Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Termodynamika techniczna
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
CCHB-1-205-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Chemia Budowlana
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. nadzw. dr hab. inż. Jedliński Jerzy (jedlinsk@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

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.

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 rozumie koncepcje i modele termodynamiki i potrafi wskazać przykłady ich zastosowań w opisie procesów w technice i zjawisk zachodzących w przyrodzie. CHB1A_W07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
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 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_W003 Student rozumie koncepcję entropii i problem jakości energii oraz potrafi je omówić na wybranych przykładach z techniki. CHB1A_W07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Udział w dyskusji
Umiejętności: potrafi
M_U001 Zna pojęcie stanu standardowego pierwiastków chemicznych i umie je stosować w obliczeniach chemicznych. CHB1A_U04 Egzamin,
Kolokwium
M_U002 Student potrafi stosować parametry i funkcje stanu w opisie układu termodynamicznego. Zna jednostki, w których wyrażane są te wielkości. CHB1A_U05 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
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 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Udział w dyskusji
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 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie problem jakości energii i wydajności procesów w technice i przyrodzie. CHB1A_K06 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
M_K002 Student ma świadomość, że termodynamika techniczna jest ważnym narzędziem w pracy inżyniera. CHB1A_K06 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
30 15 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 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. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
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. - + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
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. - - - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 80 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 35 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 3 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (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.

Ćwiczenia audytoryjne (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.

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:

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:

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość praw fizyki gazów.
Znajomość elementów rachunku różniczkowego.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak