Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Zagadnienia transportu w inżynierii środowiska
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-1-603-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
6
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
dr Czapliński Wilhelm (czaplinski@fis.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr Czapliński Wilhelm (czaplinski@fis.agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

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

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student ma szansę zdobyć wiedzę o równaniach różniczkowych wykorzystywanych w fizyce środowiska oraz stawianiu stosownych warunków początkowych i brzegowych. FT1A_W04, FT1A_W01 Egzamin
M_W002 Student ma szansę zdobyć wiedzę o najważniejszych sposobach przekazu energii wewnętrznej między układami fizycznymi. FT1A_W04, FT1A_W01 Egzamin,
Aktywność na zajęciach,
Referat,
Udział w dyskusji
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_W04, FT1A_W01 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Egzamin,
Referat
Umiejętności
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_U02, FT1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Referat,
Udział w dyskusji
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_U02, FT1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Referat,
Udział w dyskusji
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_U02, FT1A_U01 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach,
Referat,
Udział w dyskusji
Kompetencje społeczne
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_K01, FT1A_K02 Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach,
Referat
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
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. + + - - - - - - - - -
Umiejętności
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. + + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
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. - + - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  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.

Ćwiczenia audytoryjne:
  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.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 108 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 31 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 15 godz
Udział w wykładach 30 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Średnia arytmetyczna oceny z ćwiczeń rachunkowych i oceny z egzaminu.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

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

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

• 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

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie mam publikacji z zakresu wykładanego przedmiotu.

Informacje dodatkowe:

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.