Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Fizyka konwersji energii
Course of study:
2016/2017
Code:
JFT-2-021-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
0
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Kreft Andrzej (Andrzej.Kreft@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr Czapliński Wilhelm (czaplinski@fis.agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Kreft Andrzej (Andrzej.Kreft@fis.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)
Social competence
M_K001 Ma świadomość roli, jaką mają do odegrania fizycy w zmaganiach z wyzwaniami energetycznymi XXI wieku FT2A_K05 Test
Skills
M_U001 Potrafi ocenić przydatność nowych materiałów do wytwarzania urządzeń konwersji energii (kolektorów słonecznych, paneli fotowoltaicznych, turbin gazowych i wiatrowych czy generatorów elektrycznych) FT2A_U14 Test
M_U002 Potrafi ocenić wpływ na środowisko różnych technologii energetycznych. FT2A_U15 Activity during classes,
Test
M_U003 Potrafi wykonać typowe obliczenia dotyczące problemów konwersji energii FT2A_U16 Test,
Execution of exercises
Knowledge
M_W001 Ma uporządkowaną wiedzę o bilansie energetycznym Ziemi, o mechanizmach fizycznych zachodzących w środowisku naturalnych przemian energetycznych oraz o dostępnych na Ziemi odnawialnych i nieodnawialnych postaciach energii i możliwości ich wykorzystania dla zaspokojenia potrzeb cywilizacji. FT2A_W03 Test
M_W002 Dysponuje gruntowną wiedzą na temat zjawisk fizycznych, na których opierają współcześnie stosowane najważniejsze technologie energetyczne FT2A_W02 Activity during classes,
Test,
Execution of exercises
M_W003 Rozumie znaczenie wyników badań podstawowych dla rozwoju technologii energetycznych FT2A_W09 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
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Ma świadomość roli, jaką mają do odegrania fizycy w zmaganiach z wyzwaniami energetycznymi XXI wieku + - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi ocenić przydatność nowych materiałów do wytwarzania urządzeń konwersji energii (kolektorów słonecznych, paneli fotowoltaicznych, turbin gazowych i wiatrowych czy generatorów elektrycznych) + - - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi ocenić wpływ na środowisko różnych technologii energetycznych. + + - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi wykonać typowe obliczenia dotyczące problemów konwersji energii - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma uporządkowaną wiedzę o bilansie energetycznym Ziemi, o mechanizmach fizycznych zachodzących w środowisku naturalnych przemian energetycznych oraz o dostępnych na Ziemi odnawialnych i nieodnawialnych postaciach energii i możliwości ich wykorzystania dla zaspokojenia potrzeb cywilizacji. + - - - - - - - - - -
M_W002 Dysponuje gruntowną wiedzą na temat zjawisk fizycznych, na których opierają współcześnie stosowane najważniejsze technologie energetyczne + + - - - - - - - - -
M_W003 Rozumie znaczenie wyników badań podstawowych dla rozwoju technologii energetycznych + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Wykłady (30 godz.)
1.Elementarz energetyki: definicje pojęć; jednostki energii i mocy; różne formy energii i zasada zachowania energii; pierwotne, finalne i użyteczne postacie energii; łańcuchy przemian energii z uwzględnieniem magazynowania i przesyłu energii; aktualna struktura zużycia energii pierwotnej na świecie i w Polsce; sprawność konwersji energii; ekologiczne skutki przemian energetycznych; użytkowanie energii a jakość życia; zagrożenia i wyzwania energetyczne XXI wieku; trendy rozwojowe i prognozy na przyszłość; problematyka efektywnego poszanowania energii ( 4 godz.).
2. Źródła i naturalne przemiany energii na Ziemi; zasoby paliw kopalnych; oceny możliwości pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych (2 godz.).
3. Energetyka oparta na wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii (12 godz.):
• konwersja fototermiczna – podstawy fizyczne, rozwój
technologiczny, stan aktualny,
• konwersja fotowoltaiczna – podstawy fizyczne, postęp
technologiczny, stan aktualny,
• energetyka wiatrowa – geneza wiatrów, podstawy fizyczne
i rozwiązania technologiczne, rozwój ilościowy, stan
aktualny i prognozy na przyszłość,
• wykorzystanie energii mechanicznej wód śródlądowych, fal
morskich i pływów oceanicznych – aspekty fizyczne i
przegląd technologii,
• wykorzystanie energii geotermicznej – elementy fizyki
wnętrza Ziemi, sposoby pozyskiwania energii
geotermicznej, geotermia na świecie i w Polsce,
• energetyczne wykorzystanie biomasy – fotosynteza, uprawy
energetyczne, kontrowersje wokół współspalania w
elektrowniach.
4. Przemiany energetyczne w elektrowniach spalających paliwa organiczne(2 godz.):
• podstawy fizyczne i urządzenia technologiczne stosowane w
przemianach ciepła na energię mechaniczną,
• podstawy fizyczne konwersji energii mechanicznej na
energię elektryczną,
• schematy technologiczne różnych typów elektrowni i
elektrociepłowni,
• trendy rozwojowe, problemy sprawności konwersji i
zagospodarowania ciepła odpadowego.
5. Podstawy fizyczne i rozwiązania technologiczne energetyki jądrowej opartej na zjawisku rozszczepienia jąder (2 godz.).
6. Podstawy fizjologiczne i fizyczne techniki oświetleniowej (2 godz.).
7. Magazynowanie energii chemicznej, cieplnej, mechanicznej, elektrycznej i jądrowej (2 godz.).
8. Gospodarka wodorowa – własności wodoru jako nośnika energii; technologie otrzymywania, magazynowania, dystrybucji i użytkowanie wodoru (2 godz.).
9. Problematyka efektywnego wykorzystania i oszczędzania energii (1 godz.).
10.Sprawdzian (1 godz.).

Auditorium classes:

Ćwiczenia audytoryjne (15 godz.)
1. Nierelatywistyczny opis energii mechanicznej punktu materialnego, bryły sztywnej, cieczy nielepkiej, oraz opis konwersji energii w silnikach cieplnych.
2. Transport ciepła w ośrodkach jednorodnych i izotropowych.
3. Konwersja energii mechanicznej na energię pola elektromagnetycznego.

Efekty kształcenia:
• student potrafi sformułować prawo zachowania energii mechanicznej w polu siły zachowawczej dla punktu i bryły sztywnej oraz dla cieczy nielepkiej,
• student potrafi opisać proces konwersji energii zachodzącej w układzie wiatr – turbina wiatrowa (wraz z obliczeniem jej sprawności) oraz w prostych cyklach termodynamicznych opisujących pracę silników cieplnych (Carnot, Otto, Diesel),
• student potrafi obliczyć stacjonarny i niestacjonarny rozkład temperatury przy zadanych warunkach brzegowych wewnątrz układu ścian o podanych rozmiarach korzystając z równania dyfuzji dla temperatury,
• student potrafi obliczyć parametry materiałowe określające transport ciepła dla prostego ośrodka jednorodnego (np. układu płaskich ścian),
• student potrafi obliczyć, korzystając z prawa Stefana-Boltzmanna, ilość energii wymienianej z otoczeniem za pośrednictwem promieniowania elektromagnetycznego przez ścianę płaską bądź płaski dach budynku mieszkalnego
• student potrafi obliczyć energię pola elektrostatycznego zgromadzoną w kondensatorze, energię pola magnetostatycznego zgromadzoną w solenoidzie, oraz energię fali elektromagnetycznej w danej objętości,
• student potrafi obliczyć moc promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez ładunek punktowy i antenę dipolową.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 115 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Participation in lectures 30 h
Participation in auditorium classes 15 h
Realization of independently performed tasks 40 h
Preparation for classes 30 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia arytmetyczna ocen z zaliczenia wykładów (W) i ćwiczeń audytoryjnych ©: OK = 0,5 x (W + C)
Ocena z zaliczenia wykładów jest ustalana w oparciu o wyniki sprawdzianu przeprowadzonego na ostatnim wykładzie.
Oceny z zaliczenia wykładów i z ćwiczeń audytoryjnych są ustalane zgodnie ze skalą ocen podaną w Regulaminie Studiów AGH.

Prerequisites and additional requirements:

Zaliczony kurs fizyki ogólnej (klasycznej i współczesnej).

Recommended literature and teaching resources:

1. J. Marecki, Podstawy przemian energetycznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2000.
2. A. Hrynkiewicz, Energia – Wyzwanie XXI wieku, Wydawnictwo UJ, Kraków, 2002.
3. Z. Celiński, A. Strupczewski, Podstawy energetyki jądrowej, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1984.
4. Wybrane artykuły w czasopismach: Świat Nauki, Wiedza i Życie, GlobEnergia.

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

Additional scientific publications not specified

Additional information:

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na ćwiczeniach audytoryjnych:
W przypadku nieobecności na ćwiczeniach audytoryjnych wymaga się od studenta
samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i zaliczenia go w
wyznaczonym przez prowadzącego terminie, lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć. Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 20% zajęć i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego, możliwości wyrównania zaległości.
Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych jest koniec zajęć w
danym semestrze. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczania.
Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 20% zajęć i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości poprawkowego zaliczania zajęć. Od takiej decyzji prowadzącego zajęcia student może się odwołać do Dziekana.

Ze względu na to, że nie ma egzaminu z tego przedmiotu, obecność na wykładach jest obowiązkowa.Warunkiem zaliczenia wykładów jest ponadto uzyskanie pozytywnej oceny ze sprawdzianiu przeprowadzanego na ostatnim wykładzie.