτεϊνη)

-              Συστήματα (Κυτταρική επικοινωνία, Γονιδιακή έκφραση)

Καταστάσεις της Ύλης. Ατομική Θεωρία. Μόρια, Άτομα, Ιόντα. Θεωρία ατομικών και μοριακών τροχιακών. Εισαγωγή στην Θερμοχημεία και την Χημική Θερμοδυναμική. Χημική Ισορροπία. Ιδιότητες Διαλυμάτων. Οξέα - Βάσεις. Ισορροπία Υγρού - Αερίου και Υγρού - Στερεού.

Εργαστηριακές Ασκήσεις Ανόργανης Χημείας:

1. Παρασκευή αρχικών υγρών διαλυμάτων – Παρασκευή διαλυμάτων, υπολογισμοί περιεκτικότητας (w/w %, w/v %, v/v %), υπολογισμός μοριακότητας και αραιώσεις.
2. Πρωτολυτικές  Τιτλοδοτήσεις – Αλκαλιμετρία και Οξυμετρία
   α. Προσδιορισμός Μοριακότητας Διαλυμάτων Οξέων και Βάσεων
   β. Τιτλοδότηση ασθενούς οξέος από ισχυρή βάση, ισχυρού οξέος από ισχυρή βάση, ισχυρού οξέος από ασθενή βάση.
   γ. Τιτλοδότηση ισχυρού οξέος από ισχυρή βάση με τη χρήση πεχάμετρου

3. Σύνθεση άλατος από ισχυρό οξύ και ασθενή βάση.

4. Προσδιορισμός Μίγματος Na2CO3 + NaHCO3 με Οξεοβασική Τιτλομέτρηση.

5. Μέτρηση σκληρότητας νερού (τιτλοδοτήσεις EDTA).

6. Αργυρομετρικός προσδιορισμός ιόντων χλωρίου σε υδατικό διάλυμα  (Μέθοδος Mohr).

Εργαστηριακές ασκήσεις Βιολογίας:

1. Υγεία και Ασφάλεια σε εργαστηριακούς χώρους.
2. Ποιοτικός και ποσοτικός προσδιορισμός μακρομορίων.
3. Βασικές αρχές για την εξαγωγή του DNA.
4. Παρατήρηση νωπών περιβαλλοντικών δειγμάτων σε στερεοσκόπιο και μικροσκόπιο και βασικές αρχές καλλιέργειας μικροοργανισμών.
5. Βασικές πρακτικές εφαρμοσμένης μικροβιολογίας (χρώση κατά Γκραμ, εκτίμηση πυκνότητας πληθυσμού).
6. Γενετική μηχανική. Βασικές αρχές κλωνοποίησης και μοριακού ανασυνδυασμού.

Εργαστηριακές Ασκήσεις Φυσικής:

1. Ελεύθερη πτώση
2. Ορμή και Κινητική Ενέργεια σε ελαστική και ανελαστική κρούση
3. Τροχός του Maxwell
4. Απλό εκκρεμές

Το μάθημα περιλαμβάνει συναρτήσεις πολλών μεταβλητών, μερικές παραγώγους, εφαρμογές μερικών παραγώγων, πολλαπλά ολοκληρώματα, εφαρμογές ολοκληρωμάτων, διανυσματικές συναρτήσεις, και θέματα διανυσματικού λογισμού. Επίσης, το μάθημα εισάγει τους φοιτητές στην Γραμμική Άλγεβρα: Θεωρία πινάκων και τετραγωνικοί πίνακες, ορίζουσα και αντίστροφος πίνακας. Ομογενή και μη ομογενή συστήματα γραμμικών εξισώσεων, επίλυση με τη μέθοδο απαλοιφής Gauss. Φασματική ανάλυση πίνακα, θεώρημα Cayley–Hamilton. Αλγεβρική και γεωμετρική πολλαπλότητα ιδιοτιμών, Γενίκευση εσωτερικού γινομένου, η έννοια της norm, απόσταση και ορθοκανονικοποίηση με τη μέθοδο Gram–Schmidt.

Ηλεκτρικό φορτίο. Νόμος του Coulomb. Ηλεκτροστατικό πεδίο. Νόμος του Gauss. Ηλεκτρικό δυναμικό. Εξισώσεις Poisson και Laplace. Ηλεκτροστατική ενέργεια. Αγωγοί. Διηλεκτρικά. Πόλωση. Χωρητικότητα, πυκνωτές. Κινούμενα φορτία, ηλεκτρικό ρεύμα, νόμος του Ohm. Μαγνητικό πεδίο. Συμπεριφορά της ύλης στο ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο. Δύναμη Lorentz. Νόμοι του Ampere και των Biot-Savart. Επαγωγή, νόμος του Faraday. Ρεύμα μετατόπισης. Εξισώσεις του Maxwell. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα: διάδοση, πόλωση, συμβολή, περίθλαση. Γεωμετρική οπτική. Βασικοί νόμοι της οπτικής: ανάκλαση, διάθλαση. Φακός, πρίσμα. Διασπορά, οπτικό φάσμα. Οπτικά όργανα. Φασματοσκόπια, φασματογράφοι.

Το οργανικό μόριο. Ο ομοιοπολικός δεσμός. Υβριδιώσεις sp3, sp2, sp. Μηχανισμοί των οργανικών αντιδράσεων. Στερεοχημεία. Διαμορφώσεις και διαμορφομερή. Απεικονίσεις και χειρομορφία. Οπτικοί αντίποδες και διαστερεομερή. Αλκάνια. Η αντίδραση αλογονώσεως των αλκανίων. Αλκένια. Πυρηνόφιλη υποκατάσταση 1ης και 2ης τάξης (SN1 και SN2). Μηχανισμοί των αντιδράσεων αποσπάσεως, Ε1 και Ε2. Η αντίδραση ηλεκτρονιόφιλης προσθήκης. Αλκαδιένια και αλκίνια. Η σταθερότητα των συζυγών διενίων και η θεωρία του συντονισμού. Οι χημικές ιδιότητες των αλκινίων. Ονοματολογία οργανικών ενώσεων.

Εισαγωγή, ταξινόμηση αναλυτικών μεθόδων, δειγματοληψία, επεξεργασία δείγματος, μετρήσεις και στατιστική επεξεργασία αυτών. Χημική ισορροπία (θεωρία οξέων-βάσεων, θεωρία συμπλόκων, οξειδοαναγωγής και καταβύθισης). Ποιοτική ανάλυση. Ποσοτική ανάλυση: ογκομετρικοί προσδιορισμοί (οξυμετρία-αλκαλιμετρία, συμπλοκομετρία, ογκομετρήσεις οξειδοαναγωγής, ογκομετρήσεις καταβύθισης). Σταθμική ανάλυση. Επιλογή αναλυτικής μεθόδου. Το αναλυτικό εργαστήριο και η διαχείριση του. Εισαγωγή στις φασματοσκοπίες Ορατού - Υπεριώδους και Υπερύθρου.

Ορισμός επιστήμης και περιγραφή επαγγελματικής απασχόλησης Χημικού Μηχανικού. Έννοιες Χημικής Μηχανικής και εφαρμογές στη Χημική Βιομηχανία. Συστήματα Μονάδων. Κύριες φυσικές και χημικές, βιολογικές διεργασίες στη Χημική Μηχανική. Βασικός εξοπλισμός και διαγράμματα ροής στη Χημική Μηχανική. Μαθηματικά πρότυπα διεργασιών, εμπλεκόμενες μεταβλητές, ελεύθερες μεταβλητές, βαθμοί ελευθερίας. Εξαγωγή και διαμόρφωση του συνολικού ισοζυγίου μάζας μιας διεργασίας. Η εξαγωγή και διατύπωση του συνολικού και μερικών ισοζυγίων μάζας παρουσία χημικής αντίδρασης. Τάση ατμών και υπολογισμός τάσης ατμών. Σημείο βρασμού. Εξάτμιση και συμπύκνωση. Μερικός και ολικός κορεσμός. Σημείο Δρόσου. Ισοζύγια μάζας για εξάτμιση και συμπύκνωση. Εφαρμογή σε συστήματα αέρα/νερού. Εισαγωγή της έννοιας της ενθαλπίας και του υπολογισμού της για καθαρές ουσίες και για μίγματα ουσιών. Ειδική θερμότητα ουσιών, ενθαλπία εξάτμισης/συμπύκνωσης και παραδείγματα βιομηχανικών θερμικών διεργασιών.  Εξαγωγή και διατύπωση του ισοζυγίου ενέργειας. Η έννοια του θερμοτονισμού των χημικών αντιδράσεων. Προσδιορισμός της θερμότητας σχηματισμού από την πρότυπη τιμή της.

Εργαστηριακές Ασκήσεις Αναλυτικής Χημείας:

1. Περιεκτικότητες - Παρασκευή Διαλυμάτων.
2. Ποιοτική Ανάλυση: Χημική Ισορροπία.
3. Ποσοτική Ανάλυση: Αργυρομετρικός Προσδιορισμός Ιόντων Χλωρίου.
4. Ποσοτική Ανάλυση: Προσδιορισμός Ολικής Σκληρότητας μέσω Συμπλοκομετρικής Τιτλοδότησης.
5. Ενόργανη Ανάλυση: UV/Vis Φασματοφωτομετρικός Προσδιορισμός Ιόντων Σιδήρου.
6. Ενόργανη Ανάλυση: FTIR Φασματοφωτομετρικός Προσδιορισμός Δεσμών και Ενώσεων.

Εργαστηριακές ασκήσεις Οργανικής Χημείας:

1. Ανακρυστάλλωση βενζοϊκού οξέος.
2. Σημείο ζέσεως – απόσταξη.
3. Εκχύλιση σαλικιλικού οξέως με εξάνιο.
4. Παρασκευή βενζανιλίνης.
5. Αντιδράσεις καρβονυλικών ενώσεων με αντιδραστήρια Tollens και Fehling.
6. Απομόνωση καφεΐνης από φύλλα τσαγιού με εκχύλιση.

Εργαστηριακές ασκήσεις Φυσικής:

1. Επιβεβαίωση του νόμου του Coulomb.
2. Μετρήσεις ρεύματος και τάσης σε αντιστάτες συνδεδεμένους παράλληλα και σε σειρά.
3. Μέτρηση του μαγνητικού πεδίου ενός ζεύγους πηνίων Helmholtz.
4. Μετατροπή ενέργειας σε καύσιμο – Ηλεκτρόλυση νερού.

Ανάγκη για Τεχνικό Σχέδιο. Κατηγορίες Τεχνικού Σχεδίου. Αρχές Σχεδίασης: Χαρτί Σχεδίασης, Κλίμακες, Γραμμές, Γράμματα, Αριθμοί. Ορθές Προβολές (Όψεις). Αναπαράσταση Όψεων. Ονοματολογία και Σχετική θέση Όψεων. Επιλογή Όψεων. Όψεις σε Τομή: Πλήρης Τομή, Ημιτομή. Διαστασιολόγηση. Εισαγωγή στη Σχεδίαση με Υπολογιστή (AutoCAD ή Google SketchUp).

Το μάθημα στοχεύει στο να έχουν οι φοιτητές επάρκεια στην ανάλυση, ερμηνεία και σύνθεση ως εξής:

-             Να χρησιμοποιούν τα μαθηματικά για την αναγνώριση μοτίβων

-             Να οργανώνουν την πληροφορία για να διαφανούν οι συσχετίσεις

-             Να κατανοούν ότι τα δεδομένα μπορούν να συλλεχθούν, οργανωθούν, στοιχηθούν και αναλυθούν με ποικίλους τρόπους

-             Να ερμηνεύουν την πληροφορία γύρω μας

-             Να κάνουν προβλέψεις ή να τις επεξηγούν χρησιμοποιώντας δεδομένα

-             Να επικοινωνούν την πληροφορία σε πραγματικές συνθήκες

Οι φοιτητές θα καταλάβουν ότι το να διαβάζουν, να κατανοούν, να ερμηνεύουν και να επικοινωνούν την πληροφορία είναι μεγάλης σημασίας για να μοντελοποιήσουν μια πληθώρα πραγματικών καταστάσεων, να εξάγουν κατάλληλα συμπεράσματα, να λαμβάνουν ενημερωμένες αποφάσεις και να επεξηγούν αυτές τις αποφάσεις. Οι φοιτητές θα μάθουν ότι το μήνυμα που μπορεί να εξαχθεί από ανάλυση δεδομένων έχει να κάνει με το πως αυτά έχουν συλλεχθεί, παρουσιαστεί και συνοψιστεί. Τα αποτελέσματα της στατιστικής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να υποστηρίξουν ή να απορρίψουν ένα ισχυρισμό.

Οι φοιτητές θα στοχεύουν πυρηνικές μαθηματικές έννοιες όπως 1) πώς μπορώ να λύσω αυτό το πρόβλημα, 2) τι αριθμητικά μοτίβα και σχέσεις αναγνωρίζω, 3) τι χωρικά μοτίβα και σχέσεις αναγνωρίζω, 4) πώς μοντελοποιώ μοτίβα και σχέσεις, 5) Πώς γνωρίζω ότι η απάντησή μου είναι λογική; 6) πώς επικοινωνώ στατιστικά, 7) πώς αποδεικνύω ότι ο στατιστικός μου συλλογισμός είναι ορθός; 8) πώς σχετίζεται η στατιστική με τον κόσμο;

Απλές διαφορικές εξισώσεις (ΔΕ) πρώτης τάξεως, εφαρμογές - Απλές ΔΕ δευτέρας τάξεως, εφαρμογές (εξ. Νεύτωνα) - Γενική μελέτη γραμμικών ΔΕ - Ειδικές μέθοδοι για εξισώσεις με σταθερούς συντελεστές: η μέθοδος των σειρών Fourier και οι εφαρμογές της, η μέθοδος του μετασχηματισμού Laplace; και οι εφαρμογές της - Ιδιοτιμές και ιδιοδιανύσματα μητρώων - Συστήματα γραμμικών ΔΕ με σταθερούς συντελεστές, λύση με χρήση μητρώων - Μερικές ΔΕ, προβλήματα συνοριακών τιμών (εξ. θερμότητας, εξ. κύματος, εξ.Laplace) - Γραμμικές ΔΕ με μεταβλητούς συντελεστές, μέθοδος δυναμοσειρών (εφαρμογές στις εξ.Bessel, Legendre) -Σταθερότητα λύσεων ΔΕ, μέθοδος φασικού χώρου. Εισαγωγή και χρήση του μετασχηματισμού Laplace.

Θερμοδυναμικοί νόμοι. Κύκλος ψύξης (Carnot). Προσδιορισμός των Θερμοφυσικών Ιδιοτήτων καθαρών ρευστών και μιγμάτων. Μελέτη της Χημικής Ισορροπίας και της Ισορροπίας Φάσεων. Θερμοδυναμικές ισορροπίες αερίων και εφαρμοσμένα παραδείγματα.

Στόχος του μαθήματος είναι να φέρει τους φοιτητές σε επαφή με τις βασικές έννοιες της οργανικής χημείας, των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων συγκεκριμένων κατηγοριών οργανικών ενώσεων σε σχέση με τις λειτουργικές ομάδες και δομή τους. Επιπλέον στοχεύει στην κατανόηση των εκάστοτε μηχανισμών των οργανικών αντιδράσεων (προσθήκης, απόσπασης, αναδιάταξης και ελευθέρων ριζών). Συγκεκριμένα αναλύονται οι αντιδράσεις και οι εκάστοτε μηχανισμοί των αλκανίων και αλειφατικών υδρογονανθράκων. Έμφαση δίδεται στον αρωματικό χαρακτήρα, τη δομή, ονοματολογία και δραστικότητα των αρωματικών ενώσεων. Αναλύονται εκτενώς η αρωματική ηλεκτρονιόφιλη και πυρηνόφιλη υποκατάσταση. Έμφαση δίδεται στις φασματοσκοπικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται εκτεταμένα στην οργανική χημεία για ποιοτικό προσδιορισμό των παραγόμενων προϊόντων όπως την φασματοσκοπία μοριακής απορρόφησης υπεριώδους-ορατού, φασματοσκοπία υπέρυθρου, φασματοσκοπία μαζών και φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού.

Ισοζύγια μάζας σε μόνιμες και μη μόνιμες συνθήκες – Εφαρμογές. Ισοζύγια ενέργειας σε μόνιμες και μη μόνιμες συνθήκες – Εφαρμογές συνδυασμού ισοζυγίων μάζας και ενέργειας. Μετάδοση θερμότητας σε μόνιμες και μη μόνιμες συνθήκες - Εναλλακτές θερμότητας. Χημικοί αντιδραστήρες – Θεωρία/Εφαρμογές.

Εισαγωγή: Ορισμοί. Υπόθεση του συνεχούς. Φυσικοί νόμοι για την επίλυση προβλημάτων ροής. Σύστημα και όγκος ελέγχου. Nευτώνια και μη-Νευτώνια ρευστά. Στατική Ρευστών: Διαφορική εξίσωση γραμμικής ορμής για στατικά ρευστά. Μανόμετρα. Υδροστατικές δυνάμεις. Άνωση. Μονοδιάστατες, Σταθερές, Στρωτές ροές: Ανάλυση βάσει διαφορικού υλικού όγκου και διαφορικού όγκου ελέγχου. Παραδείγματα με Νευτώνια ρευστά. Κινηματική: Υλικές & Χωρικές Συντεταγμένες. Χρονοπαράγωγοι (μερική, ολική, υλική). Ταχύτητα και επιτάχυνση. Θεώρημα μεταφοράς του Reynolds. Σχέση μεταξύ κλειστού συστήματος και όγκου ελέγχου. Μακροσκοπικό ισοζύγιο μάζας. Εξίσωση συνέχειας. Γραμμές ροής, τροχιές ροής, γραμμές κοινής προέλευσης. Συνάρτηση ροής. Μακροσκοπικά Ισοζύγια: Ισοζύγιο γραμμικής ορμής. Ισοζύγια στροφορμής. Ισοζύγιο ενέργειας. Τανυστής των Τάσεων: Τάση σε σημείο. Ολικός τανυστής των τάσεων και η συμμετρία του. Εξίσωση κινήσεως του Cauchy. Ρεολογικές Εξισώσεις: Τανυστής των ρυθμών παραμόρφωσης. Νόμος ιξώδους του Newton - δυναμικό και κινηματικό ιξώδες. Μη-Νευτώνια συμπεριφορά. Εξίσωση των Navier-Stokes: Ανάπτυξη της εξίσωσης ΝS. Αδιάστατη μορφή. Αριθμοί Reynolds και Froude. Ιδανική ροή, εξίσωση Euler. Εξίσωση Bernoulli. Δυναμική ροή. Έρπουσα ροή. Εξίσωση Stokes. Δισδιάστατη, ασυμπίεστη ροή βάσει της συνάρτησης ροής. Ροή γύρω από σφαίρα. Οριακό Στρώμα: Εξισώσεις κινήσεως του οριακού στρώματος. Αποκόλληση. Ακριβής και προσεγγιστική επίλυση συνοριακών στρωμάτων.

Δομή και Καταστάσεις της ύλης. Ατομική Θεωρία της Ύλης. Τέσσερις Δυνάμεις. Ηλεκτρονιακή Δομή. Ατομικά και Μοριακά Τροχιακά. Περιοδικές Ιδιότητες. Φυσικοχημική Περιγραφή του Χημικού Δεσμού. Αλληλεπίδραση ύλης και ακτινοβολίας. Η έννοια του φωτονίου. Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο. Χημεία Μετάλλων. Χημεία Ενώσεων Συναρμογής.

Ορισμοί και βασικές έννοιες. Διαστατική Ανάλυση. Ασυμπίεστη ροή σε αγωγούς και κανάλια. Σχέση ανάμεσα στην επιδερμική τριβή και τη διάτμηση, συντελεστής τριβής. Ανάδευση και ανάμειξη υγρών. Στρωτή ροή νευτωνικών ρευστών, ροή γύρω από βυθισμένα σώματα. Κατανομή ταχύτητας στην τυρβώδη ροή. Τριβή λόγω μεταβολής της ταχύτητας και της κατεύθυνσης. Ελάσσονες απώλειες. Σωλήνες εξαρτήματα και αντλίες. Αναπτυσσόμενο μανομετρικό ύψος. Ύψος αναρρόφησης και σπηλαίωση. Κατανάλωση ισχύος, είδη και χαρακτηριστικά αντλιών. Θερμοδυναμικοί υπολογισμοί στην εξάτμιση και στη συμπίεση. Μεταφορά θερμότητας με αγωγή. Αρχές της ροής θερμότητας στα ρευστά. Τυπικοί εναλλάκτες θερμότητας. Πυκνότητα ροής θερμότητας και συντελεστές μεταφοράς θερμότητας. Μέση θερμοκρασία ρεύματος ρευστού. Ολοκλήρωση στην ολική επιφάνεια, μέση λογαριθμική διαφορά θερμοκρασίας. Μερικοί συντελεστές μεταφοράς θερμότητας και υπολογισμός του ολικού συντελεστή από τους μερικούς. Συντελεστές επικαθήσεων. Μεταφορά θερμότητας σε ρευστά χωρίς αλλαγή φάσης: εξαναγκασμένη συναγωγή σε στρωτή και τυρβώδη ροή. Μηχανήματα ανταλλαγής θερμότητας. Εναλλάκτες κελύφους αυλών μιας και πολλαπλών διαδρομών. Eξατμιστήρες, αντλίες θερμότητας, ξηραντήρες.

Θερμοδυναμική των χημικών αντιδράσεων: Θερμοτονισμός χημικών αντιδράσεων και αδιαβατική θερμοκρασία. Χημική ισορροπία σε σύστημα μιας ή πολλών αντιδράσεων. Κινητική των χημικών αντιδράσεων: Ανάλυση εξισώσεων ρυθμού. Ανάλυση συστημάτων αντιδράσεων: Εκλεκτικότητα. Απόδοση. Αυτοκαταλυτικές αντιδράσεις. Εισαγωγή στην ανάλυση ευστάθειας χημικών αντιδραστήρων. Πολλαπλές αντιδράσεις: Προϋποθέσεις μεγιστοποίησης της απόδοσης και της εκλεκτικότητας σε παράλληλες και σε σειρά αντιδράσεις. Εισαγωγή στην ετερογενή κατάλυση. Μη-καταλυτικές ετερογενείς χημικές αντιδράσεις. Εξισώσεις σχεδιασμού των ισοθερμοκρασιακών πρότυπων χημικών αντιδραστήρων: διαλείποντος έργου, ημιδιαλείποντος έργου, CSTR, αυλωτοί, πλήρους ανάδευσης σε σειρά. Μη ισοθερμικός σχεδιασμός αντιδραστήρων: Ισοζύγια ενέργειας. Αλγόριθμοι για μη ισοθερμικό σχεδιασμό ροής σε αντηδραστήρες διαλείποντος έργου και συνεχούς αναδευόμενους αντιδραστήρες (CSTR). Μετατροπή σε ισορροπία. Πολλαπλές μόνιμες καταστάσεις. Μοντέλα μη ιδανικών αντιδραστήρων. Μοντέλα μίας παραμέτρου, μοντέλα δύο παραμέτρων.

Εισαγωγή στη βιοχημική μηχανική. Ισοζύγια μάζας και στοιχειομετρία. Ένζυμα και γονιδιακή ρύθμιση. Κινητική ενζυμικών αντιδράσεων. Επιπλοκές της κινητικής ενζυμικών αντιδράσεων. Κινητική ανάπτυξης μικροοργανισμών και παραγωγής μεταβολικών προϊόντων. Τύποι βιοαντιδραστήρων. Σχεδιασμός βιοαντιδραστήρων για μικροβιακή ανάπτυξη, απομάκρυνση θρεπτικών συστατικών και παραγωγή μεταβολικών προϊόντων. Μικτές καλλιέργειες. Βελτιστοποίηση λειτουργίας βιοαντιδραστήρων. Δομημένα μοντέλα μικροβιακής ανάπτυξης. Ρύθμιση αερισμού, pH, ανάδευσης και θερμοκρασίας βιοδιεργασιών. Ετερογενής βιοκατάλυση..

Ταξινόμηση και Επισκόπηση των υλικών και των Ιδιοτήτων τους. Δομή ατόμου και κρυσταλλικές δομές των μετάλλων. Στερεά μεταλλικά διαλύματα-Κράματα. Δομές σημαντικών μη μεταλλικών υλικών και δομές οξειδίων. Διαγράμματα φάσεων και μελέτη της ποσοτικής πληροφορίας που περιέχεται σε διαγράμματα φάσεων μεταλλικών και κεραμικών υλικών καθώς και των χαρακτηριστικών της μικροδομής κραμάτων διαφόρων συστάσεων. Μηχανικές Ιδιότητες των Υλικών: Ορισμοί και πλήρης ανάλυση της καμπύλης τάσης-παραμόρφωσης σε μέταλλα και κεραμικά. Σκληρότητα υλικών. Ηλεκτρικές ιδιότητες των υλικών (μετάλλων, ημιαγωγών, μονωτών) σε σχέση με τα χαρακτηριστικά της δομής των υλικών. Θεωρία ενεργειακών ζωνών, προσμίξεις σε ημιαγωγούς, εξωγενής ημιαγωγιμότητα οξειδίων. Μαγνητικές ιδιότητες: Κατάταξη των υλικών σύμφωνα με τις μαγνητικές τους ιδιότητες, σχέση μαγνητικής συμπεριφοράς με δομή και μικροδομή και σύγχρονες εφαρμογές μαγνητικών υλικών. Θερμικές ιδιότητες των υλικών. Οπτικές ιδιότητες των υλικών. Εφαρμογές υλικών σε διατάξεις και συστήματα (π.χ. εναλλάκτες θερμότητας, αιολικά συστήματα, φωτοβολταϊκά στοιχεία, κυψέλες καυσίμου, μπαταρίες, αισθητήρες, οπτικές ίνες, χημικές οξειδοαναγωγικές εργασίες περιβαλλοντικού ή ενεργειακού ενδιαφέροντος). Πολυμερή υλικά: Δομή, ιδιότητες και εφαρμογές. Βιοϋλικά: Είδη, μέθοδοι επεξεργασίας και εφαρμογές τους. Νανοϋλικά: Δομή, τεχνολογίες ανάπτυξης νανοϋλικών και βιομηχανικές χρήσεις τους.

Εισαγωγή στην Τεχνική Μηχανική-Στατική. Ορισμοί (Δύναμη, Ροπή). Στοιχεία διανυσματικού λογισμού. Συστήματα Δυνάμεων. Ισορροπία απόλυτα στερεών σωμάτων και εξισώσεις ισορροπίας. Σύνθετοι ισοστατικοί φορείς (Δικτυώματα, Τριαρθρωτό τόξο. Δοκός Gerber). Κριτήρια ισοστατικότητας και εκτίμηση στερεότητας σχηματισμού φορέα. Είδη φορέων και τρόποι στήριξής τους. Υπολογισμός αντιδράσεων. Εσωτερικά φορτία σε δοκούς, Διαγράμματα φορτίων διατομής (N, Q, M) επιπέδων ευθυγράμμων και μη ευθύγραμμων δοκών. Εισαγωγή στην Αντοχή Υλικών. Τάσεις στις 3 διαστάσεις. Ορθές και διατμητικές τάσεις. Τανυστής Τάσεων. Κύριες Τάσεις. Τάσεις σε πλάγιες τομές. Κύκλος του Mohr. Παραμορφώσεις και τροπές: Αξονική, Διατμητική παραμόρφωση. Παραμόρφωση στις 2 διαστάσεις και 3 διαστάσεις, Τανυστής των τροπών. Γενικευμένος νόμος του Hooke. Ισότροπα και Ανισότροπα Υλικά. Μηχανικές ιδιότητες υλικών, Καμπύλη τάσης-παραμόρφωσης, Όλκιμη και ψαθυρή συμπεριφορά.  Δυσθραυστότητα, Σκληρότητα, Κόπωση. Μέτρο ελαστικότητας και διάτμησης μετάλλων. Συντελεστής Ασφαλείας. Ογκομετρικά και Θερμικά Φαινόμενα, Θερμικές τάσεις – παραμορφώσεις. Στατικά αόριστα προβλήματα. Λεπτότοιχα δοχεία πίεσης. Συγκολλήσεις. Διάτμηση. Στρέψη λεπτότοιχων φορέων. Στρέψη ράβδου κυκλικής διατομής. Στατικά αόριστα προβλήματα στρέψης. Καθαρή, Γενική κάμψη. Κέντρα βάρους, ροπές αδράνειας. Βασικοί τύποι κάμψης. Μέγιστη ορθή τάση. Διαστασιολόγηση δοκού κατά την κάμψη, υπολογισμός διατομής. Διάτμηση στην κάμψη και κύριες τάσεις. Σύνθετες καταπονήσεις. Αξονική καταπόνηση και κάμψη. Αξονική καταπόνηση και στρέψη. Ελαστική γραμμή. Ορισμός. Διαφορική εξίσωση ελαστικής γραμμής. Μέθοδος διπλής ολοκλήρωσης. Μέθοδος επαλληλίας. Φαινόμενα Λυγισμού. Εργαστηριακές ασκήσεις σε δοκίμια υπό εφελκυσμό, στρέψη, διάτμηση και κάμψη.

1. Οξείδωση βενζυλικής αλκοόλης με υπερμαγγανικό κάλιο: ανακρυστάλλωση και ταυτοποίηση βενζοϊκού οξέος (ΜΕΡΟΣ Α & Β).
2. Αλογόνωση διπλόυ δεσμού άνθρακα: Βρωμίωση της trans-stilbene.
3. Φωτοκαταλυτική αναγωγή της βενζοφαινόνης σε βενζοπικανόλη (ΜΕΡΟΣ Α & Β).

1. Αγωγιμότητα Ι: Αγωγιμομετρική Τιτλοδότηση Καθίζησης. Αγωγιμότητα σε Ιοντικά Διαλύματα.
2. Αγωγιμότητα ΙΙ: Αγωγιμομετρική Τιτλοδότηση Ασθενούς Οξέος.
3. Προσδιορισμός της Σταθεράς Ισορροπίας Ιονισμού Ασθενούς Οξέος.
4. 1ος Νόμος Θερμοδυναμικής: Θερμιδομετρία: Μέτρηση Ειδικής Θερμότητας Μετάλλων.
5. 2ος Νόμος Θερμοδυναμικής: Εντροπία.
6.  Διαγράμματα Φάσεων - Φυσικές Μεταβολές: He, N2, CO2, H2, O2.
7. Hλεκτροχημεία: Ηλεκτροχημική Τιτλοδότηση: Προσδιορισμός Σταθεράς Χημικής Ισορροπίας και Μεταβολής Ελεύθερης Ενέργειας Gibbs. Αυθόρμητες Αντιδράσεις - Εξίσωση Nernst.
8. Αλληλεπίδραση Ύλης και Ακτινοβολίας: Ανάλυση Φωτός - Διαθλασιμετρία - Προσδιορισμός Δείκτη Διάθλασης.
9. Χημική Κινητική Ι: Προσδιορισμός Νόμου Ταχύτητας και Σταθεράς Ταχύτητας Αντίδρασης.
10. Χημική Κινητική ΙΙ: Προσδιορισμός Ενέργειας Ενεργοποίησης Αντίδρασης.

Εισαγωγή: βασικές έννοιες, χαρακτηριστικοί χρόνοι διεργασιών. Μαθηματική προσομοίωση των φυσικών και χημικών συστημάτων. Δυναμική ανάλυση των γραμμικών συστημάτων. Δυναμική ανάλυση των συστημάτων πρώτης, δεύτερης  και ανώτερης τάξης. Στο εργαστήριο θα αναπτυχθεί ο προγραμματισμός σε περιβάλλον MATLAB.

Το μάθημα περιλαμβάνει επτά (7) εφαρμοσμένα παραδείγματα συνήθων βιομηχανικών διεργασιών. Συγκεκριμένα θα διδαχτούν οι βασικές αρχές των ακόλουθων διεργασιών/ασκήσεων σε πρακτικό/πειραματικό επίπεδο:

•            Χημικοί αντιδραστήρες (CSTR, και batch)

•            Προσρόφηση αερίων (CO2) (δύο πειράματα)

•            Κατακάθιση (sedimentation) (δύο πειράματα)

•            Οξείδωση μετάλλων – Ηλεκτροχημεία (δύο πειράματα)

•            Βιομηχανική διεργασία εκρόφησης

Εισαγωγή στα οικονομικά: Προσφορά – Ζήτηση – Ισορροπία σε συνθήκες τέλειου ανταγωνισμού – Πλεόνασμα παραγωγού και καταναλωτή – Ελαστικότητες. Δικαιώματα ιδιοκτησίας, εξωτερικότητες, εκμετάλλευση κοινόκτητων πόρων. Χρηματοοικονομική αξιολόγηση επενδύσεων Χρηματοροές και βελτιστοποίηση συμπεριφοράς ως προς το χρόνο – Επιτόκιο αναγωγής, παρούσα αξία και συντελεστές χρηματοοικονομικής απόδοσης – Ανάλυση Ευαισθησίας – Εφαρμογές. Ανάλυση Κόστους-Οφέλους μιας επένδυσης – Οικονομικοί και κοινωνικοί παράγοντες. Επιλογή τοποθεσίας μιας επιχείρησης / εργοστασίου – Παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή – Μέθοδοι αποτίμησης της αξίας της θέσης εγκατάστασης. Διαχείριση αποθεμάτων – Πολιτικές διαχείρισης αποθεμάτων – Στοιχεία κόστους που συνδέονται με τα αποθέματα – Αποθέματα ασφαλείας. Επιχειρησιακή Έρευνα – Εισαγωγή στον Γραμμικό Προγραμματισμό – Αναλυτική και γραφική επίλυση προβλημάτων βελτιστοποίησης.

Ηλεκτροχημεία και Χημική Δυναμική  ηλεκτροχημικών και κινητικών αντιδράσεων. Φασµατοσκοπία: Η «εφαρµοσµένη» κβαντοµηχανική.   Ύλη και φως: Ατοµική-µοριακή δοµή, προσεγγιστικές θεωρίες, αλληλεπίδραση ακτινοβολίας-ύλης.  Φασµατοσκοπική    Ανάλυση: Ερμηνεία φασµάτων, προσδιορισµός ατοµικών,κινητικων  και µοριακών σταθερών.  Φασµατοσκοπικές Τεχνικές και παρατηρήσεις: Απορρόφηση, φθορισµός, ιονισµός, φασµατοσκοπία φωτοηλεκτρονίων, χηµική ανάλυση ουσιών. 

Καταστατικές εξισώσεις ιδανικών και πραγματικών αερίων. Υπολογισμός μεταβολών θερμοδυναμικών συναρτήσεων για καθαρές ουσίες. Υπολογισμοί εντροπικών μεταβολών. Ειδική θερμότητα. Θερμοχωρητικότητα υπό σταθερό όγκο και υπό σταθερή πίεση. Διαθέσιμη ενέργεια. Διαμοριακές Δυνάμεις. Θερμοδυναμικά Σύνολα. Υπολογισμός θερμοδυναμικών ιδιοτήτων. Μέθοδοι πρόρρησης φυσικών ιδιοτήτων καθαρών ουσιών. Διαγράμματα φάσεων μιγμάτων. Συντελεστές ενεργότητας (εξάρτηση από πίεση, θερμοκρασία, συγκέντρωση, μοντέλα υπολογισμού). Υπολογισμοί σημείου φυσαλίδας και δρόσου. Ισορροπία ατμού-υγρού σε χαμηλές πιέσεις. Ισορροπία ατμού-υγρού σε υψηλές πιέσεις (μέθοδοι υπολογισμού συντελεστών κατανομής, υπολογισμοί σημείου δρόσου, βρασμού και εκτόνωσης). Πτητικότητα.

Θεμελιώδεις αρχές Ηλεκτρομαγνητισμού, ηλεκτρικών ποσοτήτων, κυκλωμάτων, σημάτων, Νόμοι Kirchoff, Στοιχεία κυκλωμάτων, Ενέργεια και Ισχύς, Γραμμικά στοιχεία, Βασικές αρχές ανάλυσης ηλεκτρικών κυκλωμάτων, θεωρήματα (διαίρεση τάσης και ρεύματος, επαλληλία, σύνδεση αντιστάσεων σε σειρά και παράλληλα, ισορροπημένες γέφυρες, Κennelly, Μillman, Τhevenin, Norton, μετασχηματισμός πηγών), Στοιχειώδη μεταβατικά φαινόμενα για κυκλώματα πρώτης τάξης, Μόνιμη ημιτονοειδής κατάσταση (χρήση phasors, μιγαδική, πραγματική και άεργος ισχύς, θεωρήματα), Τριφασικά κυκλώματα (συμμετρικά φορτία, μέτρηση ισχύος).

Σχεδιασμός προηγμένων χημικών αντιδραστήρων. Ανάλυση και σχεδιασμός των Χημικών αντιδραστήρων. Θερμοδυναμική μελέτη των χημικών αντιδράσεων. Κινητική ανάλυση των ομογενών χημικών αντιδράσεων. Εφαρμογή των θεμελιωδών εξισώσεων μάζας και ενέργειας στους χημικούς αντιδραστήρες. Ολοκλήρωση των σχεδιαστικών εξισώσεων των ιδανικών ομογενών αντιδραστήρων. Πειραματικός προσδιορισμός των συναρτήσεων ταχύτητας των χημικών αντιδράσεων. Σχεδιασμός μη ισοθερμοκρασιακών αντιδραστήρων σε μόνιμη κατάσταση. Σχεδιασμός μη ισοθερμοκρασιακών αντιδραστήρων σε μη μόνιμη κατάσταση. Ετερογενής κατάλυση. Σχεδιασμός καταλυτικών αντιδραστήρων. Φαινόμενα εξωτερικής και εσωτερικής διάχυσης σε ετερογενείς αντιδράσεις. Αντιδράσεις αερίου-υγρού. Σχεδιασμός αντιδραστήρων αερίου-υγρού. Τριφασικές αντιδράσεις. Σχεδιασμός αντιδραστήρων τριφασικών αντιδράσεων. Ιδανικοί αντιδραστήρες εμβολικής ροής. Συστήματα Ετερογενών χημικών αντιδραστήρων. Φαινόμενα μεταφοράς μάζας και ενέργειας σε ετερογενείς χημικούς αντιδραστήρες. Συνδυασμός αναλυτικών και υπολογιστικών προσεγγίσεων (χρήση Matlab, Polymath κτλ.) για σχεδιασμό αντιδραστήρων.

Εργαστήρια Χημικών Διεργασιών:

1. Σαπωνοποίηση οξικού αιθυλεστέρα με υδροξείδιο νατρίου σε συνεχές αναδευόμενο αντιδραστήρα πλήρους ανάμιξης (CSTR).
2. Σαπωνοποίηση οξικού αιθυλεστέρα με υδροξείδιο νατρίου σε αυλωτό αντιδραστήρα εμβολικής ροής (PFR).
3. Εκλεκτική καταλυτική αντίδραση ΝΟx σε αντιδραστήρα εμβολικής ροής

Εργαστήρια Βιοχημικών Διεργασιών:

1. Προσδιορισμός ενζυμικής δραστικότητας με τη μέθοδο FPU.
2. Προσδιορισμός των κινητικών σταθερών του ενζύμου Ιμβερτάση.
3. Εκτίμηση βιοχημικού δυναμικού μεθανίου διαφορετικών υποστρωμάτων.

Οι φοιτητές θα μάθουν να σχεδιάζουν χημικές/φυσικές διεργασίες με τη χρήση υπολογιστών. Εμβάθυνση στα διαγράμματα ροής και προσομοίωση διεργασιών με Aspen HYSYS. Προκαταρκτικός σχεδιασμός και διαστασιολόγηση μηχανολογικού εξοπλισμού. Προκαταρκτική διαστασιολόγηση στηλών κλασματικής απόσταξης, στηλών απορρόφησης, εναλλακτών θερμότητας, μίξερς, αντλιών και συμπιεστών. Χρήση λογισμικού  ASPEN HYSYS για  προσομοίωση χημικών/φυσικών διεργασιών. Οικονομική και ενεργειακή ανάλυση χημικών/φυσικών διεργασιών μέσω ASPEN HYSYS. Bελτιστοποίηση χημικών διεργασιών.

Εισαγωγή στη μεταφορά θερμότητας και μάζας. Μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας και μάζας-παραδείγματα. Ορισμός συγκεντρώσεων, ταχυτήτων και ειδικών ρυθμών παροχής. Νόμος Fourier στην αγωγή και Fick στη διάχυση, συσχέτιση Newton στην συναγωγή θερμότητας. Συντελεστής διάχυσης: αέρια, υγρά και στερεά μέσα. Μοριακή διάχυση σε πορώδη υλικά. Διάχυση κατά Knudsen. Επιφανειακή διάχυση. Γενικές διαφορικές εξισώσεις μεταφοράς θερμότητας και μάζας σε στερεά και ηρεμούντα ρευστά. Συνοριακές και αρχικές συνθήκες. Σταθερή μονοδιάσταστη αγωγή και διάχυση. Μόνιμη και μεταβατική αγωγή θερμότητας και μοριακή διάχυση. Παραγωγή θερμότητας στον όγκο και στις διεπιφάνειες υλικών. Άθροιση θερμικών αντιστάσεων σε διάφορες γεωμετρίες. Προσέγγιση πτερυγίου.

Διάχυση με ομογενή χημική αντίδραση. Διάχυση με ετερογενή αντίδραση. Σχετική επίδραση των ρυθμών μεταφοράς μάζας και αντίδρασης.  Σταθερή Αγωγή θερμότητας και διάχυση μάζας σε δύο διαστάσεις. Ακριβείς λύσεις με χωρισμό μεταβλητών. Συντελεστής σχήματος. Λύση με χρήση διαγραμμάτων και πολυωνυμική παρεμβολή. Μεταβατική μονοδιάστατη αγωγή θερμότητας και διάχυση μάζας. Λύσεις με μετασχηματισμό ομοιότητας και με χωρισμό μεταβλητών. Μεταβατική πολυδιάστατη αγωγή και διάχυσης. Εισαγωγή στη συναγωγή θερμότητας και μάζας. Βεβιασμένη και ελεύθερη συναγωγή. Διαστατική ανάλυση και ομοιότητα. Προσεγγιστικές συσχετίσεις στην συναγωγή θερμότητας. Αναλογίες μεταφοράς θερμότητας, μάζας και γραμμικής ορμής. Βεβιασμένη συναγωγή γύρω από σώματα και μέσα σε αγωγούς. Συναγωγή πάνω από επιφάνεια, τα οριακά στρώματα θερμότητας και μάζας. Μήκος εισόδου σε αγωγούς. Αναπτυσσόμενη και ανεπτυγμένη ροή. Συναγωγή θερμότητας και μάζας σε τυρβώδη ροή. Ελεύθερη συναγωγή. Ακτινοβολία θερμότητας. Νόμος του Planck και των Stefan-Boltzmann. Εκπομπή και απορρόφηση.

Παράμετροι ρύπανσης υδάτων. Χαρακτηριστικά υγρών αποβλήτων. Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας Αστικών Αποβλήτων:  Υπολογισμός φορτίων, ισοζύγια μάζας άνθρακα, αζώτου και φωσφόρου. Εξισορρόπηση παροχής. Πρωτογενείς διεργασίες επεξεργασίας. Δευτερογενής επεξεργασία: βιολογική αποδόμηση οργανικού ρυπαντικού φορτίου καθώς και τύποι αντιδραστήρων που χρησιμοποιούνται, διεργασίες απομάκρυνσης αζώτου και φωσφόρου. Τριτογενής επεξεργασία (χλωρίωση, οζονισμός, ιοντοεναλλαγή, προσρόφηση σε αμμόφιλτρα, φωτοχημικές διεργασίες). Ενδεχόμενες διεργασίες ανάκτησης προϊόντων (στρουβίτη και απατίτη) και ενέργειας (βιοαέριο) καθώς και άλλες πιθανές πρώιμες  διεργασίες για  ανάκτηση προϊόντων  (βιοντίζελ, βιοπολυμερή, βιοαιθανόλη, θειική αμμωνία). Ενδεχόμενες διεργασίες επεξεργασίας ιλύος από μονάδα επεξεργασίας αστικών αποβλήτων (αναερόβια χώνευση, πυρόλυση,  κομποστοποίηση, καύση και άλλες) καθώς και επεξεργασία της ιλύος από την αναερόβια χώνευση (μηχανική πάχυνση και αφύγρανση και περαιτέρω τεχνολογίες/διεργασίες επεξεργασίας). Βιομηχανικοί Βιοαντιδραστήρες. Συστήματα επεξεργασίας αποβλήτων σε αποκεντρωμένα συστήματα (σηπτικές δεξαμενές, χαλικόφιλτρα, τεχνητοί υγροβιότοποι, λίμνες σταθεροποίησης). Εργοστάσιο επεξεργασίας νερού και περιγραφή διεργασιών: προεπεξερασία, κροκίδωση – συσσωμάτωση – καθίζηση, προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα, ιοντοεναλλαγή, διεργασίες μεμβρανών (μικροδιήθηση, υπερδιήθηση, νανοδιήθηση, αντίστροφη ώσμωση) καθώς και διεργασίες  που περιγράφηκαν στην  τριτογενή επεξεργασία αστικών αποβλήτων. Εργοστάσιο αφαλάτωσης και περιγραφή διεργασιών: προεπεξεργασία, τεχνολογίες αφαλάτωσης (μέθοδοι εξάτμισης, αντίστροφη ώσμωση, ηλεκτροδιάλυση και άλλες μέθοδοι). Εργαστηριακές ασκήσεις για μέτρηση χημικά απαιτούμενο οξυγόνο (COD), Βιομηχανικά απαιτούμενο οξυγόνο (BOD), φωσφορικών ιόντων, νιτρικών και αμμωνιακών καθώς και επίδειξη εργαστηριακών αντιδραστήρων (Moving bed biofilm reactor, submerged anaerobic membrane bioreactor) καθώς και επισκέψεις σε  πιλοτικές και full scales μονάδες (UASB, activated sludge process, constructed wetlands).

Το μάθημα θα καλύψει μια γενική επισκόπηση στην περιβαλλοντική τοξικολογία και στις χημικές ενώσεις που καταλήγουν στο περιβάλλον μέσω χημικών διεργασιών. Μεταξύ των χημικών ενώσεων θα επιλεγούν σενάρια και ενώσεις για συγκεκριμένες χρήσεις θα διερευνηθούν. Η συμπεριφορά αυτών των ενώσεων στο περιβάλλον θα μελετηθούν περαιτέρω με τη διερεύνηση των διαφόρων περιβαλλοντικών μέσων και των μηχανισμών διερεύνησης της περιβαλλοντικής τύχης. Εισαγωγικά στην τοξικοκινητική και τοξικοδυναμική θα παρουσιαστούν. Μια επισκόπηση των κυριότερων μεθόδων τοξικολογικής αξιολόγησης δίνοντας έμφαση στην οικολογική τους συσχέτιση.

Το μάθημα περιλαμβάνει τη διδασκαλία των βασικών αρχών λειτουργίας (θεωρητικό υπόβαθρο), μεθόδους προετοιμασίας δειγμάτων και πρακτικές μεθόδους ανάλυσης σε βασικά αναλυτικά όργανα/συσκευές. Συγκεκριμένα, θα διδαχτούν οι ακόλουθες μέθοδοι ανάλυσης: Φασματοφωτομετρία Υπεριώδους-Ορατού (UV-Vis), Χρωματογραφικούς διαχωρισμούς, Υγρή Χρωματογραφία Υψηλής Απόδοσης (HPLC), Αέρια Χρωματογραφία (GC), Φασματομετρία Ατομικής Απορρόφησης (AAS), Φασματομετρία Ατομικών Μαζών σε Επαγωγικά Συζευγμένο Πλάσμα (ICP-MS). Οι πιο πάνω τεχνικές θα χρησιμοποιηθούν από τους φοιτητές για επί τόπου μετρήσεις.

Εισαγωγή στην Περιβαλλοντική Βιοτεχνολογία. Μικροβιακός μεταβολισμός και βιοχημεία κυττάρου και θερμοδυναμική μικροβιολογικών αντιδράσεων. Διεργασίες  αποκατάστασης περιβάλλοντος με έμφαση στις βιοτεχνολογικές διεργασίες : (α) αναερόβια διεργασία και ο ρόλος της στην κυκλική οικονομία, (β) βιοεκχύλιση ορυκτών και αποκατάσταση μεταλλείων, (γ) αποκατάσταση ρυπασμένων υδάτινων αποδεκτών και εδαφών, in-situ και ex-situ τεχνικές αποκατάστασης ρυπασμένων εδαφών, βιοδιάσπαση πετρελαϊκών ρύπων (δ) διεργασίες δέσμευσης και μετατροπής CO2 σε προϊόντα με έμφαση στης βιοχημικές διεργασίες (ε) επεξεργασία αποβλήτων για παραγωγή βιο-αιθανόλης και βιοντίζελ. (ζ)  extremophilic μικροοργανισμοί και ο ρόλος της στην αειφόρο ανάπτυξη και αποκατάσταση περιβάλλοντος.

Εισαγωγή στη Διαχείριση Στερεών Αποβλήτων – Κατηγοριοποίηση Στερεών Αποβλήτων, ευρωπαϊκός κατάλογος αποβλήτων, εξέταση των κύριων χαρακτηριστικών των οικιακών και των οργανικών αποβλήτων. Θεσμικό πλαίσιο της Ε.Ε. Παραγωγή απορριμμάτων, αποθήκευση, συλλογή και μεταφορά. Υγειονομική ταφή απορριμμάτων. Συστήματα μηχανικής διαλογής απορριμμάτων. Θερμικές μέθοδοι επεξεργασίας αποβλήτων: Καύση, Αεριοποίηση, Πυρόλυση. Βιολογικές μέθοδοι επεξεργασίας οργανικών απορριμμάτων και ιλύος. Αερόβια επεξεργασία. Αναερόβια επεξεργασία. Ολοκληρωμένα συστήματα επεξεργασίας στερεών αποβλήτων. Ειδικά ρεύματα στερεών αποβλήτων. 

Η ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει τα εξής στοιχειά: Εισαγωγή στην Εκτίμηση Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων. Νομοθετικό πλαίσιο (Έργα και Προγράμματα). Μεθοδολογία Εκτίμησης Επιπτώσεων στο Περιβάλλον (Έργα και Προγράμματα). Διαδικασία εκπόνησης Μελετών. Στρατηγική Περιβαλλοντική Μελέτη. Μελέτη Κοινωνικών επιπτώσεων. Ανασκόπηση παραδειγμάτων από έργα και προγράμματα.

Απόσταξη: απόσταξη δυαδικών μιγμάτων, απόσταξη ισορροπίας, διαφορική απόσταξη, κλασματική απόσταξη, κλασματική απόσταξη πολυσυστατικών μειγμάτων, απόσταξη ακατέργαστου πετρελαίου, απόσταξη οίνου. Απορρόφηση: εξισώσεις σχεδιασμού και ανάλυσης, απορρόφηση πολλών βαθμίδων κατ’ αντιρροή, απορρόφηση πολυσυνθετικών μιγμάτων, διεργασίες απορρόφησης, διαστασιολόγηση στηλών απορρόφησης. Προσρόφηση: ισορροπία και ισόθερμες, δυναμική και αρχές της προσρόφησης, καμπύλες διέλευσης. Εκχύλιση: διεργασίες εκχύλισης, εκχυλιστήρες, πράσινοι διαλύτες. Ρευστοποιημένες κλίνες. Σωματιδιακοί διαχωρισμοί: διήθηση, καθίζηση, φυγοκέντριση, διαχωρισμοί με μεμβράνες, υπερδιήθηση, κυκλώνες, φιλτράρισμα αερίων, κρυστάλλωση, ηλεκτρομαγνητικοί διαχωρισμοί, κοσκίνισμα, επίπλευση, εξάχνωση. Εφαρμογές φυσικών διεργασιών στην πετροχημική βιομηχανία και τη βιομηχανία τροφίμων.

Οργανολογία ενόργανης ανάλυσης μιγμάτων υδρογονανθράκων με στόχο την ποιοτική και ποσοτική ανάλυση.

Γεωπεριβάλλον και ορυκτοί πόροι. Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης στην ανίχνευση και τον εντοπισμό ορυκτών πρώτων υλών. Γεωλογικές μέθοδοι στην έρευνα ορυκτών πρώτων υλών, γεωφυσικές διασκοπήσεις στην έρευνα ορυκτών πρώτων υλών, μέθοδοι εφαρμοσμένης γεωχημείας, σχεδιασμός έρευνας για ορυκτές πρώτες ύλες. Υπολογισμός αποθεμάτων με γεωστατιστικές μεθόδους.

Φυσικό Αέριο: πηγές, σύσταση και ταξινόμηση, κλάσματα, προδιαγραφές, στόχοι της επεξεργασίας Φυσικού Αερίου, διεργασίες συλλογής υγρών και ελέγχου ροής (διαχωρισμός υγρού-αερίου, είδη διαχωριστών), διεργασίες απομάκρυνσης όξινων συστατικών (απορρόφηση, προσρόφηση, μεμβράνες), διεργασίες αφύγρανσης, διεργασίες ανάκτησης και διαχωρισμού υγρών συστατικών (κρυογενική απόσταξη, ψύξη αερίων, κύκλο ψύξης, απομεθανοποιήση, απορρόφηση). Λιπαντικά: χρήσεις, βασικές ιδιότητες, κατηγορίες υγρών λιπαντικών, φυσικοχημικά χαρακτηριστικά, πρώτες ύλες για την παραγωγή υγρών λιπαντικών, διεργασίες διυλιστηρίου λιπαντικών (απόσταξη υπό κενό, απασφάλτωση, εξευγενισμός με διαλύτη, αποπαραφίνωση, κατεργασία με υδρογόνο), διεργασίες αναγέννησης μεταχειρισμένων λιπαντικών. Πετροχημικά: πρώτες ύλες, κατηγοριοποίηση ενδιάμεσων υλικών, ολεφίνες και τα παράγωγα τους, διεργασία παραγωγής ολεφινών, πολυμερισμός αιθυλενίου, οξείδωση αιθυλενίου, αρωματικά και τα παράγωγα τους, διεργασία παραγωγής αρωματικών, ανάκτηση και διαχωρισμός αρωματικών.

Κατάλυση: Απαιτήσεις, προβλήματα, τύποι καταλυτικών αντιδραστήρων. Επιφανειακές δράσεις καταλυτών, κινητικές κατάλυσης, μηχανισμοί. Ισόθερμες ρόφησης – ρόφησης, τεχνικές. Κατάλυση και μεταφορά μάζας: Πελλέτα (επίπεδο – κύλινδρος – σφαίρα), αντιστάσεις στη διάχυση εντός και εκτός πελλέτας. Eξισώσεις συνέχειας ισοθερμοκρασιακών καταλυτικών πελλετών, συντελεστής Thiele και αποτελεσματικότητας, κριτήριο Weisz-Prater και γενικευμένο κριτήριο ιδανικής κινητικής. Συνδυασμός μεταφοράς μάζας στην εξωτερική στοιβάδα και στους πόρους. Eκλεκτικότητα στις καταλυτικές διεργασίες, βελτιστοποίηση εκλεκτικότητας και απόδοσης υπό βραδείαδιάχυση. Aπενεργοποίηση καταλυτών: Δηλητηρίαση, σύντηξη, εναπόθεση κοκ, επαναδιασπορά, κινητικές, μηχανισμοί, εξισώσεις συνεχείας και απενεργοποίηση. Kαταλυτικοί αντιδραστήρες. Aυλωτοί, σταθεράς κλίνης, ρευστοστερεά κλίνης, καταιονισμού – τριπλής φάσης. Iσοθερμοκρασιακή και μη-ισοθερμοκρασιακή λειτουργία και σχεδιασμός.

Προέλευση στερεών καυσίμων, χαρακτηριστικά και ιδιότητες στερεών καυσίμων, εξόρυξη στερεών καυσίμων, δυνατότητα καύσης διαφόρων στερεών καυσίμων και τη  Θερμική ισχύς τους, τεχνολογίες αξιοποιήσεις στερεών καυσίμων,  τεχνολογίες πυρόλυσης, αεριοποίησης, καύσης και αναερόβιας χώνευσης, ειδικά θέματα στερεών καυσίμων, λιγνίτης, ορυχεία στερεών καυσίμων.

Ακατέργαστο πετρέλαιο και φυσικό αέριο. Βασικές ιδιότητες ρευμάτων διυλιστηρίου. Μοντελοποίηση φυσικών ιδιοτήτων ρευμάτων διυλιστηρίου. Υγρά καύσιμα προϊόντα διυλιστηρίου. Απόσταξη ακατέργαστου πετρελαίου. Ενσωμάτωση θερμότητας στην απόσταξη ακατέργαστου πετρελαίου. Διεργασίες απορρόφησης. Διαστασιολόγηση στηλών απορρόφησης. Διεργασίες εκχύλισης. Εκχυλιστήρες. Συμπίεση και εκτόνωση αερίων. Διεργασίες ψύξης. Φυσικό Αέριο: Βασικά Χαρακτηριστικά – Ιδιότητες. Επεξεργασία, Απομάκρυνση Όξινων Συστατικών, Απομάκρυνση Βαρύτερων Υδρογονανθράκων. Κύκλοι υγροποιημένου φυσικού αερίου. Περιβαλλοντικές πτυχές.

Εισαγωγή στη βιοχημική επιστήμη και μηχανική βιολογικών συστημάτων και προϊόντων. Βιοτεχνολογία ενζύμων. Κυτταρική διάρρηξη, ξήρανση-διαχωρισμός διαλυτών προϊόντων, μηχανικοί και φυσικοί διαχωρισμοί. Βιοδιεργασίες χρήσης καλλιεργειών ζωικών και φυτικών κυττάρων. Αξιοποίηση ανανεώσιμων πρώτων υλών, εφαρμογές βιοδιυλιστηρίων. Βιολογικά μακρομόρια. Σύσταση, προκατεργασία και υδρόλυση λιγνοκυτταρινούχου βιομάζας. Η φυτική βιομάζα ως 1η ύλη για παραγωγή βιοκαυσίμων. Βιοτεχνολογία παραγωγής βιοαιθανόλης και βιοντήζελ. Παραγωγή βιοκαυσίμων 3ης γενιάς από μικροφύκη.

Στερεά, Υγρή και αέρια ρύπανση: Βασικές διεργασίες αντιρρύπανσης. Εφαρμογή των διεργασιών αντιρρύπανσης σε συστήματα απορρύπανσης. Βασικές Αρχές Σχεδιασμού Συστημάτων Αντιρρύπανσης – Σχεδιασμός Συστημάτων Απομάκρυνσης Στερεών Αιωρούμενων Σωματιδίων (Αεριοκυκλώνες, Πλυντηρίδες, Φίλτρα και Ηλεκτροστατικά Φίλτρα, Καταλυτικά Φίλτρα) – Σχεδιασμός μη Καταλυτικών Συστημάτων Απομάκρυνσης Αέριων Ρύπων και Ατμών (Συμπύκνωση, Απορρόφηση, Χημική κατεργασία, Προσρόφηση, Καύση-Θερμική οξείδωση) – Σχεδιασμός Καταλυτικών Συστημάτων Απομάκρυνσης Αέριων Ρύπων και Ατμών (τριοδικός καταλυτικός μετατροπέας, Urea-SCR, άλλες τεχνολογίες DeNOx) - Σχεδιασμός καμινάδων για την διασπορά αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα - Ποιότητα και Έλεγχος Αέρα Εσωτερικού Χώρου (βασικές αρχές και έννοιες και συστήματα βελτίωσης της ποιότητας του εσωτερικού αέρα).

1. Μέτρηση του συντελεστή διάχυσης
2. Ροή σε δίκτυο σωληνώσεων.
3. Εναλλάκτης θερμότητας.
4. Ανάδευση και ανάμειξη υγρών
5. Διεργασίες Σωματιδίων: Μείωση μεγέθους σε μύλο και Διαχωρισμοί σωματιδίων με δονούμενο κόσκινο
6. Διεργασίες Σωματιδίων: Διαχείριση σκόνης

1. Ανάπτυξη δυναμικών προτύπων
2. Αντοστροφή με ανάλυση σε μερικά κλάσματα
3. Δυναμική συστημάτων πρώτης τάξης
4. Παραδείγματα συστημάτων πρώτης τάξης
5. Δυναμική συστημάτων πρωτης τάξης σε σειρά
6. Συστήματα υψηλής τάξης : Συστήατα δεύτερης τάξης και νεκρός χρόνος
7. Σύστημα ρύθμισης
8. Ρύθμιστής και στοιχεία τελικής ρύθμισης
9. Διαγράμματα βαθμίδων συστήματος ρύθμισης αντιδραστήρα
10. Συναρτήσεις μεταφοράς κλειστού βρόχου
11. Δυναμική απλών συστημάτων ρύθμισης
12. Ευστάθεια
13. Γεωμετρικός τόπος ριζών
14. Εισαγωγή στην συχνοτική απόκριση

Μονάδες και μορφές ενέργειας. Ορυκτά καύσιμα. Συμβατικές και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ισοζύγια ενέργειας, αποθήκευση ενέργειας, διανομή ενέργειας. Αλληλεπιδράσεις μεταξύ ενέργειας, περιβάλλοντος, τεχνολογίας και οικονομίας. Αλληλεπίδραση ενέργειας – αέριας ρύπανσης – κλιματικής αλλαγής. Υπολογισμός εκπομπών ρύπων από την παραγωγή και χρήση ενέργειας. Αρχές αειφόρου ανάπτυξης. Εισαγωγή στις μεθόδους και στα εργαλεία αειφορικής διαχείρισης: ανάλυση κύκλου ζωής, οικολογικό αποτύπωμα, αποτύπωμα άνθρακα και νερού.

Σύντομη ανασκόπηση για την παγκόσμια κατάσταση φυσικού αέριο: Αποθέματα, κατανάλωση, εργοστάσια. Έρευνα και Παραγωγή Φυσικού H  κατάσταση και οι προοπτικές των ορυκτών πόρων και φυσικού αερίου  στην Κύπρο Αερίου. Φυσικό Αέριο: Βασικά Χαρακτηριστικά – Ιδιότητες. Επεξεργασία, Απομάκρυνση Όξινων Συστατικών, Απομάκρυνση Βαρύτερων Υδρογονανθράκων. Υγροποιημένο Φυσικό Αέριο (LNG). Μεταφορά, Αποθήκευση, Διανομή.

Στα πλαίσια του μαθήματος καλύπτονται θέματα σε σχέση με την προέλευση και την δημιουργία των εδαφών και των ιζημάτων. Επίσης αναλύονται οι φυσικοχημικές και οι βιολογικές τους ιδιότητες καθώς και οι περιβαλλοντικές τους λειτουργίες. Έμφαση δίνεται στους τρόπους ρύπανσης, την αλληλεπίδραση των ρυπαντών και των τεχνικών απορρύπανση εδαφών και ιζημάτων. Γίνεται επίσης αναφορά και στις σχετικές αναλυτικές μεθόδους αξιολόγησής της ρύπανσης και της απορρύπανσης. Τέλος καλύπτονται τοπικά θέματα ρύπανσης και απορρύπανσης εδαφών και ιζημάτων στην Κύπρο.

1. Κατανομή, χρήσεις και ποιότητα νερού. Υφιστάμενη κατάσταση υδάτων σε διεθνές και εθνικό επίπεδο. Εθνική και Ευρωπαϊκή νομοθεσία. Υδατικοί Πόροι (συμβατικοί- μη συμβατικοί). Κλιματικές αλλαγές και επιπτώσεις στους υδατικούς πόρους. 2. Υδατική Χημεία: Φυσικά υδατικά συστήματα-σύσταση νερού - χημικά είδη υδατικής φάσης. Κύριες μεταβλητές pH, pε. Οξεοβασικά φαινομένα (Διαγράμματα pC-pH). 3. Πόσιμο (αστικό) νερό (Ποιότητα-διαχείριση) Γκρι νερό (Ποιότητα-διαχείριση) Αρδευτικό νερό (Ποιότητα-διαχείριση). 4. Επαναχρησιμοποίηση επεξεργασμένων αποβλήτων, 5. Αφαλάτωση υφάλμυρου και θαλάσσιου νερού (θερμικές, μεμβράνες, ηλεκτροδιαπίδηση), 6. Νερό & Ενέργεια. Υδατικό αποτύπωμα και έννοια Εικονικού νερού. Γαλάζια ανάπτυξη.

Ο φοιτητής θα κατανοήσει την σχετική ευρωπαϊκή νομοθεσία και οδηγίες που αφορούν την καταχώριση, αξιολόγηση, αδειοδότηση και τους περιορισμούς των χημικών προϊόντων. Επίσης, θα εμπεδώσει την διαδικασία αξιολόγησης επικινδυνότητας και ασφάλειας των χημικών ουσιών και την διαδικασία εκπόνησης σεναρίων έκθεσης στις χημικές ουσίες. Τέλος, θα είναι ικανοί να κατανοούν την σήμανση των χημικών ουσιών σε σχέση με την επικινδυνότητα τους στον άνθρωπο και τον περιβάλλον.

Το μάθημα θα ακολουθεί τις υποδείξεις του CCPS η οποία συνάδει με τις υποχρεώσεις για πιστοποίηση των Χημικών Μηχανικών σε θέματα ασφάλειας διεργασιών στο αναλυτικό τους πρόγραμμα.

Το μάθημα θα εστιάζεται στα πιο κάτω:

• Οι υποχρεώσεις των χημικών μηχανικών στο χώρο εργασίας
• Μια ανασκόπηση της εργασιακής νομοθεσίας
• Μια λεπτομερής μελέτη των κινδύνων και του ελέγχου τους
• Μια αναλυτική συζήτηση της ανθρώπινης συμπεριφοράς όσον αφορά τις δυνατότητες και τους περιορισμούς
• Κύρια σημεία στη διαχείριση της ασφάλειας και της υγείας στην εργασία μέσω της διαχείρισης του κινδύνου, των αναλύσεων, σχεδίων και προγραμμάτων ασφάλειας
• Η έννοια της διαχείρισης της ασφάλειας της διεργασίας (PSM)
• Τα 20 στοιχεία ασφάλειας όπως καθορίζονται από τον CCPS

Η ανάγκη της ασφάλειας με τη χρήση διαφόρων σοβαρών ατυχημάτων ως παραδείγματα.

Το μάθημα εξετάζει θέματα όπως: πλεονεκτήματα της χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, τη συνεισφορά των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην αειφορία και τη βιώσιμη ανάπτυξη, ηλιακή ενέργεια, ηλιακοί θερμοσυλλέκτες, κατανάλωση και εξοικονόμηση ενέργειας σε κτίρια, συστήματα μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική, φωτοβολταϊκά συστήματα, ενέργεια ωκεανών και θαλασσών, αιολική ενέργεια, υδροηλεκτρική ενέργεια, γεωθερμική ενέργεια, βιομάζα, βιοκαύσιμα και πράσινα καύσιμα.

Η περιβαλλοντική πολιτική στην Κύπρο και στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Πολιτική ιδεολογία – Πράσινα κόμματα. Διάφοροι δράστες διαμόρφωσης περιβαλλοντικής πολιτικής. Διασυνοριακή Ρύπανση στη διεθνή έννομη τάξη. Οικονομική ανάπτυξη και προστασία περιβάλλοντος. Περιβαλλοντικά προβλήματα και δίκαιο. Περιγραφή κανόνων δικαίου (σύνταγμα, νόμοι, οδηγίες, κανονισμοί, κτλ). Κανόνες δικαίου για τα διάφορα περιβαλλοντικά προβλήματα (ρύπανση θάλασσας και νερού, δάση και βιοποικιλότητα, απόβλητα, κτλ). Εύρεση νόμων. Θα γίνει ειδική αναφορά στην Ευρωπαϊκή περιβαλλοντική πολιτική με έμφαση σε θέματα πολιτικών υδατικών πόρων και συγκεκριμένα στην εφαρμογή της Οδηγίας Πλαίσιο για τα νερά WFD 2000/60/EK στα κράτη μέλη της Ε.Ε. Γίνεται αποτίμηση της εφαρμογής της Οδηγίας Πλαίσιο στην Ελλάδα και συγκεκριμένα στα σχέδια διαχείρισης των υδατικών διαμερισμάτων της χώρας.

Το μάθημα αυτό παρέχει γνώσεις σχετικά με τη σύσταση και κατανομή της ατμοσφαίρας με το ύψος. Το προφίλ της θερμοκρασίας της ατμοσφαίρας. Ατμοσφαιρικές περιοχές. Η υδροστατική εξίσωση και εφαρμογές της στην ατμόσφαιρα. Παράμετροι υγρασίας. Ατμοσφαιρικές Μεταβολές. Ευστάθεια – Αστάθεια Ατμόσφαιρας. Στοιχεία Φυσικής Νεφών: Τύποι νεφών. Μηχανισμοί σχηματισμού νεφών. Ατμοσφαιρικά αιωρήματα. Υδροσυμπύκνωση. Αύξηση μεγέθους νεφοσταγώνων μέσω συμπύκνωσης, κρούσεων και συνένωσης. Γενική κυκλοφορία της ατμοσφαίρας.  Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις.

- Ποιοι είναι οι παράγοντες που καθορίζουν και προσδιορίζουν τη Σχολική Επιστήμη ως αυτόνομο πεδίο γνώσης;

- Ποιες είναι οι απαραίτητες δεξιότητες, γνώσεις, στάσεις και αξίες που κρίνονται αναγκαίες να αναπτυχθούν από τους μαθητές μέσω της διδασκαλίας των Φυσικών Επιστημών;

- Ποιες είναι οι πρώτες ιδέες των μαθητών αναφορικά με έννοιες και φαινόμενα των Φυσικών Επιστημών και πώς μπορούν αυτές να αποτελέσουν την αφετηρία για τη συγκρότηση της σχολικής φυσικο-επιστημονικής γνώσης;

- Αναγκαιότητα της συστηματικής εξέτασης της διδασκαλίας των Φυσικών Επιστημών

- Βασικό εννοιολογικό πλαίσιο της Διδακτικής των ΦΕ.

- Σύγχρονοι μέθοδοι διδασκαλίας των ΦΕ όπως: γενικά χαρακτηριστικά της διδασκαλίας, κριτήρια επιλογής περιεχομένου, διαδικασιών μάθησης, βηματισμού κα μεθόδων αξιολόγησης, σχεδιασμός και ανάπτυξη διδακτικού υλικού