Nazwa przedmiotu: Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn Rodzaj przedmiotu: Przedmiot do realizacji treści kierunkowych podstawowych Rodzaj zajęć: wykład, ćwiczenia, laboratorium TERMODYNAMIKA TECHNICZNA Technical Thermodynamics Forma studiów: stacjonarne Poziom studiów: I stopnia Liczba godzin/tydzień: 1W E, 1C, 2L Kod przedmiotu: B4-10 Rok: II Semestr: III Liczba punktów: 5 ECTS PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU C1. Zapoznanie studentów z wielkościami fizycznymi, jednostkami miar stosowanymi technicznej, prawami termodynamiki oraz zjawiskami cieplnymi zachodzącymi w dostatecznie dużych zbiorowiskach cząstek materii. C2. Nabycie przez studentów umiejętności posługiwania się jednostkami miary oraz zastosowania termodynamiki technicznej w przykładach. C3. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności pomiaru wielkości fizycznych stosowanych technicznej oraz opracowania wyników pomiarów. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Znajomość podstaw fizyki, chemii i matematyki. 2. Znajomość zasad bezpieczeństwa pracy przy użytkowaniu urządzeń oraz aparatury pomiarowej. 3. Umiejętność wykonywania działań matematycznych w celu rozwiązywania postawionych zadań. 4. Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji, a także odczytywania danych z tablic i wykresów. 5. Umiejętność pracy samodzielnej oraz w grupie. 6. Umiejętność interpretacji oraz prezentacji własnych działań. EFEKTY KSZTAŁCENIA EK 1 - Potrafi zdefiniować podstawowe pojęcia związane, w tym wielkości fizyczne. EK 2 - Zna jednostki miar stosowane technicznej, rozróżnia jednostki podstawowe, pochodne główne i pochodne wtórne oraz posiada umiejętność. EK 3 - Zna zasadę zachowania ilości. EK 4 - Posiada wiedzę z zakresu pierwszej i drugiej zasady termodynamiki. EK 5 - Zna termiczne równanie stanu gazów.
EK 6 - Zna i rozumie przemiany charakterystyczne gazów. EK 7 - Potrafi rozróżnić i omówić obiegi termodynamiczne. EK 8 - Rozumie przemiany fazowe, potrafi omówić izobaryczny proces parowania wody oraz posługiwać się wykresem i-s. EK 9 - Posiada wiedzę dotyczącą gazu wilgotnego, potrafi posługiwać się wykresem i-x. EK 10 - Posiada podstawową wiedzę dotyczącą podziału paliw i ich spalania. EK 11 - Posiada podstawową wiedzę dotyczącą zasad przepływu. EK 12 - Potrafi samodzielnie rozwiązać przykłady podejmujące zagadnienia związane. EK 13 - Posiada wiedzę z zakresu opracowywania wyników pomiarów. EK 14 - Rozróżnia aparaturę i przyrządy pomiarowe zastosowane podczas prowadzenia ćwiczeń laboratoryjnych oraz potrafi omówić zasadę ich działania i wykonać pomiar. EK 15 - Potrafi wykonać sprawozdanie z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego. 2
TREŚCI PROGRAMOWE Liczba Forma zajęć WYKŁAD godzin W 1 - Podstawowe pojęcia, wielkości fizyczne i jednostki miar stosowane technicznej. 1 W 2 - Zasada zachowania ilości. 1 W 3,4 - Pierwsza zasada termodynamiki, bilans energii, energia układu, energia wewnętrzna, entalpia, sposoby doprowadzania i wyprowadzania energii, ciepło dopro- 2 wadzone do układu, energia doprowadzona ze strugą płynu, praca mechaniczna. W 5 - Termiczne równanie stanu gazów. 1 W 6,7,8 - Przemiany charakterystyczne gazów, izoterma, izobara, izochora, izentropa, politropa. 3 W 9 - Entropia, układ Belpaire a, obiegi termodynamiczne. 1 W 10 - Druga zasada termodynamiki, obieg Carnota, matematyczne ujęcie drugiej 1 zasady termodynamiki, pojęcie egzergii. W 11,12 - Przemiany fazowe, stany skupienia, izobaryczny 2 proces parowania, para nasycona, para przegrzana, układy: p-v, T-s i i-s. W 13 - Gazy wilgotne, termiczne równanie stanu gazu wilgotnego, wykres i-x powietrza wilgotnego, przemiany powietrza wilgotnego. 1 W 14 - Podstawowe wiadomości dotyczące podziału paliw i procesu ich spalania. 1 W 15 - Podstawowe wiadomości dotyczące sposobów przekazywania, przewodzenie, wnikanie, przenikanie, konwekcja, wymiana 1 przez promieniowanie. Forma zajęć ĆWICZENIA Liczba godzin C 1 - Przeliczanie jednostek miar wielkości cieplnych. 1 C 2 - Bilans w przykładach. 1 C 3 - Zastosowanie pierwszej zasady termodynamiki. 1 C 4 - Obliczanie pracy bezwzględnej, technicznej i użytecznej. 1 C 5 - Zastosowania termicznego równania stanu gazów. 1 C 6,7 - Analiza przemian gazów. 2 C 8 - Obliczanie doprowadzonego do układu. 1 C 9,10 - Obliczanie obiegów termodynamicznych. Zastosowanie drugiej zasady termodynamiki. 2 C 11,12 - Para nasycona i przegrzana w zadaniach. 2 C 13 - Wyznaczanie składu gazu wilgotnego. Obliczanie ilości skroplonej wody. Obliczanie gęstości gazu wilgotnego, stałej gazowej oraz stopnia zawilżenia gazu parą 1 wodną. C 14 - Stechiometryczne obliczenia procesu spalania paliw. 1 C 15 - Zastosowanie sposobów przekazywania w przykładach. 1 Forma zajęć LABORATORIUM Liczba godzin L 1,2 - Błędy pomiarów. Opracowywanie wyników pomiarów. 2 L 3,4,5,6 - Pomiar ciśnienia: wyznaczanie zredukowanego ciśnienia barometrycznego; sprawdzanie wskazań wakuometru i manometru na stanowiskach kontrolnych. 4 L 7,8,9,10 - Pomiar temperatury: oznaczanie wskazań termometru rozszerzalnościowego; sprawdzanie wskazań termometrów w punktach 0 C i 100 C; pomiar spadku 4 temperatury wody w naczyniu; wyznaczanie charakterystyki termoelementu. L 11,12,13,14 - Zastosowanie promieniowania cieplnego do pomiaru temperatury: 4 wykorzystanie pirometrów do bezstykowego pomiaru temperatury. L 15,16,17,18 - Pomiar gęstości ciała stałego jednorodnego, materiału sypkiego 4 i wody. L 19,20,21,22 - Pomiar strumienia masy powietrza przepływającego przez zwężkę 4 pomiarową typu kryza; wyznaczanie strumienia objętości płynu. L 23,24,25,26 - Pomiar pojemności cieplnej właściwej: wyznaczanie ilości po- 4 3
trzebnego do ogrzania stałej, ciekłej i gazowej w znanym zakresie zmiany temperatury. L 27,28,29,30 - Pomiar wilgotności powietrza: oznaczenie wilgotności względnej w oparciu o wskazania higrometru i psychrometru. 4 NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. - prezentacje multimedialne 2. - wykresy, tablice, zestawienia 3. - stanowiska badawcze, aparatura, przyrządy pomiarowe 4. - skrypty, wzory sprawozdań z przeprowadzonych zajęć laboratoryjnych SPOSOBY OCENY ( F FORMUJĄCA, P PODSUMOWUJĄCA) F1. - ocena aktywności podczas zajęć rachunkowych F2. - ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych F3. - ocena aktywności podczas zajęć laboratoryjnych F4. - zaliczenie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych P1. - ocena umiejętności rozwiązywania zagadnień podjętych na zajęciach rachunkowych zaliczenie na ocenę* P2. - ocena znajomości analizowanych zagadnień i umiejętności przeprowadzenia ćwiczeń laboratoryjnych zaliczenie na ocenę** P3. - ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu - egzamin *) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich sprawdzianów **) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich sprawdzianów oraz zaliczenie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Zapoznanie się ze wskazaną literaturą Przygotowanie do zajęć (praktyczne) Przygotowanie sprawozdań Konsultacje z prowadzącym Egzamin Przygotowanie do zadania sprawdzającego i egzaminu Suma SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 15W 15C 30L 60h 9 h 22,5 h 6 h 5 h 3 h 19,5 h 125 h 5 ECTS 2,72 ECTS 2,94 ECTS 4
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 1. Pastucha L., Mielczarek E.: Podstawy termodynamiki technicznej. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1998. 2. Szargut J.: Termodynamika techniczna. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2005. 3. Szargut J., Guzik A., Górniak H.: Zadania z termodynamiki technicznej. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2001. 4. Ochęduszko S., Szargut J., Górniak H., Guzik A., Wilk S.: Zbiór zadań z termodynamiki technicznej. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1970. 5. Gajewski W. (red.): Laboratorium z termodynamiki i wymiany. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2005. PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL) 1. dr hab. inż. Agnieszka Kijo-Kleczkowska, prof. PCz; kijo@imc.pcz.czest.pl 2. dr inż. Aleksandra Górecka-Zbrońska; gorecka@imc.pcz.czest.pl 3. dr inż. Monika Kosowska-Golachowska; kosowska@imc.pcz.czest.pl 4. dr inż. Piotr Pełka; pelka@imc.pcz.czest.pl 5. dr inż. Daniel Zbroński; zbronski@imc.pcz.czest.pl 5
MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Odniesienie danego efektu Efekt kształcenia do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) Cele przedmiotu EK1 EK2 EK3 EK4 EK5 EK6 K_W14 K_U14 EK7 EK8 EK9 K_U12, C3 K_K02 K_K05 EK10 EK11 K_U12, C3 K_K02 K_K05 EK12 EK13 EK14 EK15 K_U12 K_K02 K_K05 K_U12 K_K02 K_K05 K_U12 Treści programowe Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny C1 W1, C1 W1, C1 W2, C2 W3,4,10 C3,4,10 W5 C5 W6,7,8 C6,7,8 W9 C9 W11,12 C11,12 W13 C13 L27,28,29,30 W14 C14 W15 C15 L11,12,13,14 1, 2 F1, P1, P3 1, 2, 3, 4 F1, F2 F3, F4, P1, P2, P3 1, 2, 3, 4 F1, F2 F3, F4, P1, P2, P3 C2 C1-15 2 F1, P1 C3 L1,2 1, 3, 4 C3 L1-30 1, 3, 4 F2, F3, F4, P2 F2, F3, F4, P2 C3 L1-30 3, 4 F4, P2 6
II. FORMY OCENY SZCZEGÓŁY Efekty kształcenia Na ocenę 2 Na ocenę 3 Na ocenę 4 Na ocenę 5 EK1 EK11 Student: - potrafi zdefiniować podstawowe pojęcia związane wielkości fizyczne - zna jednostki miar stosowane technicznej, rozróżnia jednostki podstawowe, pochodne główne i pochodne wtórne oraz posiada umiejętność - zna zasadę zachowania ilości z zakresu pierwszej i drugiej zasady termodynamiki - zna termiczne równanie stanu gazów - zna przemiany charakterystyczne gazów - potrafi rozróżnić i omówić obiegi termodynamiczne - rozumie przemiany fazowe dotyczącą gazu wilgotnego i jego przemian termodynamicznych - posiada podstawą wiedzę dotyczącą podziału paliw i ich spalania - posiada podstawą Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu: - pojęć związanych wielkości fizycznych - jednostek miar stosowanych technicznej oraz - zasady zachowania ilości - pierwszej i drugiej zasady termodynamiki - termicznego równania stanu gazów - przemian charakterystycznych gazów - obiegów termodynamicznych - przemian fazowych - gazu wilgotnego i jego przemian termodynamicznych - podziału paliw i ich spalania - zasad przepływu Student częściowo opanował wiedzę z zakresu: - pojęć związanych wielkości fizycznych - jednostek miar stosowanych technicznej oraz - zasady zachowania ilości - pierwszej i drugiej zasady termodynamiki - termicznego równania stanu gazów - przemian charakterystycznych gazów - obiegów termodynamicznych - przemian fazowych - gazu wilgotnego i jego przemian termodynamicznych - podziału paliw i ich spalania - zasad przepływu Student dobrze opanował wiedzę z zakresu : - pojęć związanych wielkości fizycznych - jednostek miar stosowanych technicznej oraz - zasady zachowania ilości - pierwszej i drugiej zasady termodynamiki - termicznego równania stanu gazów - przemian charakterystycznych gazów - obiegów termodynamicznych - przemian fazowych - gazu wilgotnego i jego przemian termodynamicznych - podziału paliw i ich spalania - zasad przepływu Student bardzo dobrze opanował wiedzę z zakresu: - pojęć związanych wielkości fizycznych - jednostek miar stosowanych technicznej oraz - zasady zachowania ilości - pierwszej i drugiej zasady termodynamiki - termicznego równania stanu gazów - przemian charakterystycznych gazów - obiegów termodynamicznych - przemian fazowych - gazu wilgotnego i jego przemian termodynamicznych - podziału paliw i ich spalania - zasad przepływu oraz samodzielnie zdobywa i poszerza wiedzę przy użyciu różnych źródeł 7
wiedzę dotyczącą zasad przepływu EK12 Student potrafi samodzielnie rozwiązać przykłady podejmujące zagadnienia związane Student nie potrafi rozwiązać przykładów podejmujących zagadnienia związane Student częściowo potrafi rozwiązać przykłady podejmujące zagadnienia związane Student w stopniu dobrym potrafi rozwiązać przykłady podejmujące zagadnienia związane Student w stopniu bardzo dobrym potrafi samodzielnie i bezbłędnie rozwiązać przykłady podejmujące zagadnienia związane oraz poszerza wiedzę w tej dziedzinie EK13 EK15 Student: z zakresu opracowywania wyników pomiarów - rozróżnia aparaturę i przyrządy pomiarowe zastosowane podczas prowadzenia ćwiczeń laboratoryjnych oraz potrafi omówić zasadę ich działania i wykonać pomiar - potrafi wykonać sprawozdanie z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego Student: - nie posiada wiedzy z zakresu opracowywania wyników pomiarów - nie rozróżnia aparatury i przyrządów pomiarowych zastosowanych podczas prowadzenia ćwiczeń laboratoryjnych oraz nie potrafi omówić zasad ich działania i wykonać pomiar - nie potrafi wykonać sprawozdania z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego Student częściowo: z zakresu opracowywania wyników pomiarów - rozróżnia aparaturę i przyrządy pomiarowe zastosowane podczas prowadzenia ćwiczeń laboratoryjnych i częściowo potrafi omówić zasadę ich działania i sposób wykonania pomiaru Student potrafi wykonać sprawozdanie z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego Student w stopniu dobrym: z zakresu opracowywania wyników pomiarów - rozróżnia aparaturę i przyrządy pomiarowe zastosowane podczas prowadzenia ćwiczeń laboratoryjnych oraz w stopniu dobrym potrafi omówić zasadę ich działania i sposób wykonania pomiaru Student potrafi wykonać sprawozdanie z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego Student w stopniu bardzo dobrym: z zakresu opracowywania wyników pomiarów - rozróżnia aparaturę i przyrządy pomiarowe zastosowane podczas prowadzenia ćwiczeń laboratoryjnych oraz w stopniu bardzo dobrym potrafi omówić zasadę ich działania i sposób wykonania pomiaru Student: - potrafi wykonać sprawozdanie z przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego - potrafi dyskutować na zadany temat III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE 1. Wszelkie informacje związane z przedmiotem, wraz z treściami programowymi i harmonogramem odbywania zajęć przekazywane są studentom przez osobę prowadzącą. 2. Informacje dotyczące literatury podstawowej i uzupełniającej do przedmiotu, a także konsultacji przekazywane są studentom przez osobę prowadzącą, podczas pierwszych zajęć. 8