Termodynamika techniczna
0800-TERMOTECH
Wykład:
1. Układ, stan, parametry i funkcje stanu. Przemiany termodynamiczne
2. Ciepło i temperatura; zerowa zasada termodynamiki
3. Praca i ciepło. Pierwsza zasada termodynamiki dla układów zamkniętych
4. Energia wewnętrzna, praca objętościowa, entalpia
5. Ośrodki materialne w termodynamice. Termodynamiczne czynniki czyste i proste, diagramy fazowe, przemiany fazowe, modele ośrodków materialnych (gaz doskonały, półdoskonały i rzeczywisty, płyny, ciecze i ciała stałe)
6. Pierwsza zasada termodynamiki dla układów otwartych
7. Druga zasada termodynamiki. Entropia i nieodwracalność, procesy spontaniczne
8. Podstawowe równania termodynamiki technicznej
Laboratorium:
1. Przemiany termodynamiczne w układach zamkniętych
2. Modele ośrodków materialnych; gazy, ciecze i ciała stałe
3. Układy półotwarte; napełnianie i opróżnianie zbiorników
4. Ciepło i entropia w układach zamkniętych
5. Układy stacjonarne izolowane
6. Generacja entropii w układach otwartych
7. Idealne (izentropowe) układy stacjonarne z wymianą ciepła
8. Rzeczywiste układy stacjonarne z wymianą ciepła
Całkowity nakład pracy studenta
Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (godziny kontaktowe): 60 godz.
- udział w wykładach 15 godz.,
- udział w laboratorium: 45 godz.,
Praca indywidualna studenta: 120 godz.
- przygotowanie do laboratorium – 80 godz.
- czytanie literatury - 15 godz.
- przygotowanie do egzaminu - 15 godz.
- przygotowanie do kolokwium – 10 godz.
Łącznie: 180 godz. (6 ECTS)
Efekty uczenia się - wiedza
Wykład:
W1: ma wiedzę o podstawowych pojęciach i prawach termodynamiki; realizuje efekt kierunkowy K_W02 dla inżynierii nanostruktur i fizyki technicznej, K_W01 dla odnawialnych źródeł energii i K_W05 dla fizyki
W2: posiada zaawansowaną wiedzę z zakresu termodynamiki technicznej pozwalającą na modelowanie procesów termodynamicznych w prostych układach cieplnych; realizuje efekt kierunkowy K_W04 dla inżynierii nanostruktur, K_W08 dla odnawialnych źródeł energii, K_W01 dla fizyki technicznej
Laboratorium:
W3: ma wiedzę o zasadach przeprowadzania obliczeń analitycznych i numerycznych parametrów termodynamicznych charakteryzujących układy termodynamiczne; realizuje efekt kierunkowy K_W02 i K_W04 dla inżynierii nanostruktur, K_W02 i K_W013 dla odnawialnych źródeł energii, K_W04 dla fizyki, K_W05 dla fizyki technicznej
wiedzę o podstawowych pojęciach i prawach termodynamiki; realizuje efekt kierunkowy K_W01, K_W02, K_W03, K_W04 i K_W05 dla fizyki, K_W02 dla fizyki i fizyki technicznej, K_W01, K_W03 i K_W05 dla astronomii
- posiada zaawansowaną wiedzę z zakresu termodynamiki technicznej pozwalającą na modelowanie procesów termodynamicznych w prostych układach cieplnych; realizuje efekt kierunkowy K_W02 dla fizyki i K_W01 dla fizyki technicznej, K_W02 dla astronomii
Laboratorium:
- ma wiedzę o zasadach przeprowadzania obliczeń analitycznych i numerycznych parametrów termodynamicznych charakteryzujących układy termodynamiczne; realizuje efekt kierunkowy K_W02, K_W04 i K_W05 dla fizyki, K_W03, K_W04, K_W05 dla fizyki technicznej oraz K_W02, K_W03 dla astronomii
Efekty uczenia się - umiejętności
Wykład i laboratorium:
U1: potrafi zastosować równania bilansowe do opisu procesów fizycznych (przemian termodynamicznych) w układach termodynamicznych zamkniętych, otwartych stacjonarnych i częściowo stacjonarnych; realizuje efekt kierunkowy K_U01, K_U02, K_U05 dla inżynierii nanostruktur, K_U04, K_U05 dla fizyki, K_U01, K_U03 dla fizyki technicznej, K_U01 dla odnawialnych źródeł energii
U2: potrafi wykorzystać wspomagający program komputerowy TEST (The Expert System for Thermodynamics) do wykonania obliczeń numerycznych dla w/w układów termodynamicznych; realizuje efekt kierunkowy K_U01, K_U02, K_U05 i K_U08 dla inżynierii nanostruktur, K_U01, K_U03, K_U04, K_U05 dla fizyki, K_U01, K_U03 dla fizyki technicznej, K_U01, K_U02 dla odnawialnych źródeł energii
Efekty uczenia się - kompetencje społeczne
Wykład i laboratorium:
K1: rozumie fundamentalne znaczenie wiedzy dla ludzkości i posiada świadomość ograniczeń własnej wiedzy, rozumie znaczenie i wpływ działalności inżynierskiej na środowisko naturalne; realizuje efekty kierunkowe K_K01, K_K02 dla inżynierii nanostruktur, K_K05 dla odnawialnych źródeł energii, K_K01 dla fizyki, K_K01 i K_K02 dla fizyki technicznej
Metody dydaktyczne
Wykład:
Metoda informacyjna z elementami pogadanki, wspieranie przez inscenizację dyskusji w ramach metody problemowej, formułowanie, rozwiązywanie i wyjaśnianie problemów
Laboratorium:
Metoda problemowa. Sformułowanie problemu z krótkim wyjaśnieniem podstaw teoretycznych, rozwiązanie problemu przy użyciu programu komputerowego (program TEST: The Expert System for Thermodynamics), a także, dla prostych przypadków, analitycznie.
Metody dydaktyczne podające
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- opis
- wykład konwersatoryjny
- pogadanka
Metody dydaktyczne poszukujące
- klasyczna metoda problemowa
- seminaryjna
Rodzaj przedmiotu
uzupełnienie kanonu (atrybut wycofany)
Wymagania wstępne
Elementy matematyki na poziomie szkoły średniej. Podstawy rachunku różniczkowego i całkowego. Elementy fizyki na poziomie szkoły średniej i uniwersyteckiego kursu fizyki ogólnej.
Koordynatorzy przedmiotu
Kryteria oceniania
Zaliczenie przedmiotu i wykładu na podstawie dwugodzinnego egzaminu pisemnego (test z problemami i zadaniami, maksymalna liczba punktów 40) i egzaminu ustnego, które weryfikują wszystkie efekty uczenia się.
Ocena z egzaminu pisemnego:
dst - od 15 punktów
dst plus - od 18
db - od 21
db plus - od 24
bdb - od 27
Ocena końcowa z egzaminu uwzględnia ocenę z egzaminu pisemnego i ocenę z egzaminu ustnego, dodatkowo weryfikującego osiągnięcie zakładanych efektów uczenia się
Ocena końcowa z przedmiotu jest obliczana z uwzględnieniem oceny końcowej z laboratorium (z wagą 0,4) i oceny końcowej z egzaminu (z wagą 0,6).
Zaliczenie laboratorium na podstawie wyników uzyskanych z bieżących sprawdzianów na zajęciach oraz sprawdzianu końcowego (kolokwium) weryfikujących osiągnięcie wszystkich zakładanych efektów uczenia się. Punktowane są także raporty z bieżących zajęć i zadania domowe.
Oceniane będą wyniki uzyskiwane w trakcie zajęć, w tym:
Sprawdziany bieżące (kartkówki) - (1 pkt za każdą, max 10 punktów)
Sprawdzian końcowy (kolokwium,
przedostatnie zajęcia w semestrze) - max 40 punktów
zadania domowe - max 2 punkty
raporty z laboratorium - max 1 punkt
obecność na zajęciach - max 2 punkty
zaliczenia:
dst 21 - 25 punktów
dst plus 26 - 30 punktów
db 31-35 punktów
db plus 36 - 40 punktów
b. db min 41 - punktów
Literatura
Literatura podstawowa:
1. Andrzej J. Wojtowicz, Termodynamika Techniczna, Toruń 2012 (pdf na platformie moodle kursu)
2. Richard E. Sonntag, Claus Borgnakke i Gordon J. van Wylen, Fundamentals of thermodynamics, J. Wiley & Sons, 1998
Lektury uzupełniające:
1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, "Podstawy fizyki", t. 4, PWN, Warszawa 2007 (lub nowsze wydanie)
2. R. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, "Optyka, termodynamika, fale" ("Feynmana wykłady z fizyki", t. 1.2), PWN, Warszawa 2011
3. Wykład z termodynamiki w języku angielskim: https://ocw.mit.edu/courses/chemistry/5-60-thermodynamics-kinetics-spring-2008/
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i
terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: