Module also offered within study programmes:
General information:
Annual:
2013/2014
Code:
WIN-1-404-s
Name:
Termodynamika
Faculty of:
Drilling, Oil and Gas
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Oil and Gas Engineering
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Nagy Stanisław (nagy@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Klimkowski Łukasz (klimkowski@agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Nagy Stanisław (nagy@agh.edu.pl)
mgr inż. Włodek Tomasz (twlodek@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Knowledge
M_W002 Student będzie znał równania stanu: gaz doskonały, równanie stanu gazu doskonałego i półdoskonałego, równania stanu gazu rzeczywistego oraz będzie potrafił wykonać podstawowe obliczenia z zakresu równań stanu. IN1A_W02 Test
M_W003 Student zna pojęcia I Zasadę Termodynamiki: (zasada zachowania energii, energia wewnętrzna, entalpia, I ZT dla układu zamkniętego i otwartego, energia wewnętrzna i entalpia jako funkcje stanu) IN1A_W02 Test
M_W004 Student umie opisać własności roztworów gazowych (mieszaniny): roztwory gazów doskonałych i zna kaloryczne parametry stanu roztworu gazów doskonałych i półdoskonałych. IN1A_W02 Test
M_W005 Student zna przemiany termodynamiczne; przemiany charakterystyczne gazów doskonałych i półdoskonałych, przemiany odwracalne i nieodwracalne IN1A_W01, IN1A_W02 Test
M_W006 Student zna pojecie obiegu termodynamicznego oraz II Zasadę Termodynamiki. Potrafi zdefiniować pojęcie obiegu i sprawność energetycznej. Zna podstawowe sformułowania II ZT i pojęcie entropii. Student umie opisac odwracalny obieg Carnota. IN1A_W01, IN1A_W02, IN1A_W03 Test
M_W007 Student zna własności para nasycona i przegrzanej dla przemiany pary wodnej. Student zna równanie Clapeyrona - Clausiusa. Student umie narysowac wykresy T-s oraz i-s dla pary wodnej). Zna podstawy równowagi fazowej układów jednoskładnikowych i wieloskładnikowych. IN1A_W01, IN1A_W02, IN1A_W03 Test
M_W008 Student zna warunki przepływu krytycznego przez zwężkę ograniczającą Bendemanna oraz umie opisać zjawisko Joule'a-Thomsona. IN1A_W01, IN1A_W02, IN1A_W24 Test
M_W009 Student zna podstawy ustalonej wymiany ciepła: przewodzenie, konwekcja i przenikanie, promieniowanie. Student zna zastosowania techniczne praw przepływu ciepła - izolacja i wymienniki ciepła IN1A_W01, IN1A_W02, IN1A_W03, IN1A_W24, IN1A_W26 Test
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Others
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
E-learning
Knowledge
M_W002 Student będzie znał równania stanu: gaz doskonały, równanie stanu gazu doskonałego i półdoskonałego, równania stanu gazu rzeczywistego oraz będzie potrafił wykonać podstawowe obliczenia z zakresu równań stanu. + + - - - - - - - - -
M_W003 Student zna pojęcia I Zasadę Termodynamiki: (zasada zachowania energii, energia wewnętrzna, entalpia, I ZT dla układu zamkniętego i otwartego, energia wewnętrzna i entalpia jako funkcje stanu) + + - - - - - - - - -
M_W004 Student umie opisać własności roztworów gazowych (mieszaniny): roztwory gazów doskonałych i zna kaloryczne parametry stanu roztworu gazów doskonałych i półdoskonałych. + + - - - - - - - - -
M_W005 Student zna przemiany termodynamiczne; przemiany charakterystyczne gazów doskonałych i półdoskonałych, przemiany odwracalne i nieodwracalne + + - - - - - - - - -
M_W006 Student zna pojecie obiegu termodynamicznego oraz II Zasadę Termodynamiki. Potrafi zdefiniować pojęcie obiegu i sprawność energetycznej. Zna podstawowe sformułowania II ZT i pojęcie entropii. Student umie opisac odwracalny obieg Carnota. + + - - - - - - - - -
M_W007 Student zna własności para nasycona i przegrzanej dla przemiany pary wodnej. Student zna równanie Clapeyrona - Clausiusa. Student umie narysowac wykresy T-s oraz i-s dla pary wodnej). Zna podstawy równowagi fazowej układów jednoskładnikowych i wieloskładnikowych. + + - - - - - - - - -
M_W008 Student zna warunki przepływu krytycznego przez zwężkę ograniczającą Bendemanna oraz umie opisać zjawisko Joule'a-Thomsona. + + - - - - - - - - -
M_W009 Student zna podstawy ustalonej wymiany ciepła: przewodzenie, konwekcja i przenikanie, promieniowanie. Student zna zastosowania techniczne praw przepływu ciepła - izolacja i wymienniki ciepła + + - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Termodynamika

  1. Podstawy termodynamiki (bilans energii, energia wewnętrzna, ciepło, praca objętościowa i techniczna, entalpia, pojemność cieplna, entropia i funkcje termodynamiczne z nią związane, procesy nieodwracalne, udziały entropii, potencjał chemiczny, potencjał elektrochemiczny, kryteria równowagi układu w zmiennych naturalnych, praca maksymalna i egzergia, bilans egzergii, bezwzględna wartość entropii,
  2. Właściwości gazów i ich mieszanin – własności gazu doskonałego, dwu- i trójparametrowa zasada stanów odpowiadających sobie, przegląd stosowanych w praktyce równań stanu PVT, reguły mieszania, potencjał chemiczny, aktywność ciśnieniowa (fugatywność) substancji czystej i składnika w mieszaninie, funkcje termodynamiczne gazów rzeczywistych, przemiany charakterystyczne i wykresy termodynamiczne, właściwości gazów wilgotnych i para wodna, jako czynnik termodynamiczny.
  3. Czynniki termodynamiczne i maszyny cieplne (zarys): Obiegi odwracalne prawo- i lewobieżne Carnota, obiegi silników spalinowych tłokowych ( Otto, Diesla, Sabathe, Sterlinga), obiegi silników spalinowych turbinowych – Joule’a (turbina gazowa), gazowe obiegi chłodnicze – pompa ciepła, sprężarki, skraplanie gazów- chłodziarki (obieg Linde/Claude-Heylandta), obiegi siłowni parowych (Carnota, Clausiusa-Rankine’a).
  4. Równowagi fazowe: odstawowy warunek równowagi fazowej, entalpia i entropia przemian fazowych, zależność potencjału chemicznego od temperatury i ciśnienia, linie współistnienia faz, zależność ciśnienia od temperatury na liniach równowagi, równowaga destylacyjna, roztwory cieczy rzeczywistej krzywa rosy, krzywa wrzenia, gazy wilgotne, punkt rosy pary wodnej w gazie, równowaga absorpcyjna, ograniczona rozpuszczalność gazów, rozpuszczalność cieczy w gazie, równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych i wielofazowych, równowaga fazowa z reakcją chemiczną.

Plan wykładów

  1. Układ termodynamiczny i parametry stanu: intensywne i ekstensywne parametry stanu, Zerowa Zasada Termodynamiki, pojęcia ciepła i pracy oraz ich związek z energią, podstawy bilansowania – 2 h
  2. Czynniki termodynamiczne i równanie stanu: gaz doskonały, równanie stanu gazu doskonałego i półdoskonałego, równania stanu gazu rzeczywistego – 4 h
  3. Ciepło właściwe: ciepło właściwe gazów doskonałych, pojemność cieplna, zależność ciepła właściwego od temperatury i średnie ciepło właściwe – 2 h
  4. I Zasada Termodynamiki: zasada zachowania energii, energia wewnętrzna, entalpia, I ZT dla układu zamkniętego i otwartego, energia wewnętrzna i entalpia jako funkcje stanu – 4 h
  5. Roztwory gazowe (mieszaniny): roztwory gazów doskonałych, kaloryczne parametry stanu roztworu gazów doskonałych i półdoskonałych – 2 h
  6. Przemiany termodynamiczne; przemiany charakterystyczne gazów doskonałych i półdoskonałych, przemiany odwracalne i nieodwracalne – 3 h
  7. Obiegi termodynamiczne i II Zasada Termodynamiki: pojęcie obiegu i sprawność energetyczna, sformułowanie II ZT i pojęcie entropii, odwracalny obieg Carnota, termodynamiczna skala temperatur – 3 h
  8. Para nasycona i przegrzana: przemiany pary wodnej, równanie Clapeyrona – Clausiusa, wykresy T-s oraz i-s dla pary wodnej) – 3 h
  9. Podstawy równowagi fazowej układów jednoskładnikowych i wieloskładnikowych – 3 h
  10. Podstawy ustalonej wymiany ciepła: przewodzenie, konwekcja i przenikanie, promieniowanie, zastosowania techniczne praw przepływu ciepła – izolacja i wymienniki ciepła – 2 h

Auditorium classes:
Termodynamika

  1. Równanie stanu gazu doskonałego i półdoskonałego, równania stanu gazu rzeczywistego.
  2. I Zasada Termodynamiki: (zasada zachowania energii, energia wewnętrzna, entalpia, I ZT dla układu zamkniętego i otwartego, energia wewnętrzna i entalpia jako funkcje stanu).
  3. Własności roztworów gazowych (mieszanin): roztwory gazów doskonałych, kaloryczne parametry stanu roztworu gazów doskonałych i półdoskonałych
  4. Przemiany termodynamiczne; przemiany charakterystyczne gazów doskonałych i półdoskonałych, przemiany odwracalne i nieodwracalne.
  5. Pojecie obiegu termodynamicznego oraz II Zasada Termodynamiki. Omówienie definicji pojęć obiegu i sprawności energetycznej. Sformułowania II ZT i pojęcie entropii. Opis odwracalnego obiegu Carnot’a.
  6. Własności pary nasyconej i przegrzanej dla przemiany pary wodnej. Równanie Clapeyrona – Clausiusa. Wykresy T-s oraz i-s dla pary wodnej. Podstawy równowagi fazowej układów jednoskładnikowych i wieloskładnikowych.
  7. Warunki przepływu krytycznego przez zwężkę ograniczającą Bendemanna.
  8. Efekt Joule’a Thomsona
  9. Podstawy ustalonej wymiany ciepła: przewodzenie, konwekcja i przenikanie, promieniowanie. Zastosowania techniczne praw przepływu ciepła – izolacja i wymienniki ciepła.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 153 h
Module ECTS credits 6 ECTS
Participation in auditorium classes 30 h
Realization of independently performed tasks 60 h
Examination or Final test 3 h
Preparation for classes 60 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

70% egzamin + 30% zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych

Prerequisites and additional requirements:

Warunki uczestnictwa w przedmiocie:
– zaliczone przedmioty: matematyka, fizyka, chemia.

Recommended literature and teaching resources:

1. Dawidowicz: Zaryst termodynamiki gazu ziemnego, Skrypt AGH, Kraków 1989
2. Staniszewski B.: Termodynamika. PWN W-wa 1982.
3. Szargut J.: Termodynamika techniczna. Wyd. Polit. Śląskiej, Gliwice 1998.
4. Wiśniewski S: termocynamika Techniczna, Wyd. WNT, różne wydania
-———-
5. Michałowski S., Wańkowicz K., Termodynamika procesowa, WNT, Warszawa, 1999
6. Staniszewski B, Termodynamika, WNT 1965
7. Hołyst R., Poniewierski A., Ciach A., Termodynamika dla chemików, fizyków i inżynierów, Uniwersytet Kardynała S. Wyszyńskiego, Warszawa, 2005
8. Paderewski M. L., Procesy adsorpcyjne w inżynierii chemicznej, WNT, Warszawa,1999
9. Biń A., Machniewski P., Przykłady i zadania z termodynamiki procesowej, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej,2002
10. Pohorecki R., Wroński S., Kinetyka i termodynamika procesów inżynierii chemicznej, WNT, 1979
11. Wrzesiński Z., Termodynamika, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 2002
11. Izydorczyk Jan i inni., Termodynamika, statyka chemiczna, i równowagi fazowe w przykładach i zadaniach, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2004

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

Student po zaliczeniu przedmiotu powinien posiadać podstawy wiedzy w zakresie: wykorzystanie termodynamiki do obliczeń właściwości, opisu przemian chemicznych i fizycznych, w tym obiegów, mających zastosowanie w modelowaniu technologicznym – procesach uzdatniania gazu ziemnego, separacji ciecz-gaz oraz w podstaw termodynamicznych w symulacji przepływu gazu i ropy w złożu, odwiercie i rurociągu.