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.
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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.