MK_40, IM_1stop_S, Podstawy Termodynamiki

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu
Inżynieria Materiałowa
Studia pierwszego stopnia
Przedmiot:
Rodzaj przedmiotu:
Kod przedmiotu:
Rok:
Semestr:
Forma studiów:
Rodzaj zajęć i liczba godzin
w semestrze:
Wykład
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
Liczba punktów ECTS:
Sposób zaliczenia:
Język wykładowy:
C1
C2
C3
C4
Podstawy termodynamiki
Podstawowy
IM 1 S 0 4 40-0_0
II
4
Studia stacjonarne
45
30
15
3
Zaliczenie
Język polski
Cel przedmiotu
Zapoznanie studentów z podstawowymi prawami i równaniami termodynamiki
potrzebnymi do zrozumienia energetycznego aspektu budowy materiałów,
kryteriami stabilności układów, zagadnieniem równowagi faz i przemianami
fazowymi. Wprowadzenie do opisu maszyn i urządzeń cieplnych.
Podstawowe obliczenia w termodynamice.
Realizacja pomiarów temperatury, ciśnienia lepkości, wilgotności i strumienia
masy w technice cieplnej.
Ukształtowanie umiejętności pracy zespołowej w laboratorium przy
kompleksowej obsłudze złożonych systemów pomiarowych
Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji
Znajomość podstaw analizy matematycznej, rachunku różniczkowego funkcji
1 jednej i wielu zmiennych, podstaw rachunku całkowego i równań różniczkowych
zwyczajnych.
2 Znajomość podstawowych praw fizyki.
Efekty kształcenia
EK 1
EK2
EK3
EK4
W zakresie wiedzy:
Student zna pojęcia stosowane do energetycznego opisu stanu materii, potrafi
podać treść i zapisać podstawowe prawa i równania termodynamiki w inżynierii
materiałowej oraz zna metody pomiarowe i podstawowe przyrządy stosowane w
technice cieplnej.
Student potrafi efektywnie rozwiązać podstawowe zadania z termodynamiki z
obszaru inżynierii materiałowej.
Student potrafi zmierzyć podstawowe wielkości w pomiarach cieplnoprzepływowych.
W zakresie kompetencji społecznych:
Student jest przygotowany do pracy w zespole laboratoryjnym.
W1W2
W3W4
W5W6
W7W8
W9
W10W11
W12
W13
W14
W15
Treści programowe przedmiotu
Forma zajęć – wykłady
Treści programowe
Pojęcia podstawowe, definicje i aksjomaty. Wybrane jednostki miar. Układ
termodynamiczny i otoczenie. Pojęcie składnika i faz, przemiana fazowa.
Intensywne i ekstensywne parametry układu. Stan równowagi
termodynamicznej. Reguła faz Gibbsa. Przykłady rachunkowe.
Równanie stanu gazu doskonałego, półdoskonałego i rzeczywistego. Opis
stanu mieszanin gazów o własnościach gazu doskonałego. Przybliżone
równanie stanu dla cieczy i ciał stałych – wirialne równanie stanu. Zadania.
Energia wewnętrzna układu, entalpia. Praca bezwzględna, użyteczna i
techniczna. Praca sił tarcia, dyssypacja energii. Ciepło. Pierwsza zasada
termodynamiki dla układu zamkniętego i otwartego. Zadania.
Zerowa zasada termodynamiki. Fenomenologiczne i statystyczne ujęcie
entropii. Zasada wzrostu entropii. Zmiana entropii w przemianach
odwracalnych i nieodwracalnych. Prawobieżny i lewobieżny obieg Carnota.
Druga zasada termodynamiki. Zadania.
Pojęcie ciepła właściwego, ciepło właściwe przy stałej objętości i ciśnieniu.
Zależność ciepła właściwego o temperatury. Ciepło w przemianie fazowej,
alotropowej i magnetycznej. Zmiana energii wewnętrznej, entalpii i entropii
od temperatury.
Sumaryczna zmiana entropii układu i otoczenia w przemianie fazowej
odwracalnej i nieodwracalnej. Kryterium samorzutności procesów i kryterium
stabilności układów. Energia swobodna w przemianie izotermicznoizochorycznej. Entalpia swobodna w przemianie izotermiczno-izobarycznej.
Zadania.
Stan metastabilny. Aktywacja cieplna. Równanie Arrheniusa.
Zależności między funkcjami termodynamicznymi. Równanie GibbsaHelmholtza. Równania Maxwella. Termodynamiczna klasyfikacja przemian
fazowych. Przemiany fazowe wyższych rzędów.
Trzecia zasada termodynamiki
Funkcje termodynamiczne dla roztworów. Pisemne zaliczenie wykładu
Forma zajęć – laboratoria
Treści programowe
L1
L2
L3
L4
L5
1
2
Pomiary ciśnień
Pomiary temperatur
Pomiary lepkości
Pomiary wilgotności powietrza
Pomiary strumienia masy i objętości powietrza
Metody dydaktyczne
Wykład prowadzony metoda informacyjną z uwzględnieniem problemów
obliczeniowych i wykorzystaniem technik audiowizualnych
Ćwiczenia laboratoryjne – wykonywanie doświadczeń, pomiarów i obliczeń w
zespołach (podgrupach) laboratoryjnych
Obciążenie pracą studenta
Średnia liczba godzin na zrealizowanie
Forma aktywności
aktywności
Godziny kontaktowe z wykładowcą,
45
w tym:
Wykład
30
Laboratorium Termodynamiki
15
Praca własna studenta, w tym:
30
Godziny kontaktowe z wykładowcą
2
realizowane w formie konsultacji
Przygotowanie się do pisemnego
8
zaliczenia wykładu
Przygotowanie się do zajęć
20
laboratoryjnych
Łączny czas pracy studenta
75
Sumaryczna liczba punktów ECTS dla
3
przedmiotu:
Liczba punktów ECTS w ramach zajęć
o charakterze praktycznym (ćwiczenia,
1
laboratoria, projekty)
1
2
3
4
5
1
2
3
4
Literatura podstawowa
Tyrkiel E.: Termodynamiczne podstawy materiałoznawstwa. PWN, W-wa 1987.
Staniszewski B.: Termodynamika techniczna. PWN, Warszawa, 1986.
Szargut J. I inni: Programowany zbiór zadań z termodynamiki technicznej. PWN,
W-wa 1986.
Kulesza i inni: Pomiary cieplne cz. I i II. WNT, W-wa 1983.
Fijałkowski S. i inni: Zestaw instrukcji laboratoryjnych. Politechnika Lubelska.
Literatura uzupełniająca
Wiśniewski S.: Termodynamika techniczna. PWN, W-wa 1999.
Gąsiorowski J. i inni: Zbiór zadań z teorii maszyn cieplnych. WNT, W-wa, 1972.
Kołodziejczyk L., Mańkowski S., Rubik M.: Pomiary w inżynierii sanitarnej.
Arkady, W-wa 1980.
Mieszkowski M. i inni: Pomiary cieplne i energetyczne. WNT, W-wa 1983.
Macierz efektów kształcenia
Odniesienie
danego efektu
kształcenia do
Efekt
efektów
kształcenia zdefiniowanych
dla całego
programu
(PEK)
EK 1
IM1A_W19
IM1AJJ01
EK 2
IM1A U06
IM1AJJ25
Cele
przedmiotu
Treści
programowe
Metody
dydaktyczne
Metody
oceny
C1
W1-W15
1
O1
C1, C2
W1-W15,
L1-L5
1,2
O1, O2
EK 3
EK 4
IM1AJU03
IM1A U19
IM1A_K03
C3
L1-L5
2
O2, O3
C4
L1-L5
2
O3
Metody i kryteria oceny
Symbol
metody
oceny
O1
O2
O3
Opis metody oceny
Zaliczenie pisemne wykładu
Zaliczenie sprawdzianów z tematów
laboratoryjnych
Sprawozdania z wykonanych doświadczeń
laboratoryjnych wraz z obliczeniami –
wykonuje zespół laboratoryjny (podgrupa
laboratoryjna)
Autor
dr inż. Stefan Laskowski
programu:
Adres e-mail: [email protected]
Jednostka
KTMPiNL
organizacyjna:
Próg zaliczeniowy
60%
60%
60%