Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Wydział

Transkrypt

1 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Kierunek i poziom studiów: Technologia chemiczna, pierwszy Sylabus modułu: Termodynamika techniczna i chemiczna () Nazwa wariantu modułu (opcjonalnie): 1. Informacje ogólne koordynator modułu rok akademicki 2014/2015 semestr forma studiów sposób ustalania oceny końcowej modułu dr Mirosław Chorążewski 5 (zimowy) stacjonarne średnia arytmetyczna z poszczególnych sposobów weryfikacji efektów kształcenia Wymagania wstępne: znajomość chemii fizycznej i fizyki na poziomie podstawowym, znajomość rachunku różniczkowego i całkowego 2. Opis dydaktycznych i pracy Wykład prowadzący dr Mirosław Chorążewski _fs_1 1 treści Molekularny a termodynamiczny sposób wyjaśniania zjawisk fizykochemicznych. Wielkości podstawowe, pojęcia oraz jednostki miar stosowane w termodynamice, procesy odwracalne i nieodwracalne. Praca objętościowa i nieobjętościowa. Termodynamiczne kryteria równowagi. Zerowa zasada termodynamiki. Bilans substancji, energii i pierwsza zasada termodynamiki. Energia wewnętrzna. Entalpia. Przemiana termodynamiczna. Ciepło przemiany, praca bezwzględna i techniczna. Druga zasada termodynamiki. Termiczne równanie stanu gazów doskonałych i półdoskonałych. Ciepło właściwe gazów doskonałych i półdoskonałych. Energia wewnętrzna, entalpia i entropia gazów doskonałych i półdoskonałych. Przemiany charakterystyczne gazów doskonałych i półdoskonałych. Roztwory gazów doskonałych i półdoskonałych. Silniki cieplne. Obiegi termodynamiczne. Odwracalność i nieodwracalność obiegu termodynamicznego. Cykl Carnota, Joule a, Otto, Diesla. Pompy ciepła. Sprawność energetyczna (wydajność) obiegów prawo i lewobieżnych. Zastosowanie praktyczne silników cieplnych i nowe techniki przetwarzania energii. Gazy rzeczywiste - równania stanu praktyczne wykorzystanie równań w procesach

2 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 2 metody prowadzenia dydaktycznych (kontaktowych) pracy własnej opis pracy własnej organizacja obowiązkowa uzupełniająca adres strony www technologicznych. Powiązanie równań stanu z bilansem substancji. Zastosowanie technologiczne równania stanu do substancji prostych i mieszanin gazowych. Równowagi fazowe w układach jedno- i wieloskładnikowych. Izobaryczny proces parowania; para nasycona mokra i sucha, para przegrzana. Powietrze wilgotne: parametry, podstawowe przemiany. Gazy wilgotne procesy suszarnicze, klimatyzacja. Modele termodynamiczne estymacji właściwości substancji o znaczeniu technologicznym. Przepływ płynu ściśliwego. Podstawowe pojęcia z wymiany ciepła. Przewodzenie ciepła, konwekcja wymuszona i swobodna, promieniowanie ciepła. Jak w opisie modułu Praca z podręcznikiem i notatkami z wykładów oraz ze wskazaną literaturą przedmiotu obejmująca samodzielne przyswojenie wiedzy podanej na wykładzie. [1] Szargut J.: Termodynamika. PWN, Warszawa [2] Szargut J.: Termodynamika techniczna. PWN, Warszawa [3] Wiśniewski S.:, Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa, 1980 [4] H. Buchowski, W. Ufnalski, Podstawy termodynamiki, WNT, Warszawa, [5] J. Szarawara, Termodynamika chemiczna stosowana, WNT, Warszawa, [1] K. Gumiński, Termodynamika, PWN, Warszawa, 1982, [2] H. Buchowski, W. Ufnalski, Roztwory, WNT, Warszawa, 1995, [3] H. Buchowski, W. Ufnalski, Gazy ciecze płyny, wykłady z chemii fizycznej, WNT, Warszawa, 1994, [4] S. Wiśniewski, T. Wiśniewski, Wymiana ciepła, WNT, Warszawa, Konwersatorium prowadzący treści _fs_2 Zerowa i pierwsza zasada termodynamiki. Ciepło i praca związane z procesami fizycznymi i reakcjami chemicznymi. Bilansowanie energetyczne układów zamkniętych i układów otwartych.

3 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 3 Druga zasada termodynamiki. Entropia. Zmiany entropii towarzyszące przemianom fizycznym i reakcjom chemicznym. Energia swobodna i entalpia swobodna. Ocena termodynamicznie możliwego kierunku reakcji chemicznej. Izoterma van t Hoffa. Właściwości płynów - współczynniki termoelastyczne. Pojemności cieplne. Typowe przemiany termodynamiczne gazu doskonałego i półdoskonałego: izochora, izobara, izoterma, adiabata, politropa, dławienie. Bilanse masowe i energetyczne dla typowych przemian gazu doskonałego i mieszanin gazowych. Relacje pvt. Zasada stanów odpowiadających sobie. Dławienie gazów rzeczywistych. Współczynnik Joule a-thomsona. Skraplanie gazów. Para mokra i para przegrzana. Termiczne i kaloryczne równania stanu dla pary jako gazu rzeczywistego. Tablice i wykresy parowe: T-s, h-s, log p h. Równania stanu praktyczne aspekty. Przykłady powiązania termicznego równania stanu i bilansu substancji. Zastosowanie równania stanu do mieszanin gazowych. Spalanie całkowite i zupełne paliw stałych, ciekłych i gazowych. Bilans masowy i energetyczny spalania. Obiegi termodynamiczne siłowni parowej, ziębiarki, pompy ciepła. Wyznaczanie sprawności termicznych dla obiegów termodynamicznych metody prowadzenia dydaktycznych (kontaktowych) pracy własnej opis pracy własnej organizacja obowiązkowa uzupełniająca Ćwiczenia rachunkowe i problemowe z zakresu zagadnień przedstawionych w treściach Praca ze wskazaną literaturą przedmiotu obejmująca samodzielne przyswojenie wiedzy podanej na wykładzie oraz rozwiązywanie wskazanych przez prowadzącego problemów obliczeniowych i problemowych. Taka jak dla Wykładu [1] Szargut J., Guzik A., Górniak H.: Zadania z termodynamiki technicznej, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2001 adres strony www Konsultacje prowadzący treści _fs_3 Pomoc w rozwiązywaniu bieżących trudności wynikających z realizacji treści programowych modułu Termodynamika Techniczna i Chemiczna

4 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 4 metody prowadzenia dydaktycznych (kontaktowych) pracy własnej opis pracy własnej organizacja obowiązkowa uzupełniająca adres strony www Jak w opisie modułu. 7,5 0 - Indywidualne konsultacje Taka jak dla Wykładu Taka jak dla Wykładu i Konwersatorium 3. Opis sposobów weryfikacji efektów kształcenia modułu Egzamin (-y) osoba(-y) przeprowadzająca(- e) weryfikację wymagania merytoryczne kryteria oceny _fs_1, _fs_2 _w_1 Na egzaminie obowiązują treści ujęte w opisie dydaktycznych i pracy, przekazane na wykładzie oraz zawarte w literaturze obowiązkowej Ocena bardzo dobra-student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe i rachunkowe z zakresu termodynamiki technicznej i chemicznej ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień występujących w technologii chemicznej, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii w tym chemii fizycznej oraz fizyki i matematyki, nie popełnia błędów. Ocena dobra plus- student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień problemowych i rachunkowych oraz typowych z zakresu termodynamiki chemicznej i technicznej oraz rozwiązuje zagadnienia problemowe ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień występujących w technologii chemicznej, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii w tym chemii fizycznej oraz fizyki i matematyki popełniając nieliczne drugorzędne błędy nie wynikające z braków merytorycznych.

5 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 5 Ocena dobra- student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu termodynamiki chemicznej i technicznej oraz z pomocą egzaminatora rozwiązuje zagadnienia problemowe i rachunkowe ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień występujących w technologii chemicznej, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii w tym chemii fizycznej oraz fizyki i matematyki popełniając nieliczne błędy merytoryczne. Ocena dostateczna plus -student rozumie i potrafi wyjaśnić podstawowe pojęcia, prawa fizykochemiczne oraz procesy termodynamiczne, z pomocą egzaminatora wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu termodynamiki technicznej i chemicznej, popełniając przy tym błędy. Ocena dostateczna- student rozumie i potrafi wyjaśnić podstawowe pojęcia, prawa fizykochemiczne oraz procesy termodynamiczne, z pomocą egzaminatora wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu termodynamiki technicznej i chemicznej. Ocena niedostateczna- student nie rozumie i nie potrafi wyjaśnić podstawowych pojęć, praw fizykochemicznych oraz procesów termodynamicznych. przebieg procesu weryfikacji Powyższemu opisowi odpowiada następująca skala procentowa: poniżej 55% : ndst 55-69% : - dost 70-75% : +dost 76-88% : dobry 89-94% : +dobry >95% : bardzo dobry Egzamin ustny. Polega na odpowiedzi na wylosowane pytania i dyskusji z egzaminatorem. Student losuje zestaw trzech pytań na które odpowiada w dowolnej kolejności. W zestawie znajduje się jedno pytanie problemowe, jedno pytanie sprawdzające umiejętność wykorzystania wiedzy do rozwiązywania zagadnień typowych oraz jedno pytanie dotyczące podstawowych pojęć, praw oraz procesów fizykochemicznych i technologicznych. Na przygotowanie odpowiedzi student ma 15 minut. W tym czasie część odpowiedzi może zamieścić na kartce. Odpowiedź ustna trwa do 20 minut. Kolokwium pisemne (-y) osoba(-y) przeprowadzająca(- e) weryfikację wymagania merytoryczne kryteria oceny _fs_1, _fs_2 _w_2 Na sprawdzianie pisemnym obowiązują treści ujęte w opisie oraz umiejętność zastosowania ich w zadaniach rachunkowych. Ocena bardzo dobra - student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe z

6 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 6 przebieg procesu weryfikacji zakresu termodynamiki technicznej i chemicznej, wymagające korzystania z wiedzy z chemii fizycznej oraz fizyki i matematyki, nie popełnia błędów. Ocena dobry plus - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu termodynamiki technicznej i chemicznej oraz rozwiązuje zagadnienia problemowe, wymagające korzystania z wiedzy z chemii fizycznej oraz fizyki i matematyki popełniając nieliczne błędy nie wynikające z braków merytorycznych np. pomyłka w obliczeniach. Ocena dobra - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu termodynamiki technicznej i chemicznej oraz rozwiązuje zagadnienia problemowe, wymagające korzystania z wiedzy z chemii fizycznej oraz fizyki i matematyki popełniając nieliczne błędy merytoryczne Ocena dostateczna plus - student rozumie i potrafi wyjaśnić podstawowe pojęcia, prawa fizykochemiczne oraz procesy termodynamiczne, wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu termodynamiki technicznej i chemicznej popełniając nieliczne błędy merytoryczne oraz rachunkowe Ocena dostateczna - student rozumie i potrafi wyjaśnić podstawowe pojęcia, prawa fizykochemiczne oraz procesy termodynamiczne, wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu termodynamiki technicznej i chemicznej popełniając przy tym błędy Ocena niedostateczna - student nie rozumie i nie potrafi wyjaśnić podstawowych pojęć, praw fizykochemicznych oraz procesów termodynamicznych. Sprawdzian pisemny. Student otrzymuje zestaw od trzech do pięciu pytań i problemów do rozwiązania. Zestaw zawiera zadania o różnym stopniu trudności, sprawdzające umiejętności rozwiązywania złożonych zagadnień problemowych, zagadnień typowych z termodynamiki technicznej i chemicznej, zastosowania podstawowych praw i pojęć oraz przedstawienia ich treści. Odpowiedź pisemna trwa 90 minut i polega na odpowiedzi na pytania oraz rozwiązaniu wszystkich zawartych w zestawie zadań. Dyskusja (-y) osoba(-y) przeprowadzająca(- e) weryfikację wymagania merytoryczne _fs_1, _fs_2 _w_3 Podczas wypowiedzi/dyskusji ustnych obowiązują treści ujęte w zagadnieniach do działu oraz do konkretnego problemu/zadania obliczeniowego z zakresu termodynamiki chemicznej i technicznej. kryteria oceny Wypowiedzi/dyskusje ustne nad podanym przez prowadzącego problemem z zakresu technologii chemicznej i technicznej są promowaną formą aktywności na zajęciach konwersatoryjnych. Ocenę końcową z konwersatorium wystawia się na podstawie średniej ocen z kolokwium pisemnego (patrz wyżej) oraz z dyskusji i aktywności na zajęciach ocenianej in plus. Aktywny udział tj. przeprowadzona i przedyskutowana z prowadzącym zajęcia oraz grupą studentów samodzielnie poprawna analiza problemu termodynamicznego daje 1pkt. Kolekcja zgromadzonych podczas semestru w sumie 3pkt podwyższa ocenę końcową

7 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 7 przebieg procesu weryfikacji z konwersatorium in plus. Np. student otrzymując końcową ocenę dobrą z konwersatorium na podstawie średnich ocen z kolokwium pisemnego, ma możliwość jej podniesienia do oceny dobry plus posiadając kolekcję zgromadzonych uprzednio 3 punktów za dyskusję. Ocena końcowa z konwersatorium jest zatem oceną wynikową zgodnie z ważnością różnych form: - sprawdzian pisemny, - aktywność na zajęciach Tak punktowana dyskusja ma wiele zalet, m.in. pozwala studentowi przejąć odpowiedzialność za proces przyswajania wiedzy. Daje ona szansę tym studentom, którzy mają kłopoty z tradycyjnym, pisemnym rozwiązaniem postawionego problemu/zadania i wolą ustnie się wypowiadać. Dyskusja ustna na zajęciach konwersatoryjnych obejmuje samodzielną analizę i rozwiązanie zadania problemowego lub obliczeniowego postawionego przez prowadzącego z zakresu termodynamiki technicznej i chemicznej. Ta dodatkowa forma oceny z udziału w dyskusji na zajęciach konwersatoryjnych powinna wspierać rozwój intelektualny, zachęcać do podejmowania nowych zadań i doskonalenia własnych umiejętności. Uczestniczenie w dyskusjach jest przejawem aktywności intelektualnej oraz gotowości do zaprezentowania wiadomości i umiejętności.