Termodynamika
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WMTLXCSI-T |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Termodynamika |
Jednostka: | Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa |
Grupy: | |
Strona przedmiotu: | http://www.wmt.wat.edu.pl/index.php/zait-materialy-dydaktyczne |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Forma studiów: | stacjonarne |
Rodzaj studiów: | I stopnia |
Rodzaj przedmiotu: | obowiązkowy |
Forma zajęć liczba godzin/rygor: | W 30/+ ; C 14/+ ; L 16/+ ; Razem: 60 |
Przedmioty wprowadzające: | matematyka I / wymagania wstępne: znajomość funkcji elementarnych, znajomość podstaw rachunku macierzowego i umiejętność rozwiązywania układów liniowych równań algebraicznych; matematyka II / wymagania wstępne: znajomość rachunku różniczkowego i całkowego funkcji jednej zmiennej; matematyka III / wymagania wstępne: znajomość podstaw rachunku różniczkowego i całkowego funkcji dwóch i więcej zmiennych z uwzględnieniem wyznacza cznia całki oznaczonej; fizyka I / wymagania wstępne: znajomość podstawowych wielkości fizycznych, znajomość metod formułowania i rozwiązywania problemów fizycznych, znajomość podstawowych praw zachowania, umiejętność rozróżnienia fenomenologicznych i statystycznych metod opisu zagadnień fizyki; mechanika I / wymagania wstępne: znajomość wielkości mechanicznych oraz podstawowych praw mechaniki; metrologia I / wymagania wstępne: znajomość zasad działania podstawowych przyrządów i systemów pomiarowych; mechanika płynów / wymagania wstępne: znajomość podstawowych zależności mechaniki płynów. |
Programy: | semestr trzeci / lotnictwo i kosmonautyka / wszystkie specjalności |
Autor: | Prof. dr hab. inż. Janusz TERPIŁOWSKI, prof. dr hab. inż. Piotr KONIORCZYK, prof. dr hab. inz. Andrzej PANAS, dr hab. inż. Janusz ZMYWACZYK, prof. WAT |
Bilans ECTS: | 1. Udział w wykładach / 30 2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów i przygotowanie do zaliczenia / 18 3. Udział w ćwiczeniach / 14 4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 28 5. Udział w laboratoriach / 16 6. Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów / 40 7. Udział w konsultacjach / 4 8. Udział w zaliczeniu / 1 Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 151 / 5 ECTS Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+3.+5.+7.+8.=65 / 2,0 ECTS Zajęcia o charakterze praktycznym: 5.+6.=56 / 2,0 ECTS |
Skrócony opis: |
Stan termodynamiczny. Równania stanu gazów doskonałych i rzeczywistych. Właściwości mieszanin gazów. Zasady termodynamiki. Przemiany charakterystyczne. Obiegi termodynamiczne. Właściwości jednoskładnikowych substancji rzeczywistych. Przejścia fazowe. Układy wieloskładnikowe. Warunki równowagi układu termodynamicznego. Spalanie paliw ciekłych i stałych. Właściwości produktów spalania. Podstawy termodynamiki przepływów. Wymiana ciepła: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie. Zewnętrzne i wewnętrzne źródła ciepła nagrzewające konstrukcję. Podstawowe zagadnienia konwersji energii ze źródeł odnawialnych. |
Pełny opis: |
Wykład / Wykłady są ilustrowane prezentacjami wizualnymi w celu dostarczenia wiedzy określonej efektami W1, W2, U1, U2, U3, K1 1. Wprowadzenie. Pojęcia podstawowe. Tranzytywność równowagi termicznej. Równania stanu gazu doskonałego i gazów rzeczywistych. Roztwory gazów doskonałych / 2 2. Równania wyrażające pierwszą zasadę termodynamiki. Bilans energii dla układu przepływowego i otwartego / 3 3. Entropia. Zasada wzrostu entropii. Druga zasada termodynamiki dla obiegów. Kierunek przebiegu zjawisk nieodwracalnych. Praca maksymalna i egzergia. Właściwości ciał w niskich temperaturach – Trzecia zasada termodynamiki / 3 4. Ciepło właściwe, energia wewnętrzna, entalpia, entropia gazów doskonałych. Przemiany charakterystyczne gazów doskonałych / 2 5. Obiegi porównawcze maszyn cieplnych Obiegi silników tłokowych. Obiegi silników turbinowych. Obiegi sprężarek / 2 6. Współczynniki termodynamiczne. Zależności Maxwella. Funkcje stanu gazów rzeczywistych. Warunki równowagi substancji jednoskładnikowej. Przejścia fazowe / 3 7. Własności gazów wilgotnych. Przemiany powietrza wilgotnego / 2 8. Bilansowanie ilości substancji w procesach spalania. Zapotrzebowanie tlenu i powietrza do spalania. Ilość i skład spalin przy spalaniu zupełnym i niezupełnym. Bilans energii przy spalaniu / 3 9. Równanie podstawowe przepływu ściśliwego Parametry spiętrzenia, parametry krytyczne, ogólna charakterystyka przepływu w dyszy / 3 10. Energetyka wodna, wiatrowa, geotermalna, słoneczna. Wykorzystanie niekonwencjonalnych źródeł energii w warunkach krajowych / 2 11. Pole temperatury, podstawowe mechanizmy wymiany ciepła. Przewodzenie ciepła. Opis analityczny zagadnień przewodnictwa cieplnego. Konwekcja wymuszona i konwekcja swobodna. Promieniowanie cieplne / 5 Ćwiczenia / Ćwiczenia audytoryjne polegają na rozwiązywaniu zadań w celu uporządkowania, ugruntowania i upraktycznienia wiedzy określonej efektami W1, W2, W3, W4 i K1 1. Równania stanu gazu doskonałego i gazów rzeczywistych. Obliczanie parametrów termodynamicznych i składu roztworów gazów doskonałych / 2 2. Wyznaczanie prostych bilansów energetycznych układów termodynamicznych z przemianami fazowymi / 2 3. Obliczanie ciepła, entalpii, entropii i pracy układów termodynamicznych podczas typowych przemian gazów doskonałych / 2 4. Obliczanie parametrów punktów węzłowych i sprawności termodynamicznej obiegów silników spalinowych i sprężarek / 2 5. Obliczanie zapotrzebowania tlenu i powietrza do spalania. Obliczanie ilości i składu spalin przy spalaniu zupełnym i niezupełnym. Bilans energii przy spalaniu / 3 6. Przewodzenie ciepła przez pręty i żebra. Wyznaczanie współczynników przejmowania ciepła i strumieni ciepła przy mieszanej wymianie ciepła / 3 Laboratoria / Ćwiczenia laboratoryjne polegają na wykonywaniu przez grupę studentów pomiarów i badań z wykorzystaniem dedykowanych stanowisk laboratoryjnych w celu opanowania umiejętności U1, U2 i U3 1. Podstawowe metody i techniki pomiaru temperatury. System pomiarowy (przyrządy wirtualne) / 2 2. Pomiary temperatury termometrami termoelektrycznymi. i wyznaczanie ich cieplnej stałej czasowej / 2 3. Pomiary temperatury termometrami rezystancyjnymi / 2 4. Przemiany fazowe pierwszego i drugiego rodzaju / 2 5. Obiegi porównawcze silników i pomp ciepła (Silnik Stirlinga) / 2 6. Badanie efektu zjawiska Joule’a – Thomsona / 2 7. Pomiar wilgotności powietrza / 2 8. Wyznaczanie sprawności termodynamicznej kolektora słonecznego / 2 |
Literatura: |
podstawowa: 1. Wiśniewski S.: Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa 1980, 1987, 2. Szargut J.: Termodynamika, PWN, Warszawa 1985 (także: Wyd. Pol. Śl., Gliwice, 2011), 3. Wiśniewski S., Wiśniewski T.: Wymiana ciepła, WNT, Warszawa 2000, 4. Panas A., Zmywaczyk J., Koniorczyk P.: Termodynamika. Zbiór zadań, cz. 1. WAT, Warszawa 1997, 5. Terpiłowski J., Wiśniewski S., Termodynamika. Zbiór zadań, cz. 2. WAT, Warszawa 1974, 6. Terpiłowski J., Panas A., Wiśniewski S., Preiskorn M., Koniorczyk P., Zmywaczyk J., Szodrowski S.: Termodynamika. Pomiary cieplne. WAT, Warszawa 1994; 7. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych: http://www.wmt.wat.edu.pl/index.php/zait-materialy-dydaktyczne uzupełniająca: 1. Buchowski H., Ufnalski W.: Podstawy termodynamiki. WNT, Warszawa 1998, 2. Michalski L., Eckersdorf K., Kucharski J.: Termometria. Przyrządy i pomiary. Wyd. Pol. Łódzkiej, Łódź 1998, 3. Banaszek J., Bzowski J., Domański R.: Termodynamika. Przykłady i zadania. Of. Wyd. Pol. Warszawskiej, Warszawa 1998, 4. Kondepudi D., Prigogine I.: Modern Thermodynamics. From Heat Engines to Dissipative Structures. John Willey & Sons, New York 1998, 5. Gumiński K.: Termodynamika. PWN, Warszawa 1982, 6. Madejski J.: Teoria wymiany ciepła. Politechnika Szczecińska 1998, 7. Werle J.: Termodynamika fenomenologiczna. PWN, Warszawa 1957. |
Efekty uczenia się: |
W1 / zna podstawowe zasady i prawa termodynamiki, ich rolę jako uogólnienia praw mechaniki klasycznej oraz zna podstawy termodynamicznego opisu zjawisk fizycznych, m.in. : optycznych, elektromagnetycznych, fizyki ciała stałego / K_W02 W2 / ma uporządkowaną wiedzę w zakresie termodynamiki technicznej ze szczególnym uwzględnieniem przemian termodynamicznych, obiegów i procesów spalania oraz zna i rozumie podstawowe zagadnienia wymiany ciepła / K_W02, K_W03 U1 / potrafi przeprowadzić analizę procesu termodynamicznego przy wykorzystaniu zdobytej wiedzy oraz informacji pozyskiwanych z literatury oraz wykonać proste obliczenia w zagadnieniach wymiany ciepła / K_U02 U2 / zna i potrafi zastosować właściwe metody i urządzenia do pomiaru wybranych parametrów termodynamicznych oraz wielkości charakterystycznych dla zagadnień wymiany ciepła / K_U08 U3 / potrafi wykorzystać poznane metody do przeprowadzenia badań i analizy zjawisk termodynamicznych w kontekście problemów konstrukcyjno-eksploatacyjnych statków powietrznych i kosmicznych / K_U19 K1 / ma świadomość ważności wpływu skutków działalności inżyniera, zajmującego się zagadnieniami spalania oraz obciążeniami cieplnymi elementów maszyn, na stan środowiska naturalnego człowieka / K_K02 |
Metody i kryteria oceniania: |
Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia z oceną. Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną. Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną. Zaliczenie wykładów jest prowadzone w formie pisemnej z pytaniami testowymi oraz problemowymi z możliwością włączenia dodatkowego zaliczenia ustnego, które jest przeprowadzane w przypadku niejedno-znacznego wyniku części pisemnej. Efekty W1 i W2 oraz dodatkowo efekty U1 i U2 są sprawdzane podczas testu. Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia wykładów jest uzyskanie pozytywnych ocen zaliczenia ćwiczeń i zajęć laboratoryjnych. Przy ustalaniu oceny końcowej można uwzględnić oceny zaliczenia ćwiczeń i laboratoriów z wagą nieprzekraczającą 50%. Zaliczenie ćwiczeń na ocenę jest przeprowadzane w formie pisemnego testu – kolokwium -sprawdzającego efekt U1 z zadaniami zamkniętymi. Przy ustalaniu oceny końcowej uwzględniane są oceny cząstkowe uzyskane w trakcie zajęć z wagą nieprzekraczającą połowy wagi oceny kolokwialnej. Warunkiem koniecznym do uzyskania zaliczenia ćwiczeń jest uzyskanie pozytywnych ocen z kolokwium/kolokwiów oraz pozytywnych ocen z odpowiedzi na pytania kontrolne sprawdzające efekty W1 i W2 oraz oceny rozwiązań zadań rachunkowych realizowanych w trakcie zajęć. Zaliczenie zajęć laboratoryjnych na ocenę jest przeprowadzane na podstawie średniej ocen testów sprawdzających przygotowanie do wykonania poszczególnych ćwiczeń oraz ocen sprawozdań pisemnych z wykonanych ćwiczeń. Warunkiem koniecznym do uzyskania zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest uzyskanie pozytywnych ocen odpowiedzi na pytania kontrolne i pozytywnych ocen pisemnych sprawozdań z wykonanego ćwiczenia. Efekty W1 i W2 oraz dodatkowo efekty U1 i U2 są sprawdzane podczas testu. Efekty W1 i W2 sprawdzane są przede wszystkim podczas zaliczenia wykładów. Efekty U1 i U2 oraz K1 są sprawdzane podczas ćwiczeń rachunkowych, natomiast efekty U2, U3 i K1 także podczas zajęć laboratoryjnych. Efekt K1 sprawdzany jest na podstawie obserwacji grupy podczas ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych. Ocena za osiągnięcie tego efektu jest uzyskana łącznie z osiągnięciem efektów W1, W2, U1, U2 i U3. |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.