Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Mechanika płynów i termodynamika
Course of study:
2019/2020
Code:
GIGR-1-405-s
Faculty of:
Mining and Geoengineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Mining Engineering
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Broda Krzysztof (broda@agh.edu.pl)
Module summary

Na wykładzie omawiane są podstawowe prawa z zakresu mechaniki płynów i termodynamiki, którym towarzyszą przykłady zadań rozwiązywane na ćwiczeniach audytoryjnych oraz ćwiczenia laboratoryjne.

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 Rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z mechaniki płynów i termodynamiki. IGR1A_K05, IGR1A_K01 Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Student ma umiejętność wykonywania podstawowych obliczeń termodynamicznych. IGR1A_U05, IGR1A_U02 Examination,
Test
M_U002 Student potrafi zastosować poznane metody mechaniki płynów do rozwiązywania typowych zagadnień dotyczących przepływów płynów. IGR1A_U02, IGR1A_U04 Examination,
Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student potrafi identyfikować zjawiska mechaniki płynów i termodynamiki w technice i przyrodzie IGR1A_W01 Examination,
Test
M_W002 Student zna prawa rządzące ruchem i spoczynkiem płynu. IGR1A_W01 Examination,
Execution of exercises
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 15 15 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 Rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z mechaniki płynów i termodynamiki. + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student ma umiejętność wykonywania podstawowych obliczeń termodynamicznych. + + + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi zastosować poznane metody mechaniki płynów do rozwiązywania typowych zagadnień dotyczących przepływów płynów. + + + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student potrafi identyfikować zjawiska mechaniki płynów i termodynamiki w technice i przyrodzie + + + - - - - - - - -
M_W002 Student zna prawa rządzące ruchem i spoczynkiem płynu. + + + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 141 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 h
Preparation for classes 20 h
Realization of independently performed tasks 60 h
Contact hours 1 h
Module content
Lectures (30h):

Płyn jako ośrodek ciągły. Własności fizyczne płynów. Statyka płynów: równanie
równowagi płynów, równowaga bezwzględna płynu, napór cieczy na ściany płaskie.
Kinematyka płynów: metody analizy ruchu płynów, pochodna substancjonalna,
równanie ciągłości przepływu. Dynamika płynów doskonałych: równanie ruchu płynu
doskonałego, równanie Bernoulliego, zastosowanie równania Bernoulliego do pomiaru
prędkości. Dynamika płynów rzeczywistych: przepływ laminarny i turbulentny,
uogólnione równanie Bernoulliego. Przepływy w przewodach. Wypływ cieczy przez
otwory. Przepływy w kanałach otwartych. Opływ ciał. Przepływ przez ośrodki porowate: struktura warstwy porowej, ruch wód gruntowych, dopływ wody gruntowej do studni, rowu. Rola termodynamiki w naukach empirycznych i technice. Podstawowe pojęcia i
definicje parametrów termodynamiki; układy cieplne i ich rodzaje. I Zasada
termodynamiki: ciepło, praca i jej rodzaje, energia wewnętrzna, ciepło właściwe. Model
gazu doskonałego. Pojęcie entalpii, typowe przemiany gazu doskonałego, ciepło właściwe oraz prace (absolutna, techniczna) w tych przemianach. Efekt Joule’a-Thomsona procesu izentalpowego. Entropia. II zasada termodynamiki, obiegi gazowe, obieg Carnota, sprawność silnika termodynamicznego. Przemiany fazowe. Para wodna jako czynnik termodynamiczny. Teorie wilgotnego powietrza, parametry wilgotnego powietrza. Podstawowe przemiany wilgotnego powietrza. Mechanizmy wymiany ciepła: przewodzenie, konwekcja, promieniowanie.

Auditorium classes (15h):

Płyn jako ośrodek ciągły. Własności fizyczne płynów. Statyka płynów: równanie równowagi płynów, równowaga bezwzględna płynu, napór cieczy na ściany płaskie. Kinematyka płynów: metody analizy ruchu płynów, pochodna substancjonalna, równanie ciągłości przepływu. Dynamika płynów doskonałych: równanie ruchu płynu doskonałego, równanie Bernoulli’ego, zastosowanie równania Bernoulli’ego do pomiaru prędkości. Dynamika płynów rzeczywistych: przepływ laminarny i turbulentny, wzory Hagena-Poiseuilla, Darcy-Weisbacha, opory ruchu, uogólnione równanie Bernoulliego. Przepływy w przewodach. Wypływ cieczy przez otwory i przystawki, przelewy. Przepływy w kanałach otwartych: wzór Chezy’ego, przekrój optymalny. Opływ ciał: opór profilowy, siła nośna, rotametr. Przepływ przez ośrodki porowate: struktura warstwy porowej, ruch wód gruntowych, dopływ wody gruntowej do studni, rowu. Dynamika gazów ściśliwych: równanie Bernoulli’ego dla gazów w przemianie adiabatycznej, wypływ gazu przez otwory i dysze. Podstawy termodynamiki. Własności i prawa gazów doskonałych. Czynnik termodynamiczny, kinetyczna teoria gazów, prawa gazów doskonałych, energia wewnętrzna, entalpia, ciepło właściwe. Pierwsza zasada termodynamiki. Praca bezwzględna, użyteczna, techniczna, pierwsza zasada termodynamiki, entropia, przemiany odwracalne i nieodwracalne. Przemiany
gazów doskonałych. Druga zasada termodynamiki. Obiegi gazowe. Obieg Carnota.
Para wodna jako czynnik termodynamiczny. Krzywa wrzenia, punkt potrójny, Wykres pv dla pary wodnej, ciepło parowania, entalpia i entropia wody i pary; powietrze
wilgotne. Wymiana ciepła i wymienniki. Przewodzenie ciepła, wymiana ciepła przez
konwekcję, promieniowanie; przenikanie ciepła. Obiegi parowe. Obiegi parowe,
chłodnictwo.

Laboratory classes (15h):

Pomiar gęstości powietrza, gęstości cieczy i lepkości cieczy. Pomiar współczynnika
oporu liniowego. Pomiar współczynnika oporu lokalnego. Pomiar rozkładu prędkości w
przekroju przewodu. Pomiar strumienia objętości różnymi przepływomierzami.
Wyznaczanie ciepła właściwego powietrza. Wyznaczanie wykładnika adiabaty.

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:

Ćwiczenia audytoryjne:
- Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych jest ostatni dzień zajęć w
danym semestrze. Ocena z ćwiczeń audytoryjnych ustalana jest na podstawie ocen uzyskanych na zajęciach oraz ze sprawdzianów i z kolokwium.
- Wymagana jest ocena pozytywna ze wszystkich sprawdzianów. W przypadku braku oceny pozytywnej
materiał z danego sprawdzianu musi zostać zaliczony na kolokwium zaliczeniowym.
- Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczania z ćwiczeń audytoryjnych.
Ćwiczenia laboratoryjne:
- Student obowiązany jest wykonać i zaliczyć wszystkie ćwiczenia laboratoryjne wskazane przez
prowadzącego zajęcia.
- Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia z ćwiczeń laboratoryjnych jest ostatni dzień zajęć w
danym semestrze. Jest to również koniec możliwości odrobienia ćwiczeń. Ocena z ćwiczeń
laboratoryjnych ustalana jest na podstawie ocen uzyskanych ze sprawdzenia przygotowania
teoretycznego do ćwiczeń, wykonania ćwiczeń oraz opracowania wyników w formie sprawozdań.
Prowadzący zajęcia może zezwolić na uzupełnienie sprawozdań oraz poprawienie negatywnych ocen z
przygotowania teoretycznego w jednym terminie poprawkowym.
Wykłady:
Egzamin: obejmuje zakres całego wykładu włącznie z zagadnieniami wskazanymi do samodzielnego przestudiowania. Warunkiem dopuszczenia do egzaminów jest posiadanie zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych. Nieobecność na egzaminie z powodu nie uzyskania w/w zaliczeń powoduje przepadek terminu.

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.
  • 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:

Na podstawie zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych, laboratoryjnych i egzaminu.
Ocena końcowa (OK) obliczana jest według wzoru:
1)w przypadku zdania egzaminu w I terminie: OK = 0.6 E + 0.4 (C+L)/2
2)w przypadku zdania egzaminu w II terminie (niezdania I terminu): OK = 0.6 (2.5+E)/2 + 0.4 (C+L)/2
3)w przypadku zdania egzaminu w III terminie (niezdania I i II terminu): OK = 0.6 (2.5+2.5+E)/3 + 0.4
(C+L)/2
gdzie E – ocena pozytywna z egzaminu, C – ocena z ćwiczeń rachunkowych, L – ocena z laboratorium.
W przypadku nieobecności nieusprawiedliwionej termin egzaminu przepada. Ocena końcowa w przypadku uzyskania ocen pozytywnych z egzaminu, ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych zawsze jest nie mniejsza niż 3.0

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

Ćwiczenia audytoryjne:
- Dopuszczalna jest tylko jedna nieusprawiedliwiona nieobecność na ćwiczeniach.
- Jedna nieobecność usprawiedliwiona jak i nieusprawiedliwiona na zajęciach wymaga od studenta
samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału.
- Więcej niż jedna nieobecność (usprawiedliwiona) na zajęciach wymaga od studenta samodzielnego
opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie ustalonej przez
prowadzącego i w wyznaczonym przez niego terminie lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania
zajęć.
Ćwiczenia laboratoryjne:
- Dopuszczalna jest tylko jedna nieusprawiedliwiona nieobecność na ćwiczeniach laboratoryjnych.
- Jedna nieobecność usprawiedliwiona jak i nieusprawiedliwiona na zajęciach wymaga od studenta
odrobienia ćwiczeń laboratoryjnych, na których student był nieobecny (za zgodą prowadzącego można
odrobić na zajęciach innej grupy) lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość matematyki i fizyki.

Recommended literature and teaching resources:

Walden H., Stasiak J.: „Mechanika cieczy i gazów w inżynierii sanitarnej”, Arkady Warszawa 1971.
Z.Orzechowski, J.Prywer, R.Zarzycki „Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska” WNT Warszawa 2009
J.Wacławik „Mechanika płynów i termodynamika” Wydawnictwa AGH, Kraków 1993
E.Burka,T.Nałecz „Mechanika płynów w przykładach”, PWN Warszawa 1994
J.Sobota „Hydraulika” t.I i II. Wydawnictwo AXA Wrocław 1994
W. Szewszyk, J. Wojciechowski: Wykłady z termodynamiki z przykładami zadań. Wydawnictwo AGH. Kraków 2007
J. Szargut: Termodynamika. PWN, Warszawa 2005
St. Ochęduszko: Termodynamika stosowana. WNT, Warszawa 1974
St. Wiśniewski: Termodynamika techniczna. WNT, Warszawa 2005

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

M.Branny, K.Broda, K.Filek, W.Filipek, W.Mikołajczyk: CDF Symulation of Reverse Flow Phenomena In Declined Galleries. Kwartalnik AGH Górnictwo i Geoinżynieria, Vol.30, z3, 2006
K.Broda, W.Filipek: Measurement of Small Values of Hydrostatic Pressure Difference. Archives of Mining Sciences 57 (2012), No 1, p. 157 167
K.Broda, W.Filipek: Measurement of Small Values of Hydrostatic Pressure With the Compensation of Atmospheric Pressure Influence. Archives of Mining Sciences 58 (2013), No 3, p. 893 904
W.Filipek, K.Broda, M.Branny: Measurement of Small Values of Hydrostatic Pressure With the Compensation of Atmospheric Pressure Influence. Archives of Mining Sciences 58 (2015), No 3, p. 893 904 (Arch. Min. Sci., Vol. 60 (2015), No 1, p. 341–358
W.Filipek, K.Broda: Theoretical Research on The Stability of The Transport Module Intended for Transport from The Seabed, New Trends in Production Engineering (2018), Volume 1, Issue 1, pp. 605-612
oraz według listy publikacji zamieszczonych na stronie Biblioteki Głównej AGH (baza
http://www.bpp.agh.edu.pl/).

Additional information:

None