Termodynamika i transport ciepła
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WMTXXCSI-TTC |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Termodynamika i transport ciepła |
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 16/+, L 14/+ razem: 60 |
Przedmioty wprowadzające: | Matematyka I, II, III / wymagania wstępne: znajomość rachunku różniczko-wego i całkowego Fizyka I, II / wymagania wstępne: znajomość podstawowych praw fizycz-nych. Mechanika / wymagania wstępne: znajomość podstawowych równań kine-matyki i dynamiki punktu materialnego oraz definicji pędu, energii kine-tycznej i potencjalnej Informatyka / wymagania wstępne: znajomość wybranego języka pro-gramowania, Excela |
Programy: | semestr czwarty / inżynieria bezpieczeństwa / wszystkie specjalności |
Autor: | dr hab. inż. Janusz ZMYWACZYK, prof. dr hab. inż. Piotr KONIORCZYK, prof. dr hab. inż. Janusz TERPIŁOWSKI, prof. dr hab. inż. Andrzej PANAS |
Bilans ECTS: | 1. Udział w wykładach / 30 godz. 2. Udział w laboratoriach / 14 godz. 3. Udział w ćwiczeniach / 16 godz. 4. Udział w seminariach / 0 5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 16 godz. 6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 14 godz. 7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 16 godz. 8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0 9. Realizacja projektu / 0 10. Udział w konsultacjach / 4 godz. 11. Przygotowanie do egzaminu / 0 12. Przygotowanie do zaliczenia / 10 godz. 13. Udział w egzaminie / 0 Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 120 godz./ 4 ECTS Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 64 godz./ 2,5 ECTS Zajęcia powiązane z działalnością naukową 120 godz. / 4 ECTS |
Skrócony opis: |
Podstawowe pojęcia termodynamiki. Pierwsza zasada termodynamiki. Druga zasada termodynamiki. Kierunek przebiegu zjawisk nieodwracalnych. Własności gazów doskonałych i półdoskonałych. Typowe przemiany ga-zów doskonałych. Gazy rzeczywiste. Właściwości jednoskładnikowych substancji rzeczywistych. Obiegi porównawcze maszyn cieplnych. Spalanie i elementy kinetyki reakcji chemicznych. Ogólna charakterystyka wymiany ciepła. Ustalone przewodzenie ciepła przez ścianki, pręty i żebra. Konwek-cja swobodna oraz wymuszona – podstawowe zależności kryterialne. Ra-diacyjna wymiana ciepła w ośrodku diatermicznym. Podstawowe zagadnie-nia konwersji energii: sposoby gromadzenia i transportu energii, niekon-wencjonalne źródła energii (kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne, ogniwa paliwowe). |
Pełny opis: |
Wykład / Wykłady oraz ćwiczenia audytoryjne są ilustrowane prezentacjami wizualnymi w celu dostarczenia wiedzy określonej efektami W1, W2, U1, i U2, 1. Podstawowe pojęcia termodynamiki / 2 / stan termodynamiczny układu, parametry i funkcje stanu, zerowa zasada termodynamiki, równanie stanu gazów doskonałych, roztwory gazów doskonałych. 2. Pierwsza zasada termodynamiki / 2 / praca, ciepło, energia wewnętrzna, bilans energii dla układu zamkniętego oraz dla układu otwartego w stanie ustalonym, uogólnione równanie Bernoulliego. 3. Druga zasada termodynamiki / 2 / entropia, statystyczna interpretacja entropii, zasada wzrostu entropii, termodynamiczna strzałka czasu w kosmologii, druga zasada termodynamiki dla obiegów. 4. Kierunek przebiegu zjawisk nieodwracalnych / 2* / praca maksymalna i egzergia. 5. Własności gazów doskonałych i półdoskonałych / 2* / ciepło właściwe, energia wewnętrzna, entalpia, entropia gazów doskonałych i półdoskonałych. 6. Typowe przemiany gazów doskonałych: / 2 / przemiana: izotermiczna, izobaryczna izochoryczna, izentropowa, politropowa. 7. Gazy rzeczywiste / 2* / współczynniki termodynamiczne, równania stanu gazów rzeczywistych (van der Waalsa, Berthelota, Dietericiego), przyrosty energii wewnętrznej, entalpii oraz entropii gazów rzeczywistych. 8. Właściwości jednoskładnikowych substancji rzeczywistych / 2 */ warunki równowagi substancji jednoskładnikowej, efekt zjawiska Joule’a-Thomsona, przemiany fazowe (I-go i II-go rodzaju), ciecze przegrzane 9. Obiegi porównawcze maszyn cieplnych / 2* / obiegi silników tłokowych i sprężarek. 10. Spalanie i elementy kinetyki reakcji chemicznych / 4 (2+2*) / parametry charakteryzujące proces spalania, ciepło spalania, minimalna energia zapłonowa, zapotrzebowanie powietrza do spalania, skład reagentów w stanie równowagi. 11. Podstawy fizykochemii spalania i wybuchów / 3 (1+2*) / definicja wybuchu, typy wybuchów: wybuchy fizyczne i chemiczne, charakterystyka wybuchów homogenicznych (cieplne, fotochemiczne) i heterogenicznych (deflagracja, detonacja). 12. Charakterystyka źródeł zapłonu w środowisku technologicznym / 1 / otwarty ogień, iskry, łuk elektryczny, samozapłon. 13. Ogólna charakterystyka wymiany ciepła / 2 / Podstawowe definicje wielkości cieplnych oraz mechanizmy i prawa wymiany ciepła w przypadku przewodzenia, konwekcji i promieniowania. 14. Podstawowe zagadnienia konwersji energii / 2* / Sposoby gromadzenia i transportu energii, niekonwencjonalne źródła energii (kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne, ogniwa paliwowe). * oznacza zagadnienia realizowane indywidulanie przez studenta studiów niestacjonarnych Ćwiczenia / Ćwiczenia audytoryjne polegają na rozwiązywaniu zadań w celu uporządkowania, ugruntowania i upraktycznienia wiedzy określonej efektami W1, W2, U1 i U2 1. Własności gazów doskonałych / 2 / Obliczanie parametrów termodynamicznych gazów i roztworów gazów doskonałych 2. Bilans energii / 2 / Sporządzanie bilansów energii w układach zamkniętych i otwartych 3. Przemiany gazów doskonałych / 2 / obliczanie parametrów p, V, T podczas realizacji typowych przemian gazów doskonałych. 4. Przemiany gazów rzeczywistych / 2 / Obliczanie parametrów p, V, T oraz przyrostów energii wewnętrznej, entalpii oraz entropii podczas realizacji typowych przemian gazów rzeczywistych. 5. Obiegi porównawcze maszyn cieplnych / 2 / Obliczanie parametrów termodynamicznych podczas realizacji obiegów termodynamicznych maszyn cieplnych. 6. Spalanie / 2 / obliczanie zapotrzebowanie powietrza do spalania. Ilość i skład spalin. Temperatura spalania. 7. Ustalone przewodzenie ciepła /4 / Obliczanie wielkości cieplnych dla zagadnień ustalonego przewodzenia ciepła. Laboratoria / Ćwiczenia laboratoryjne polegają na wykonywaniu przez grupę studentów pomiarów i badań z wykorzystaniem dedykowanych stanowisk laboratoryjnych w celu opanowania umiejętności U1 i U2 1. Pomiary temperatury / 2 / Przegląd podstawowych metod i technik pomiaru temperatury 2. Termometry termoelektryczne / 2 / Pomiary temperatury termometrami termoelektrycznymi. Wyznaczenie czasu charakterystycznego czujnika. 3. Termometry rezystancyjne / 2 / Pomiary temperatury termometrami rezystancyjnymi. Pomiar temperatury tłoka silnika 4. Własności gazów wilgotnych / 2 / Pomiar wilgotności powietrza. 5. Obiegi porównawcze silników i pomp ciepła / 2 / Badanie sprawności silnika Stirlinga 6. Ustalone przewodzenie ciepła / 2 / Pomiar przewodności cieplnej ciał stałych / 2 7. Odnawialne źródła energii / 2 / Wyznaczanie sprawności termodynamicznej kolektora słonecznego |
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 Engi-nes 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 uogól-nienia praw mechaniki klasycznej oraz zna podstawy termodynamicznego opisu zjawisk fizycznych występujących w obiektach technicznych oraz procesach i zjawiskach naturalnych prowadzących do strat. / 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. Posiada znajomość podstawowych procesów fizycznych i che-micznych zachodzących podczas spalania i wybuchu. / K_W07 U1 / zna i potrafi zastosować właściwe metody i urządzenia do pomiaru wybranych parametrów termodynamicznych oraz wielkości charaktery-stycznych dla zagadnień wymiany ciepła. / K_U17 U2 / potrafi wykorzystać poznane metody do przeprowadzenia badań i ana-lizy zjawisk termodynamicznych w kontekście problemów inżynierii bez-pieczeństwa. / K_U18 |
Metody i kryteria oceniania: |
Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia z oceną. Zaliczenie wykładów jest przeprowadzane w formie pisemnej z pytaniami testowymi oraz problemowymi z możliwością włączenia dodatkowego zaliczenia ustnego, które jest przeprowadzane w przypadku niejednoznacznego wyniku części pisemnej. Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia wykładów jest uzyskanie pozytywnych ocen zaliczenia ćwiczeń i zajęć laboratoryjnych. Efekty W1 i W2 oraz dodatkowo efekty U1 i U2 sprawdzane są przede wszystkim podczas testu i zaliczenia wykładów.. Zaliczenie ćwiczeń na ocenę jest przeprowadzane w formie pisemnego testu – kolokwium, sprawdzającego efekt W1, W2, U1 i U2 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, W2, U1 i U2 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 pisemnych sprawozdań z wykonanych ćwiczeń. Efekty U1, U2 są sprawdzane także podczas zajęć laboratoryjnych. Warunkiem koniecznym do uzyskania zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest uzyskanie pozytywnych ocen odpowiedzi na pytania kontrolne i pozytywnych ocen pisemnych sprawozdań z wykonanego ćwiczenia. Przy ustalaniu oceny końcowej można uwzględnić oceny zaliczenia ćwiczeń i laboratoriów z wagą nieprzekraczającą 50%: Efekty W1 i W2 sprawdzane są przede wszystkim podczas zaliczenia wykładów. Ocenę dostateczną otrzymuje student, który 1. Zna i potrafi samodzielnie przedstawić wielkości i funkcje opisu stanu termodynamicznego 2. Potrafi samodzielnie podać i zinterpretować zasady termodynamiki procesów równowagowych 3. Potrafi samodzielnie podać podstawowe zależności opisu stanu gazu doskonałego 4. Zna i potrafi samodzielnie podać minimum 50% pojęć i zależności z zakresu tematyki poruszanej w trakcie zajęć (m.in. dot. opisu przemian termodynamicznych, stanu czynników rzeczywistych, podstaw teorii spalania, termodynamiki płynów i podstaw teorii wymiany ciepła) Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który dodatkowo w stosunku do oceny dst: 1. Zna i potrafi samodzielnie podać minimum 70% pojęć i zależności z zakresu tematyki poruszanej w trakcie zajęć (m.in. dot. opisu przemian termodynamicznych, stanu czynników rzeczywistych, podstaw teorii spalania, termodynamiki płynów i podstaw teorii wymiany ciepła) 2. Potrafi samodzielnie podać sposób wykorzystania zależności podstawowych do wyznaczania stanu substancji i do określania zmian parametrów i funkcji stanu podczas przemian termodynamicznych Ocenę dobrą otrzymuje student, który dodatkowo w stosunku do oceny dst+: 1. Zna i potrafi samodzielnie podać minimum 90% pojęć i zależności z zakresu tematyki poruszanej w trakcie zajęć (m.in. dot. opisu przemian termodynamicznych, stanu czynników rzeczywistych, podstaw teorii spalania, termodynamiki płynów i podstaw teorii wymiany ciepła) 2. Potrafi przedstawić wyprowadzenia większości relacji złożonych z zależności podstawowych Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który dodatkowo w stosunku do oceny db: 1. Potrafi samodzielnie przedstawić i wyjaśnić sposób wyprowadzenia większości relacji złożonych z zależności podstawowych 2. Potrafi sformułować opis teoretyczny złożonego problemu termodynamicznego i potrafi podać sposób jego rozwiązania Ocenę dostateczną otrzymuje student, który dodatkowo w stosunku do oceny db+: 1. Potrafi samodzielnie sformułować opis teoretyczny złożonego problemu termodynamicznego i potrafi podać sposób jego rozwiązania Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie spełnia przedstawionych powyżej wymogów. |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.