Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Transportation phenomena in the environment.
Course of study:
2016/2017
Code:
JFT-1-603-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
6
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr Czapliński Wilhelm (czaplinski@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr Czapliński Wilhelm (czaplinski@fis.agh.edu.pl)
Module summary

Celem przedmiotu jest przedstawienie studentom matematycznego opisu transportu masy, pędu i energii w środowisku.

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)
Social competence
M_K001 Student ma szansę nauczyć się współpracować w zespole rozwiązującym problemy rachunkowe o konkretnym profilu fizycznym. Wyszukuje w Internecie strony zawierające odpowiednie wiadomości i na ich podstawie opracować referat, a także – korzystając z pomocy prowadzącego zajęcia – zastosować zdobyte wiadomości do opracowania pracy inżynierskiej ze środowiskowych zagadnień transportu. FT1A_K05, FT1A_K04, FT1A_K01 Participation in a discussion,
Activity during classes,
Scientific paper
Skills
M_U001 Student ma szansę nauczyć się jak ułożyć bilans wejścia-wyjścia dla masy i liczby cząstek zawartych w układzie, wyprowadzić stosowne równanie różniczkowe i rozwiązać je z uwzględnieniem warunków brzegowych. Ma szansę dowiedzieć się jak przebiegają podstawowe procesy sedymentacji. FT1A_U01, FT1A_U04 Activity during classes,
Test,
Scientific paper,
Participation in a discussion
M_U002 W oparciu o podstawowe rozwiązania problemów dyfuzyjnych student ma szansę nauczyć się jak prognozować tempo zachodzenia dyfuzji z uwzględnieniem ich skutków dla środowiska. FT1A_U01, FT1A_U02, FT1A_U04 Activity during classes,
Test,
Scientific paper,
Participation in a discussion
M_U003 Student ma szansę nauczyć się jak przebiega transport zanieczyszczeń w powietrzu, których emiterami są źródła punktowe (typu komin fabryczny), jak również przeprowadzać analizę charakterystycznych skal czasowych dla tego procesu. FT1A_U01, FT1A_U02, FT1A_U04 Test,
Activity during classes,
Scientific paper,
Participation in a discussion
Knowledge
M_W001 Student ma szansę zdobyć wiedzę o równaniach różniczkowych wykorzystywanych w fizyce środowiska oraz stawianiu stosownych warunków początkowych i brzegowych. FT1A_W01, FT1A_W06 Examination
M_W002 Student ma szansę zdobyć wiedzę o najważniejszych sposobach przekazu energii wewnętrznej między układami fizycznymi. FT1A_W01, FT1A_W06 Examination,
Activity during classes,
Scientific paper,
Participation in a discussion
M_W003 Student ma szansę zdobyć wiedzę z zakresu mechaniki płynów; zna genezę równania Navier-Stokesa w ujęciu tensorowym; dowiedzieć się co to jest współczynnik lepkości, przepływ laminarny i potencjalny; wie co to jest prawo Darcy'ego. FT1A_W01, FT1A_W06 Activity during classes,
Participation in a discussion,
Examination,
Scientific paper
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
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student ma szansę nauczyć się współpracować w zespole rozwiązującym problemy rachunkowe o konkretnym profilu fizycznym. Wyszukuje w Internecie strony zawierające odpowiednie wiadomości i na ich podstawie opracować referat, a także – korzystając z pomocy prowadzącego zajęcia – zastosować zdobyte wiadomości do opracowania pracy inżynierskiej ze środowiskowych zagadnień transportu. - + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student ma szansę nauczyć się jak ułożyć bilans wejścia-wyjścia dla masy i liczby cząstek zawartych w układzie, wyprowadzić stosowne równanie różniczkowe i rozwiązać je z uwzględnieniem warunków brzegowych. Ma szansę dowiedzieć się jak przebiegają podstawowe procesy sedymentacji. + + - - - - - - - - -
M_U002 W oparciu o podstawowe rozwiązania problemów dyfuzyjnych student ma szansę nauczyć się jak prognozować tempo zachodzenia dyfuzji z uwzględnieniem ich skutków dla środowiska. + + - - - - - - - - -
M_U003 Student ma szansę nauczyć się jak przebiega transport zanieczyszczeń w powietrzu, których emiterami są źródła punktowe (typu komin fabryczny), jak również przeprowadzać analizę charakterystycznych skal czasowych dla tego procesu. + + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma szansę zdobyć wiedzę o równaniach różniczkowych wykorzystywanych w fizyce środowiska oraz stawianiu stosownych warunków początkowych i brzegowych. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student ma szansę zdobyć wiedzę o najważniejszych sposobach przekazu energii wewnętrznej między układami fizycznymi. + + - - - - - - - - -
M_W003 Student ma szansę zdobyć wiedzę z zakresu mechaniki płynów; zna genezę równania Navier-Stokesa w ujęciu tensorowym; dowiedzieć się co to jest współczynnik lepkości, przepływ laminarny i potencjalny; wie co to jest prawo Darcy'ego. + + - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Równania różniczkowe cząstkowe wykorzystywane w fizyce środowiska – 4 godz.

    Klasyfikacja równań różniczkowych cząstkowych oraz towarzyszące im warunki początkowe i brzegowe.

  2. Prawa zachowania w ośrodkach ciągłych – 2 godz.

    Pojęcie układu, gęstości strumienia i strumienia.

  3. Termodynamiczne podstawy opisu przekazu energii na sposób ciepła – 3 godz.

    a) elementy kalorymetrii,
    b) prawo Fouriera i równanie przewodnictwa cieplnego,
    c) przekaz energii poprzez konwekcję.

  4. Przekaz energii poprzez promieniowanie elektromagnetyczne – 2 godz.

    Prawo Stefana-Boltzmanna.

  5. Podstawy mechaniki płynów – 5 godz.

    a) płyny newtonowskie i współczynnik lepkości, tensor naprężeń ścinania,
    b) wyprowadzenie równania Navier-Stokesa,
    c) płyn idealny, równanie Eulera, przepływ potencjalny,
    d) przepływ w ośrodkach porowatych – prawo Darcy’ego.

  6. Zawiesiny cząsteczkowe o niskich stężeniach – 4 godz.

    a) zawiesiny cząsteczkowe o niskich koncentracjach i ich przepływy dla małej liczby Reynoldsa,
    b) sedymentacja objętościowa (przypadek zerowego i pełnego mieszania, sedymentacja ciągła).

  7. Dyfuzyjny transport masy, pierwsze i drugie prawo Ficka – 4 godz.

    a) dyfuzja stacjonarna z zerowym transferem masy,
    b) dyfuzja stacjonarna z jednorodną i niejednorodną reakcją chemiczną na powierzchniach cząstek.

  8. Model smugi Gaussowskiej w powietrzu – 4 godz.

    Modelowanie dyspersji zanieczyszczeń w atmosferze.

Auditorium classes:
  1. Przekaz energii na sposób ciepła i promienioiwania elektromafgnetycznego 3 godz.

    - Student ma szansę przećwiczyć (rozwiązując zadania rachunkowe) obliczanie temperatur ciał oraz gęstości strumieni i całkowitych strumieni energii wewnętrznej i elektromagnetycznej prowadzących do równowagi termodynamicznej ciał o różnych kształtach.

  2. Model smugi Gaussowskiej w powietrzu – 1.5 godz.

    - Student ma szansę przećwiczyć (rozwiązując zadania rachunkowe) modelowanie dyspersji zanieczyszczeń w atmosferze, których źródłami są kominy fabryczne.

  3. Zawiesiny cząsteczkowe o niskich stężeniach – 1.5 godz .

    Efekty kształcenia:
    - Student ma szansę przećwiczyć (rozwiązując zadania rachunkowe) układanie bilansu wejścia-wyjścia dla układu jedno- i wielofazowego, a także rozwiązywanie stosownego równania różniczkowego z uwzględnieniem warunku początkowego. Przećwiczyć obliczanie współczynników sedymentacji zachodzących w układach stacjonarnych.

  4. Równania hydrodynamiki – 4 godz.

    Efekty kształcenia:
    - Student ma szansę przećwiczyć (rozwiązując zadania rachunkowe) rozwiązywanie uproszczonych postaci równania N-S przy różnych geometriach przepływu płynu nielepkiego i lepkiego.

  5. Dyfuzyjny transport masy – 4 godz.

    Efekty kształcenia:
    - W oparciu o podstawowe rozwiązania problemów dyfuzyjno-adsorpcyjnych student ma szansę przećwiczyć prognozowanie tempa zachodzenia takich procesów z uwzględnieniem ich skutków dla środowiska.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 108 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Realization of independently performed tasks 31 h
Examination or Final test 2 h
Preparation for classes 30 h
Participation in auditorium classes 15 h
Participation in lectures 30 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Średnia arytmetyczna oceny z ćwiczeń rachunkowych i oceny z egzaminu.

Prerequisites and additional requirements:

• Znajomość podstaw fizyki ośrodków ciągłych (w ramach wykładu fizyki ogólnej)
• Znajomość rachunku różniczkowego i całkowego w zakresie odpowiadającym pierwszym
czterem semestrom studiów

Recommended literature and teaching resources:

• Mark M. Clark, “Transport modeling for environmental engineers and scientists”,
J.Wiley 1996
• Egbert Boeker, Rienk van Grondelle, “Fizyka środowiska”, PWN 2002
• Yunus A. Çengel, “Heat and mass transfer: a practical approach”, McGraw Hill, 2006
• L. D. Landau, E. M. Lifszyc, “Hydrodynamika”, PWN 1994
• Materiały dydaktyczne na stronie http://www.ftj.agh.edu.pl/~lenda/transport.html

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

http://bpp.agh.edu.pl/autor/czaplinski-wilhelm-01591

Additional information:

Sposób odrobienia zaległości spowodowanych nieobecnością na ćwiczeniach rachunkowych:
W razie nieobecności na co najmniej trzech kolejnych zajęciach student powinien zaliczyć zaległy materiał ustnie lub pisemnie.