Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
.
Course of study:
2019/2020
Code:
CCHB-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)
Module summary

Moduł ma zapoznać studentów z podstawowymi zagadnieniami termodynamiki technicznej, od charakterystyki wielkości i funkcji w niej używanych, przez zasady i opis procesów, do konkretnych zastosowań.

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: is able to
M_K001 Student rozumie problem jakości energii i wydajności procesów w technice i przyrodzie. CHB1A_K06 Activity during classes,
Participation in a discussion
M_K002 Student ma świadomość, że termodynamika techniczna jest ważnym narzędziem w pracy inżyniera. CHB1A_K06 Participation in a discussion
Skills: he can
M_U001 Zna pojęcie stanu standardowego pierwiastków chemicznych i umie je stosować w obliczeniach chemicznych. CHB1A_U04 Examination,
Test
M_U002 Student potrafi stosować parametry i funkcje stanu w opisie układu termodynamicznego. Zna jednostki, w których wyrażane są te wielkości. CHB1A_U05 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. CHB1A_U05 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. CHB1A_U05 Activity during classes,
Examination,
Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student rozumie koncepcje i modele termodynamiki i potrafi wskazać przykłady ich zastosowań w opisie procesów w technice i zjawisk zachodzących w przyrodzie. CHB1A_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. CHB1A_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. CHB1A_W07 Activity during classes,
Examination,
Participation in a discussion
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 15 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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
Prace kontr. przejść.
Lektorat
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. + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 80 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 h
Preparation for classes 10 h
Realization of independently performed tasks 35 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 3 h
Module content
Lectures (15h):

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 (15h):

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.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
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.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość praw fizyki gazów.
Znajomość elementów rachunku różniczkowego.

Recommended literature and teaching resources:

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