Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Procesy transportu w środowisku
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
JMNB-1-402-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikro- i nanotechnologie w biofizyce
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Zimnoch Mirosław (zimnoch@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Celem kursu jest przybliżenie zjawisk transportu masy, energii i pędu przyszłym inżynierom zajmującym się badaniem układów biologicznych oraz ekosystemów.

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 dysponuje usystematyzowaną wiedzą dotyczącą zjawisk fizycznych odpowiedzialnych za transport masy, energii i pędu niezbędną do badania procesów występujących w środowisku w skalach od mikro- do makroskali. MNB1A_W02, MNB1A_W01 Kolokwium,
Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
M_W002 zna podstawowe metody matematyczne oraz numeryczne stosowane do modelowania procesów transportu, oraz metody analizy i prezentacji wyników symulacji MNB1A_W03, MNB1A_W04 Sprawozdanie,
Projekt,
Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach
M_W003 zna zasady organizacji pracy zbiorowej, w tym realizacji projektów zespołowych MNB1A_W10 Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 umie sformułować model fizyczny, a następnie matematyczny opisujący wybrane zjawiska transportu zachodzące w przyrodzie ożywionej i nieożywionej oraz użyć go do jakościowej i ilościowej analizy i interpretacji MNB1A_U01, MNB1A_U11 Kolokwium
M_U002 umie przygotować, wykonać i zweryfikować prosty program modelujący wybrane zjawisko transportu w środowisku MNB1A_U04, MNB1A_U01, MNB1A_U11, MNB1A_U05 Projekt
M_U003 potrafi pozyskiwać informacje korzystając z różnorodnych źródeł oraz korzystać z dostępnych narzędzi informatycznych oraz programów komputerowych z poszanowaniem praw autorskich MNB1A_U04 Udział w dyskusji,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student potrafi zaplanować pracę zespołową i rozdzielić zadania oraz oszacować czas realizacji MNB1A_K05, MNB1A_K04 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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
60 15 0 30 15 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 dysponuje usystematyzowaną wiedzą dotyczącą zjawisk fizycznych odpowiedzialnych za transport masy, energii i pędu niezbędną do badania procesów występujących w środowisku w skalach od mikro- do makroskali. + - - - - - - - - - -
M_W002 zna podstawowe metody matematyczne oraz numeryczne stosowane do modelowania procesów transportu, oraz metody analizy i prezentacji wyników symulacji + - + + - - - - - - -
M_W003 zna zasady organizacji pracy zbiorowej, w tym realizacji projektów zespołowych - - - + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 umie sformułować model fizyczny, a następnie matematyczny opisujący wybrane zjawiska transportu zachodzące w przyrodzie ożywionej i nieożywionej oraz użyć go do jakościowej i ilościowej analizy i interpretacji - - + + - - - - - - -
M_U002 umie przygotować, wykonać i zweryfikować prosty program modelujący wybrane zjawisko transportu w środowisku - - + + - - - - - - -
M_U003 potrafi pozyskiwać informacje korzystając z różnorodnych źródeł oraz korzystać z dostępnych narzędzi informatycznych oraz programów komputerowych z poszanowaniem praw autorskich - - - + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi zaplanować pracę zespołową i rozdzielić zadania oraz oszacować czas realizacji - - - + - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 90 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):

Tematyka wykładów obejmuje następujące zagadnienia dotyczące transportu masy energii i pędu w układach biologicznych oraz ekosystemach:
- wielkości fizyczne używane do opisu zjawisk transportu,
- stosowane układy współrzędnych oraz uproszczenia,
- etapy tworzenia modeli opisujących zjawiska transportu,
- zasady zachowania wielkości konserwatywnych (energia, masa, pęd…)
-powiązanie między skalą czasową a rozdzielczością modelu
- transport dyfuzyjny
- transport konwekcyjny,
- dyspersja hydrodynamiczna,
- przepływy laminarne i turbulentne,
- transport w układach wielofazowych,
- przewodnictwo cieplne,
- modele bilansu energii,
- modele sprzężone,
-modele deterministyczne i statystyczne
-zastosowanie metody cząstek do modelowania w mikroskali

Ćwiczenia projektowe (15h):

Tematyka projektów dostosowana będzie do indywidualnych zainteresowań studentów. Projekt będzie realizowany częściowo w ramach zajęć (możliwość dyskutowania wybranego problemu w grupie i konsultacji z prowadzącym), a częściowo samodzielnie w ramach 2 osobowych grup. Tematyka projektów dostosowana będzie do indywidualnych zainteresowań studentów.
Efekty kształcenia:
- student umie pozyskać wiedzę dotyczącą wybranego tematu projektu z dostępnych źródeł literaturowych oraz internetowych
- student bazując na zdobytych wiadomościach umie stworzyć prosty model numeryczny symulujący wybrane procesy transportu
- student prawidłowo prezentuje uzyskane wyniki i wyciąga właściwe wnioski
- student potrafi zaplanować pracę zespołową, podzielić zadania i ocenić czas realizacji projektu

Ćwiczenia laboratoryjne (30h):

W ramach ćwiczeń laboratoryjnych studenci będą projektować i wykonywać proste modele symulujące wybrane zjawiska transportu w skalach przestrzennych od ułamków mikrometra do setek metrów. Modele te będą następnie stosowane do zaplanowania, zrealizowania, zaprezentowania i zinterpretowania eksperymentów numerycznych dotyczących zagadnień poruszanych na wykładach. Do realizacji ćwiczeń laboratoryjnych wymagana będzie podstawowa wiedza z zakresu analizy matematycznej zdobyta we wcześniejszych semestrach oraz podstawy programowania proceduralnego realizowane w ramach minimum programowego szkół ponadgimnazjalnych oraz na wcześniejszych etapach studiów. Studenci, w zależności od umiejętności będą mogli używać dowolnego języka programowania lub środowiska obliczeniowego.
Efekty kształcenia:
- student prawidłowo planuje etapy realizacji modelu
- student umie stworzyć prosty model numeryczny symulujący wybrane procesy transportu
- student prawidłowo planuje eksperyment numeryczny, a następnie prezentuje i interpretuje uzyskane wyniki

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 projektowe: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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:

Ocena z ćwiczeń laboratoryjnych wystawiana jest na podstawie ocen cząstkowych ze sprawozdań uwzględniających aktywność studenta na zajęciach.
Ocena z ćwiczeń laboratoryjnych jest obliczana na podstawie średniej ocen uzyskanych zgodnie z regulaminem studiów tylko wówczas, gdy student uzyskał pozytywne oceny ze wszystkich sprawozdań.
Ocena z projektu wystawiana jest na podstawie sprawozdania pisemnego oraz prezentacji zgodnie z kryteriami przekazanymi na pierwszych zajęciach projektowych.

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 projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa z modułu obliczana jest jako średnia ważona z oceny z ćwiczeń laboratoryjnych (50%) i
oceny z projektu (50%)

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

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:
Nieobecność na jednych zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania i zaliczenia przerabianego na tych zajęciach materiału.
Nieobecność na więcej niż 20% zajęć wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć.
Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 20% zajęć i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości wyrównania zaległości.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

• Znajomość algebry liniowej (operacje na wektorach i macierzach)
• Znajomość rachunku różniczkowego i całkowego
• Znajomość podstaw fizyki
• Umiejętność programowania proceduralnego w wybranym dowolnym języku lub środowisku obliczeniowym

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

P.A. Ramachandran, Advanced Transport Phenomena, Cambridge University Press 2014,
ISBN 978-0-521-76261-8

A.E.Saez, J.C.Baygents, Environmental Transport Phenomena, CRC Press, Taylor & Francis Group 2014,
ISBN 978-1-4665-7623-0

Materiały internetowe publikowane na stronie dotyczącej przedmiotu (aurora.fis.agh.edu.pl/~zimnoch).

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1 Jasek Alina, Zimnoch Miroslaw, Gorczyca Zbigniew, Smula Ewa, Rozanski Kazimierz, 2014, Seasonal variability of soil CO2 flux and its carbon isotope composition in Krakow urban area, Southern Poland, ISOTOPES IN ENVIRONMENTAL AND HEALTH STUDIES, Vol50(2), pp.143-155, DOI:10.1080/10256016.2014.868455
2 Zimnoch, M., Wach, P., Chmura, L., Gorczyca, Z., Rozanski, K., Godlowska, J., Mazur, J., Kozak, K., Jericevic, A., 2014, Factors controlling temporal variability of near-ground atmospheric Rn-222 concentration over central Europe, ATMOSPHERIC CHEMISTRY AND PHYSICS, VOL 14(18), pp.9567-9581, DOI:10.5194/acp-14-9567-2014
3 Zimnoch, Miroslaw, Jelen, Dorota, Galkowski, Michal, Kuc, Tadeusz, Necki, Jaroslaw, Chmura, Lukasz, Gorczyca, Zbigniew, Jasek, Alina, Rozanski, Kazimierz, 2012, Partitioning of atmospheric carbon dioxide over Central Europe: insights from combined measurements of CO2 mixing ratios and their carbon isotope composition, ISOTOPES IN ENVIRONMENTAL AND HEALTH STUDIES Vol.48(3), pp.421-433, DOI:10.1080/10256016.2012.663368
4 Chevallier, F.; Deutscher, N. M.; Conway, T. J.; Ciais, P.; Ciattaglia, L.; Dohe, S.; Froehlich, M.; Gomez-Pelaez, A. J.; Griffith, D.; Hase, F.; Haszpra, L.; Krummel, P.; Kyro, E.; Labuschagne, C.; Langenfelds, R.; Machida, T.; Maignan, F.; Matsueda, H.; Morino, I.; Notholt, J.; Ramonet, M.; Sawa, Y.; Schmidt, M.; Sherlock, V.; Steele, P.; Strong, K.; Sussmann, R.; Wennberg, P.; Wofsy, S.; Worthy, D.; Wunch, D.; Zimnoch, M., 2011, Global CO2 fluxes inferred from surface air-sample measurements and from TCCON retrievals of the CO2 total column. GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, Volume: 38, Article Number: L24810, DOI: 10.1029/2011GL049899
5 Zimnoch, M., Godlowska, J., Necki, J. M., Rozanski, K., 2010, Assessing surface fluxes of CO2 and CH4 in urban environment: a reconnaissance study in Krakow, Southern Poland, TELLUS SERIES B-CHEMICAL AND PHYSICAL METEOROLOGY, Vol.62(5), pp.573-580, DOI:10.1111/j.1600-0889.2010.00489.x
6 Peters, W; Krol, M. C.; van der Werf, G. R.; Houweling, S.; Jones, C. D.; Hughes, J.; Schaefer, K.; Masarie, K. A.; Jacobson, A. R.; Miller, J. B. ; Cho, C. H.; Ramonet, M.; Schmidt, M.; Ciattaglia, L.; Apadula, F.; Helta, D.; Meinhardt, F.; di Sarra, A. G.; Piacentino, S.; Sferlazzo, D.; Aalto, T.; Hatakka, J.; Strom, J.; Haszpra, L.; Meijer, H. A. J.; van der Laan, S.; Neubert, R. E. M.; Jordan, A.; Rodo, X.; Morgui, J. -A.; Vermeulen, A. T.; Popa, E.; Rozanski, K.; Zimnoch, M.; Manning, A. C.; Leuenberger, M.; Uglietti, C.; Dolman, A. J.; Ciais, P.; Heimann, M.; Tans, P. P., 2010, Seven years of recent European net terrestrial carbon dioxide exchange constrained by atmospheric observations. GLOBAL CHANGE BIOLOGY, Volume: 16, Issue: 4, Pages: 1317-1337, DOI: 10.1111/j.1365-2486.2009.02078.x

Informacje dodatkowe:

Brak