Nazwa modułu: Podstawy termodynamiki Rok akademicki: 2015/2016 Kod: MIC-1-206-s Punkty ECTS: 5 Wydział: Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Kierunek: Inżynieria Ciepła Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 2 Strona www: Osoba odpowiedzialna: Gołdasz Andrzej (Andrzej.Goldasz@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Student zna podstawowe wiadomości o cieple i rozumie równoważność ciepła i pracy. Zna także i rozumie sens fizyczny parametrów stanu czynnika termodynamicznego i ciepła właściwego IC1A_W09 M_W002 Student zna i rozumie prawa gazowe, pierwszą zasadę termodynamiki i przemiany termodynamiczne gazów IC1A_W02, IC1A_W09 M_W003 Student zna i rozumie drugą zasadę termodynamiki, pojęcie pracy maksymalnej i egzergii oraz wie jak działa silnik cieplny, pompa ciepła i chłodziarka. Wie także jak zdefiniować i rozumie sens fizyczny sprawności cieplnej. IC1A_W02, IC1A_W09 Umiejętności 1 / 5
M_U001 Student umie obliczyć średnie ciepło właściwe mieszaniny gazów, parametry termodynamiczne czynnika uczestniczącego w przemianach odwracalnych, przyrost energii wewnętrznej układu i entalpii czynnika termodynamicznego, pracę bezwzględną, użyteczną i techniczną oraz ciepło w odwracalnych przemianach termodynamicznych. IC1A_U02, IC1A_U03 M_U002 Student umie obliczyć niewiadomą z równania bilansu energii podstawowych procesów fizycznych inżynierii ciepła, sprawność energetyczną obiegu termodynamicznego silnika Carnota i efektywność energetyczną pompy ciepła oraz chłodziarki. IC1A_U02, IC1A_U03, IC1A_U04, IC1A_U07, IC1A_U10, IC1A_U13 M_U003 Student umie na podstawie bilansu cieplnego procesu suszenia obliczyć strumień ciepła konieczny do realizacji procesu oraz umie wyznaczać parametry powietrza w procesie nawilżania i suszenia powietrza wykorzystując wykres i-x powietrza wilgotnego. IC1A_U02, IC1A_U03, IC1A_U06, IC1A_U16 Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład audytoryjne laboratoryjne projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 Umiejętności Student zna podstawowe wiadomości o cieple i rozumie równoważność ciepła i pracy. Zna także i rozumie sens fizyczny parametrów stanu czynnika termodynamicznego i ciepła właściwego Student zna i rozumie prawa gazowe, pierwszą zasadę termodynamiki i przemiany termodynamiczne gazów Student zna i rozumie drugą zasadę termodynamiki, pojęcie pracy maksymalnej i egzergii oraz wie jak działa silnik cieplny, pompa ciepła i chłodziarka. Wie także jak zdefiniować i rozumie sens fizyczny sprawności cieplnej. 2 / 5
M_U001 M_U002 M_U003 Student umie obliczyć średnie ciepło właściwe mieszaniny gazów, parametry termodynamiczne czynnika uczestniczącego w przemianach odwracalnych, przyrost energii wewnętrznej układu i entalpii czynnika termodynamicznego, pracę bezwzględną, użyteczną i techniczną oraz ciepło w odwracalnych przemianach termodynamicznych. Student umie obliczyć niewiadomą z równania bilansu energii podstawowych procesów fizycznych inżynierii ciepła, sprawność energetyczną obiegu termodynamicznego silnika Carnota i efektywność energetyczną pompy ciepła oraz chłodziarki. Student umie na podstawie bilansu cieplnego procesu suszenia obliczyć strumień ciepła konieczny do realizacji procesu oraz umie wyznaczać parametry powietrza w procesie nawilżania i suszenia powietrza wykorzystując wykres i-x powietrza wilgotnego. Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład 1.Układ fizyczny. Równowaga termodynamiczna. Materia, substancja i masa. Ciśnienie. Zerowa zasada termodynamiki. Temperatura. 2.Mieszanina gazów (roztwór). Skład roztworu, udział masowy, molowy i objętościowy oraz relacje między udziałami. Prawo Daltona. 3.Zasada zachowania ilości substancji. Bilans substancji i masy. 4.Ciepło, ciepło właściwe (pojemność cieplna właściwa), średnie i rzeczywiste, metody obliczeń. Graficzna interpretacja średniego ciepła właściwego. 5.Termiczne równanie stanu gazu doskonałego. Termiczne równanie stanu gazu rzeczywistego (równanie Van der Waalsa i wirialne), parametry zredukowane. 6.Praca przetłaczania, użyteczna, bezwzględna i techniczna. Pojęcie funkcji stanu. Energia wewnętrzna gazu doskonałego. Doświadczenie Joule a i Gay-Lussaca. Entalpia. Składniki energii układu 7.I zasada termodynamiki. Bilans energii układu zamkniętego i otwartego. Doskonała i rzeczywista maszyna przepływowa. Wykres Sankey a. Sprawność cieplna. Przykłady bilansu energii procesów fizycznych. 8.Przemiany odwracalne gazów doskonałych i półdoskonałych równania i bilans energii przemian. Politropa. Przemiany nieodwracalne dławienie, dyfuzja, adiabata nieodwracalna. 9.Entropia. Definicja fenomologiczna. Druga zasada termodynamiki. Wykres T-s. 3 / 5
Entropia gazu doskonałego i półdoskonałego. Statystyczna interpretacja drugiej zasady termodynamiki. 10.Praca maksymalna. Prawo Gouya-Stodoli. Egzergia. Składniki egzergii strugi substancji. Bilans egzergii. Wykres Grassmana. Entropia w przemianach charakterystycznych gazów doskonałych i półdoskonałych. 11.Obiegi termodynamiczne. Obieg prawo- i lewobieżny. Obieg Carnota. Termodynamiczna skala temperatury. Silnik Stirlinga, ziębiarka i pompa ciepła. 12.Termodynamika par, proces parowania wody, właściwości pary nasyconej i przegrzanej, wykres p-v, T-s, i-p oraz i s pary wodnej. 13.Obieg Clausiusa-Rankine a pary przegrzanej. Obieg elektrowni i elektrociepłowni parowej. 14.Termodynamika gazów wilgotnych, parametry termiczne i kaloryczne powietrza wilgotnego, wykres i x. Podstawy procesu suszenia, nawilżanie i mieszanie strumieni wilgotnego gazu. audytoryjne 1.Obliczanie parametrów termodynamicznych, średniego ciepła właściwego, przyrostu energii wewnętrznej, entalpii i entropii. 2.Przykłady zastosowania termicznego równania stanu gazów doskonałych i półdoskonałych. 3.Obliczenia bilansowe odwracalnych przemian gazów doskonałych i rzeczywistych. 4.Obliczenia przyrostu entalpii wody oraz pary wodnej w kotłach z wykorzystaniem tablic oraz wykresu i-s. Analiza obiegu Clausiusa-Rankine a pary przegrzanej. 5.Przykłady zastosowania bilansu energii w procesach fizycznych wymienniki ciepła, kocioł wodny i parowy, mieszanie gazów o różnej temperaturze. 6.Obliczenia parametrów termodynamicznych powietrza wilgotnego. Obliczenia wilgotności bezwzględnej i stopnia zawilżenia powietrza. Obliczenia wilgotności względnej z różnicy temperatury psychrometru. 7.Obliczenia procesu suszenia i nawilżania powietrza. Zastosowanie wykresu i-x. Sposób obliczania oceny końcowej Ocena z egzaminu Wymagania wstępne i dodatkowe Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem). Zalecana literatura i pomoce naukowe 1. Szargut J.: Termodynamika techniczna, Wyd. Polit. Śl., Gliwice, 2000 2. Tomeczek J.: Termodynamika, Wydaw. Polit. Śl., Gliwice, 1999 Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu http://www.bpp.agh.edu.pl/ Informacje dodatkowe Brak 4 / 5
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach audytoryjnych Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Przygotowanie do zajęć lub kolokwium zaliczeniowe Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 28 godz 28 godz 27 godz 24 godz 6 godz 12 godz 125 godz 5 ECTS 5 / 5