Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Thermodynamics
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIME-2-216-WM-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Wytwarzanie mechatroniczne
Kierunek:
Inżynieria Mechatroniczna
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. Janik Jerzy (janikj@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Student will acquire a general knowledge of the laws of thermodynamics including the related concepts of different forms of energy and will be able to perform essential calculations in this area.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student will acquire a general knowledge of thermodynamics, including the laws of thermodynamics, definitions of state functions and their interrelations. Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń
M_W002 Student will gain fundamental knowledge about work, heat, internal energy, ethalpy, entropy, Gibbs and Helmholtz energies stressing their application potentials. Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń,
Wynik testu zaliczeniowego
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student will be able to perform all essential calculations in the area of the laws of thermodynamics as applied in various practical applications. Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń,
Wynik testu zaliczeniowego
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student understands the need for continuous learning/stydying various aspects of thermodynamics as of science that reflects the fundamental laws of Nature. IME2A_K02, IME2A_U06 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Udział w dyskusji
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
45 30 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student will acquire a general knowledge of thermodynamics, including the laws of thermodynamics, definitions of state functions and their interrelations. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student will gain fundamental knowledge about work, heat, internal energy, ethalpy, entropy, Gibbs and Helmholtz energies stressing their application potentials. + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student will be able to perform all essential calculations in the area of the laws of thermodynamics as applied in various practical applications. - + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student understands the need for continuous learning/stydying various aspects of thermodynamics as of science that reflects the fundamental laws of Nature. + + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 135 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 45 godz
Przygotowanie do zajęć 45 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 45 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
  1. Introduction – basic properties and definitions

    SI and non-SI base units. Thermodynamics vs. kinetics. Definition of a thermodynamic system. Open and isolated, homogeneous and heterogeneous systems. Extensive and intensive properties of a system. Standard states and state variables. Equilibrium as a definite state.

  2. The thermodynamic concept of temperature or the zeroth law of thermodynamics

    State of thermal equilibrium. Equations of state. Ideal gas laws and the ideal gas temperature scale. Dalton’s law for ideal gas mixtures. Real gases and the virial equation. P-V-T
    relationships for a one-component system. Triple point and critical point. The Van der Waals equation and the compressibility factor for gases.

  3. First law of thermodynamics or the law of conservation of energy

    Definitions and interrelations of work, internal energy, and heat. Joule’s experiments. The first law of thermodynamics and internal energy. Various kinds of work. Joule-Thomson expansion. Heat capacities Cp and Cv. Adiabatic processes with gases. Thermochemistry: exothermic and endothermic reactions. Enthalpy of formation. Temperature dependence of enthalpy.

  4. Second law of thermodynamics – spontaneity and reversibility of a process

    Spontaneous and non-spontaneous changes. Carnot cycle. Thermodynamic temperature. Expressions of the second law. The fundamental equation for a closed system. Entropy for reversible and irreversible processes. Entropy of mixing ideal gases. Entropy and statistical probability. Calorimetric determination of entropies.

  5. The third law of thermodynamics or the value of entropy at absolute zero

    Standard reaction entropies. Expressions of the third law. Entropy changes for phase changes and chemical reactions – examples.

  6. Helmholtz energy, A, and Gibbs energy, G

    Legendre transforms. Definitions of the Gibbs energy and Helmholtz energy. Thermodynamic functions for a closed systems. Thermodynamic equations of state. Effect of temperature and pressure on the Gibbs energy. Fundamental
    equations for open systems. The additivity relation for the Gibbs energy. Partial molar quantities. The activity.

Ćwiczenia audytoryjne (15h):
  1. Introduction; basic properties and definitions

    Interconversion of SI and non-SI base units. Values of the gas constant R. Mole fractions and partial pressures.

  2. The thermodynamic concept of temperature or the zeroth law of thermodynamics

    Pressure and molar volume for ideal and real gases; comparison of the ideal gas law, virial equation, and the van der Waals equation.

  3. The first law of thermodynamics or the law of conservation of energy

    Work of compression/expansion of a gas. Changes in internal energy and enthalpy on heating. Work and internal energy changes in adiabatic processes. Standard enthalpy changes for
    reactions. Enthalpy of reactions at different temperatures. Calculations of bond energies.

  4. The second law of thermodynamics; spontaneity and reversibility of a process; the third law of thermodynamics or the value of entropy at absolute zero

    Changes in entropy of a gas in various processes (e.g. vaporization, heating at constant and variable pressures). Examples of entropy changes in irreversible processes via a reversible path from the initial state to the final state. Calculations of entropy of mixing. Determination of the entropy of a substance relative to its entropy at 0 K.

  5. Helmholtz energy, A and Gibbs energy, G

    Derivation of Maxwell relations. Calculations of molar thermodynamic quantities ∆U, ∆H, ∆G, ∆A, and ∆S for ideal gas expansion and gas mixing. Molar entropy and internal energy of
    isothermal expansion of a van der Waals gas. Activity of a substance at different pressures.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: 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:

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Average of two examination test scores.

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

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Prior course in mathematics (especially,concepts/calculations of integrals and differentials).

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Robert A. Alberty, Robert J. Silbey Physical Chemistry, Second Edition; John Wiley & Sons, Inc.,New York 1996.
2. Robert A. Alberty, Robert J. Silbey Solutions Manual to Accompany Physical Chemistry, Second Edition; John Wiley & Sons, Inc., New York 1996.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak