Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Termodynamika
Course of study:
2019/2020
Code:
SENR-1-306-s
Faculty of:
Energy and Fuels
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Energy Engineering
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. zw. dr hab. inż. Szmyd Janusz (janusz@agh.edu.pl)
Module summary

Przedstawia podstawowe pojęcia, definicje oraz procesy termodynamiczne w ujęciu termodynamiki technicznej.

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 ma świadomość konieczności krytycznej oceny posiadanej wiedzy, uznawania znaczenia wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych, w szczególności w obszarze energetyki ENR1A_K01 Examination
Skills: he can
M_U001 potrafi prowadzić analizę wpływu wybranych parametrów procesu na jego wydajność i efektywność energetyczną, potrafi ocenić stan degradacji materiałów wykorzystywanych w energetyce oraz dokonać oceny techniczno-ekonomicznej i ekologicznej procesów technologicznych z uwzględnieniem wymagań bezpieczeństwa ENR1A_U04 Examination
M_U002 umie określić typowe charakterystyki maszyn i urządzeń energetycznych, w tym sprawność i moc oraz dobrać urządzenia energetyczne w procesie projektowania instalacji i systemów energetycznych uwzględniając ich podstawowe charakterystyki eksploatacyjne ENR1A_U05 Examination
Knowledge: he knows and understands
M_W001 zna i rozumie podstawowe zagadnienia fizyki i chemii, podstawowe zasady termodynamiki, prawa transportu ciepła i masy oraz podstawowe prawa mechaniki płynów ENR1A_W01 Examination
M_W002 zna zasady i metody pomiarów wielkości fizycznych i określania podstawowych parametrów funkcjonalnych urządzeń oraz metodykę oceny energetycznej i ekonomicznej procesów ENR1A_W06 Examination
M_W003 potrafi wykorzystywać prawa i metody eksperymentalne w opisie i analizie przebiegu procesów fizycznych i chemicznych z wykorzystaniem praw termodynamiki, transportu ciepła i masy oraz mechaniki płynów ENR1A_U02 Examination
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
60 30 20 10 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 ma świadomość konieczności krytycznej oceny posiadanej wiedzy, uznawania znaczenia wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych, w szczególności w obszarze energetyki - + + - - - - - - - -
Skills
M_U001 potrafi prowadzić analizę wpływu wybranych parametrów procesu na jego wydajność i efektywność energetyczną, potrafi ocenić stan degradacji materiałów wykorzystywanych w energetyce oraz dokonać oceny techniczno-ekonomicznej i ekologicznej procesów technologicznych z uwzględnieniem wymagań bezpieczeństwa + + + - - - - - - - -
M_U002 umie określić typowe charakterystyki maszyn i urządzeń energetycznych, w tym sprawność i moc oraz dobrać urządzenia energetyczne w procesie projektowania instalacji i systemów energetycznych uwzględniając ich podstawowe charakterystyki eksploatacyjne - - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 zna i rozumie podstawowe zagadnienia fizyki i chemii, podstawowe zasady termodynamiki, prawa transportu ciepła i masy oraz podstawowe prawa mechaniki płynów + + + - - - - - - - -
M_W002 zna zasady i metody pomiarów wielkości fizycznych i określania podstawowych parametrów funkcjonalnych urządzeń oraz metodykę oceny energetycznej i ekonomicznej procesów + + + - - - - - - - -
M_W003 potrafi wykorzystywać prawa i metody eksperymentalne w opisie i analizie przebiegu procesów fizycznych i chemicznych z wykorzystaniem praw termodynamiki, transportu ciepła i masy oraz mechaniki płynów + + - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 150 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 h
Preparation for classes 40 h
Realization of independently performed tasks 50 h
Module content
Lectures (30h):

1. Podstawowe pojęcia i definicje. Równanie stanu gazów. Procesy termodynamiczne.
2. Pierwsza zasada termodynamiki. Ciepło, praca i energia. Energia wewnętrzna i entalpia.
3. Równania różniczkowe procesów odwracalnych. Własności matematyczne wyrażeń Pfaffa.
4. Druga zasada termodynamiki. Temperatura bezwzględna i entropia. Obliczanie funkcji termodynamicznych U, H, S, F, G dla ciała prostego. Trzecia zasada termodynamiki.
5. Proces Joule’a-Thomsona. Praca maksymalna. Pojęcie egzergii. Obliczanie egzergii chemicznej i fizycznej substancji. Prawo Gouya-Stodoli.
6. Spalanie paliw. Stechiometria spalania. Wartość opałowa i egzergia paliw. Temperatura spalania z uwzględnieniem dysocjacji. Straty egzergii w procesach spalania.
7. Termodynamika pracy wodnej. Siłownie parowe. Obieg Clausiusa-Rankina. Elektrociepłownie parowe. # Metody podwyższania sprawności siłowni parowych.
8. Maszyny cieplne. Sprężarki. Silniki spalinowe i siłownie turbogazowe. Ziębiarki i pompy ciepła.

Auditorium classes (20h):

1. Obliczanie parametrów termodynamicznych, średniego ciepła właściwego, przyrostu energii wewnętrznej, entalpii i entropii.
2. Przykłady zastosowania termicznego równania stanu gazów doskonałych i półdoskonałych.
3. Obliczenia bilansowe odwracalnych przemian gazów doskonałych i rzeczywistych.
4. Obliczenia przyrostu entalpii wody oraz pary wodnej w kotłach z wykorzystaniem tablic oraz wykresu i-s. Analiza obiegu Clausiusa-Rankine’a pary przegrzanej.

Laboratory classes (10h):

1. Pomiary względnej wilgotności powietrza (higrometr włosowy, higrometr z włókien syntetycznych, czujnik pojemnościowy wilgotności). Określanie zmiany stanu wilgotnego powietrza w układzie h-x.
2. Pomiar prężności pary wodnej w funkcji temperatury w układzie zamkniętym. Analiza wpływu gazów ( powietrza) na PH2O=f(T).
3. Pomiar ciepła spalania i wartości opałowej z wykorzystaniem bomby kalorymetrycznej i automatycznego kalorymetru.
4. Pomiary zmiany stanu gazów dla przemian :
- izotermicznej ( T=const. prawo Boyle’a-Mariotte’a),
- izochorycznej (V=const. prawo Gay’a Lusssaca).

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.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
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: Yes
    – 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.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Method of calculating the final grade:

Ocena średnia z egzaminu pisemnego i ustnego oraz zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych.

OK = 0.7 OE +0.2 OC +0.1 OL
OK – ocena końcowa
OE – ocena z egzaminu
OC – ocena z ćwiczeń audytoryjnych
OL – ocena z ćwiczeń laboratoryjnych
Termin 1 = 100% OK
Termin 2 = 100% OK
Termin 3 = 100% OK

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

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw analizy matematycznej.

Recommended literature and teaching resources:

1. J. Werle: Termodynamika fenomenologiczna, PWN, Warszawa, 1957.
2. J. Szargut: Termodynamika techniczna, Wyd. Politechniki Śląskiej, 1997 (ze zbiorem zadań).

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

1. Kolenda Z., Donizak J., Hołda A., Hubert J. (2005) Entropy Generation Minimization in Steady State Heat Conduction, Chapter 11 in Variational and Extremum Principles in Macroscopic Systems , Editor S. Sieniutycz and H. Farkas , Elsevier, pp. 577-602, ISBN 0-08-044488-1
2. Kolenda Z., Donizak J., Hubert J., (2004); On the minimum entropy production in steady state heat conduction processes, Energy, Elsevier, Vol. 29, 2004, pp. 2441-2460, ISSN 0360-5442 .
3. Kolenda Z., Donizak J., Hołda A., (2003); Least Squares Evaluation of the Global Entropy Genaration in the Alluminium Electrolysis Cell, Archives of Metallurgy and Materials, Vol. 48, 2, pp. 183-199, ISSN 1733-3490.
4. Łatkowska A., Szmyd J., Donizak J., (1987); A numerical analysis of equilibrium distillation of Tl-Cd-Pb alloys, Research Papers of Staszic University (Zeszyty Naukowe AGH), vol. 109, pp. 297-306.
5. Kolenda Z., Donizak J. (2002); Czy prawo wzrostu entropii jest nieuchronne? Tak, ale…, Konf. Energia-Ekologia-Etyka, Kraków, Mat. konf. Kolo naukowe Energetyków „Caloria”, Wyd. AGH, pp. 63-66.
6. Kolenda Z., Donizak J. (2002); Hipoteza globalnego ocieplenia klimatu a uzgodnienia traktatu z Kyoto, 8 Zjazd Termodynamików, Prace naukowe Polit. Warszawskiej, T2, z. 22, pp. 645-651.
7. Kolenda Z., Hubert J., Donizak J. (1999); Zastosowania zasady minimalnej produkcji entropii w analizie ustalonych procesów przewodzenia ciepła, Mat. Konf., XVII Zjazd Termodynamików, Zakopane, Vol. 2, 1999, s. 563-575.
8. Kolenda Z., Donizak J., A.Hołda, J.Szmyd, M.Zembura, (1992); An Analysis of Cumulative Energy and Exergy Consumption in Copper Production, International Symposium ECOS’92, Zaragoza, June 15-18, 1992, Proc.p.275.

Additional information:

Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych. Zasady zaliczenia przedmiotu zostaną przedstawione na pierwszych zajęciach.

Dwie nieusprawiedliwione nieobecności na ćwiczeniach audytoryjnych lub laboratoryjnych powodują brak zaliczenia przedmiotu.
W przypadku braku zaliczenia z jednego ćwiczenia laboratoryjnego, będzie istniała możliwość odrobienia tego ćwiczenia w terminie wyznaczonym przez osobę prowadzącą zajęcia.