Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Termodynamika techniczna
Course of study:
2017/2018
Code:
CCB-1-205-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Chemistry of Building Materials
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. nadzw. dr hab. inż. Jedliński Jerzy (jedlinsk@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Kyzioł Karol (kyziol@agh.edu.pl)
Module summary

Zapoznanie się z zasadami termodynamiki i ich praktycznym zastosowaniem do opisu jakościowego i ilościowego procesów, zachodzących w układach związanych z chemią budowlaną.

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 rozumie problem jakości energii i wydajności procesów w technice i przyrodzie. CB1A_K08 Activity during classes,
Participation in a discussion
M_K002 Student ma świadomość, że termodynamika techniczna jest ważnym narzędziem w pracy inżyniera. CB1A_K08 Participation in a discussion
Skills
M_U001 Zna pojęcie stanu standardowego pierwiastków chemicznych i umie je stosować w obliczeniach chemicznych. CB1A_U07 Examination,
Test
M_U002 Student potrafi stosować parametry i funkcje stanu w opisie układu termodynamicznego. Zna jednostki, w których wyrażane są te wielkości. CB1A_U08 Activity during classes,
Examination,
Test
M_U003 Student potrafi wykorzystywać zasady termodynamiki w modelowaniu zjawisk i procesów chemicznych. Umie wykorzystać model gazu doskonałego w opisie przemian termodynamicznych. Zna modele obiegów termodynamicznych i umie je omówić na prostych przykładach. CB1A_U08 Activity during classes,
Examination,
Test,
Participation in a discussion
M_U004 Student zna matematyczne podstawy modelowania przepływu ciepła i masy oraz potrafi je wykorzystać w rozwiązywaniu prostych problemów technicznych. Potrafi dokonać bilansu masy i energii w układach różnego typu. CB1A_U08 Activity during classes,
Examination,
Test
Knowledge
M_W001 Student rozumie koncepcje i modele termodynamiki i potrafi wskazać przykłady ich zastosowań w opisie procesów w technice i zjawisk zachodzących w przyrodzie. CB1A_W07 Activity during classes,
Examination
M_W002 Student rozumie znaczenie pierwszej zasady termodynamiki jako zasady zachowania masy i energii oraz potrafi wykorzystać tę zasadę w opisie procesów termodynamicznych. CB1A_W07 Activity during classes,
Examination,
Test
M_W003 Student rozumie koncepcję entropii i problem jakości energii oraz potrafi je omówić na wybranych przykładach z techniki. CB1A_W07 Activity during classes,
Examination,
Participation in a discussion
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 rozumie problem jakości energii i wydajności procesów w technice i przyrodzie. + + - - - - - - - - -
M_K002 Student ma świadomość, że termodynamika techniczna jest ważnym narzędziem w pracy inżyniera. - - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Zna pojęcie stanu standardowego pierwiastków chemicznych i umie je stosować w obliczeniach chemicznych. - + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi stosować parametry i funkcje stanu w opisie układu termodynamicznego. Zna jednostki, w których wyrażane są te wielkości. - + - - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi wykorzystywać zasady termodynamiki w modelowaniu zjawisk i procesów chemicznych. Umie wykorzystać model gazu doskonałego w opisie przemian termodynamicznych. Zna modele obiegów termodynamicznych i umie je omówić na prostych przykładach. + + - - - - - - - - -
M_U004 Student zna matematyczne podstawy modelowania przepływu ciepła i masy oraz potrafi je wykorzystać w rozwiązywaniu prostych problemów technicznych. Potrafi dokonać bilansu masy i energii w układach różnego typu. - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student rozumie koncepcje i modele termodynamiki i potrafi wskazać przykłady ich zastosowań w opisie procesów w technice i zjawisk zachodzących w przyrodzie. + - - - - - - - - - -
M_W002 Student rozumie znaczenie pierwszej zasady termodynamiki jako zasady zachowania masy i energii oraz potrafi wykorzystać tę zasadę w opisie procesów termodynamicznych. + + - - - - - - - - -
M_W003 Student rozumie koncepcję entropii i problem jakości energii oraz potrafi je omówić na wybranych przykładach z techniki. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Termodynamika jako nauka aksjomatyczna. Najważniejsze definicje i idee termodynamiki, w tym: układ i rodzaje układów, otoczenie, stan układu, funkcje i parametry stanu (podział pomiędzy wielkości ekstensywne i intensywne), czynnik termodynamiczny, równowaga, proces termodynamiczny (stacjonarny i niestacjonarny, odwracalny i nieodwracalny, samorzutny i niesamorzutny). Metoda mikroskopowa i makroskopowa w termodynamice. Metodologia rozwiązywania problemów i projektowania w termodynamice.
Energia wewnętrzna i I zasada termodynamiki. Sposoby wymiany energii: praca objętościowa, transport ciepła (przewodzenie, promieniowanie, konwekcja). Energia wewnętrzna jako funkcja stanu. Różniczka zupełna i forma Pfaffa. Gaz doskonały, półdoskonały i rzeczywisty. Energia wewnętrzna i ciepło właściwe gazów doskonałych. Przemiany gazów doskonałych. Praca i ciepło w przemianach gazu doskonałego. I zasada termodynamiki dla układu izolowanego, zamkniętego i otwartego. Stacjonarny transport masy.
Entalpia. Ciepło izobaryczne i ciepło izochoryczne. Pojemność cieplna i ciepło właściwe. Proces cykliczny i wydajność procesu cyklicznego.
Przemiany termodynamiczne pary wodnej. Para nasycona i przegrzana. Turbiny parowe i wymienniki ciepła. Powietrze wilgotne: parametry powietrza wilgotnego, przemiany powietrza wilgotnego.
Entropia, egzergia i II zasada termodynamiki. Problem jakości energii. Praca rozproszona. Bilans entropii w układach zamkniętych i otwartych. Procesy izentropowe. Obiegi termodynamiczne prawo i lewobieżne. Pompy cieplne. Chłodziarki i silniki. Odwracalny obieg Carnota, Otto i Diesla.
Spalanie: homogeniczne i heterogeniczne, spalanie całkowite i zupełne.

Auditorium classes:

Rozwiązywanie problemów i pogłębianie wiedzy na podstawie przykładów w zakresie: Kinetyczna teoria gazów, temperatura i ciśnienie. Pomiar temperatury i ciśnienia. Zasada ekwipartycji energii i energia wewnętrzna gazu doskonałego. Równanie stanu gazu doskonałego, równanie van der Waalsa, izotermy van der Waalsa. Pierwsza zasada termodynamiki, bilans masy i energii w układach otwartych. Przemiany gazów doskonałych: adiabatyczna, izobaryczna, izotermiczna, izochoryczna i politropowa – obliczenia pracy, ciepła, zmiany energii wewnętrznej i entalpii. Transport masy i przenikanie ciepła.
Para wodna jako czynnik termodynamiczny. Diagram p-V dla pary wodnej, ciepło parowania, entalpia wody i pary; powietrze wilgotne. Obiegi parowe.
Entropia: entropia gazu doskonałego, entropia pary wodnej. Zmiana entropii w przemianach termodynamicznych.
Druga zasada termodynamiki. Silniki, chłodziarki i pompy cieplne – cykl termodynamiczny i obliczenia wydajności procesu.
Spalanie: ciepło i temperatura spalania, zapotrzebowanie powietrza, ilość i skład spalin.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 85 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Examination or Final test 7 h
Contact hours 3 h
Realization of independently performed tasks 35 h
Preparation for classes 10 h
Participation in lectures 15 h
Participation in auditorium classes 15 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Średnia ważona oceny z egzaminu i ćwiczeń audytoryjnych, z wagami:
0,7 dla oceny z egzaminu,
0,3 dla oceny z ćwiczeń.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość praw fizyki gazów.
Znajomość elementów rachunku różniczkowego.

Recommended literature and teaching resources:

K. Tkacz-Śmiech, Termodynamika dla Ceramików, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków, 2002
S. Wiśniewski: Termodynamika techniczna. WNT, Warszawa 2005.
J. Szargut: Termodynamika techniczna. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2011.
W. Szewczyk, J. Wojciechowski: Wykłady z termodynamiki z przykładami zadań. Wyd. AGH, Kraków 2007.
J. Szargut, A. Guzik, H. Górniak. Zadania z termodynamiki technicznej, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2011.
I. Danielewicz-Ferchmin, A.R. Ferchmin. Ciepło. Wyd. Nauk. UAM, Poznań 1995.
P. W. Atkins: Podstawy chemii fizycznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009.

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

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None