Termodynamika techniczna - Wydział Nowych Technologii i Chemii

"Z A T W I E R D Z A M"
Załącznik Nr 4
do decyzji Nr 52/PRK/2011
z dnia 16 grudnia 2011r.
Dziekan Wydziału Nowych Technologii i Chemii......
prowadzącego kierunek studiów
podpis
Dr hab. inż. Stanisław CUDZIŁO, prof. WAT
Warszawa, dnia ..........................
SYLABUS PRZEDMIOTU
NAZWA PRZEDMIOTU:
Wersja anglojęzyczna:
Termodynamika techniczna……......................................................
Engineering thermodynamics
Kod przedmiotu: WTCFXCSI-Tt
Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO): Wydział Nowych Technologii i Chemii…...................
(prowadząca kierunek studiów)
Kierunek studiów:
Fizyka techniczna......................................................................................
Specjalność:
Wszystkie specjalności
Poziom studiów:
studia pierwszego stopnia
Forma studiów:
studia stacjonarne
Język prowadzenia:
polski...........................................................................................................
Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego 2012/2013.....................................................................
1. REALIZACJA PRZEDMIOTU
Osoba(-y) prowadząca(-e) zajęcia (koordynatorzy): prof. dr hab. inż. Janusz TERPIŁOWSKI, prof.
dr hab. inż. Piotr KONIORCZYK, prof. dr hab. inż. Andrzej PANAS, dr hab. inż. Janusz ZMYWACZYK,
prof. WAT
PJO/instytut/katedra/zakład: Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Instytut Techniki Lotniczej, Zakład
Aerodynamiki i Termodynamiki
2. ROZLICZENIE GODZINOWE
forma zajęć, liczba godzin/rygor
(x egzamin, + zaliczenie, # projekt)
semestr
punkty
ECTS
razem
wykłady
ćwiczenia
laboratoria
III
60
30/+
14+
16+
4
razem
60
30/+
14
16
4
projekt
seminarium
3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI

Matematyka. Wymagania wstępne: umie posługiwać się rachunkiem macierzowym, tensorowym
oraz rachunkiem różniczkowym i całkowym funkcji wielu zmiennych

nazwa przedmiotu Fizyka, . Wymagania wstępne: zna podstawy fizyczne mechaniki oraz podstawy fizyki ciała stałego
4. ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA
Symbol
W1
Efekty kształcenia
Zna podstawowe zasady termodynamiki oraz podstawowe mechanizmy
wymiany ciepła
odniesienie do
efektów kształcenia dla kierunku
K1A_WO1, K1A_W03,
K1A_W11
W2
Zna podstawowe metody obliczania parametrów termodynamicznych oraz
wielkości cieplnych
K1A_W02, K1A_W11,
K1A_W19
W3
Ma podstawową wiedzę na temat wybranych metod pomiaru właściwości
termofizycznych
K1A_W15, K1A_W24
U1
Umie opisać matematycznie podstawowe parametry termodynamiczne
oraz właściwości termofizyczne
K1A_U02, K1A_U03
U2
Umie przestawić według schematu układ pomiarowy oraz określić sposób
pomiaru wybranych parametrów termodynamicznych oraz właściwości
termofizycznych
K1A_U10, K1A_U15
U3
Potrafi przygotować prezentację ustną dotyczącą szczegółowych zagadnień z zakresu pomiarów parametrów termodynamicznych oraz właściwości termofizycznych
K1A_U01, K1A_U04,
K1
Rozumie potrzebę ciągłego uczenia się a także potrafi inspirować innych.
K1A_K01, K1A_K02
5. METODY DYDAKTYCZNE
Zarówno wykład jak i ćwiczenia rachunkowe, laboratoryjne oraz seminaria są prowadzone metodami aktywizującymi wykorzystując w szczególności : twórcze rozwiązywanie problemów, rozwijając u studentów umiejętność dyskusji na tematy zajęć
Wykłady prowadzone głównie w formie audiowizualnej,
Ćwiczenia rachunkowe związane z zagadnieniami omawianymi na wykładzie, obejmują przypomnienie, utrwalenie i usystematyzowanie wiedzy wcześniej nabytej, uzyskanej jako rezultat ukierunkowanej pracy własnej poprzez rozwiązywanie zadań i problemów
Ćwiczenia laboratoryjne ukierunkowane na wykonanie pomiarów parametrów termodynamicznych
oraz właściwości termofizycznych oraz opracowanie wyników pomiarów




6. TREŚCI PROGRAMOWE
lp
temat/tematyka zajęć
liczba godzin
wykł.
ćwicz.
lab.
Pojęcia wstępne – stan termodynamiczny
1
Wprowadzenie. Pojęcia podstawowe. Tranzytywność
równowagi termicznej. Równania stanu gazu doskonałego i gazów rzeczywistych. Roztwory gazów doskonałych. Obliczanie parametrów termodynamicznych i składu roztworów gazów doskonałych.
2
Obliczanie parametrów termodynamicznych gazów i
roztworów gazów doskonałych.
3
Laboratorium I:
2
2
2
- Podstawowe metody i techniki pomiaru temperatury. System pomiarowy (przyrządy wirtualne) - Nr ćw.
1.
4
Laboratorium II:
2
- Pomiary temperatury termometrami termoelektrycznymi. Wyznaczanie stałej czasowej termoelementu Nr ćw. 2.
- Pomiary temperatury termometrami rezystancyjnymi
- Nr ćw. 3.
Pierwsza zasada termodynamiki
proj.
semin.
5
Praca, ciepło, energia wewnętrzna i entalpia. Równania wyrażające pierwszą zasadę termodynamiki.
Bilans energii dla układu przepływowego i otwartego.
6
Sporządzanie bilansów energii w układach zamkniętych i otwartych.
7
Laboratorium III:
2
2
2
- Przemiany fazowe pierwszego rodzaju – Nr ćw. 17.
- Przemiany fazowe drugiego rodzaju – Nr ćw. 17.
Druga i trzecia zasada termodynamiki
8
Entropia. Zasada wzrostu entropii. Druga zasada
termodynamiki dla obiegów. Własności jednoskładnikowych substancji rzeczywistych. Kierunek przebiegu
zjawisk nieodwracalnych. Praca maksymalna i egzergia. Właściwości ciał w niskich temperaturach.
Trzecia zasada termodynamiki.
3
Własności i przemiany gazów doskonałych
9
Ciepło właściwe, energia wewnętrzna, entalpia, entropia gazów doskonałych. Przemiany charakterystyczne gazów doskonałych.
10
Obliczanie parametrów p, V, T podczas realizacji typowych przemian gazów doskonałych.
2
2
Obiegi porównawcze maszyn cieplnych
11
Obiegi silników tłokowych. Obiegi silników turbinowych. Obiegi sprężarek. Obliczanie parametrów
punktów węzłowych i sprawności termodynamicznej
obiegów silników spalinowych i sprężarek.
12
Obliczanie parametrów termodynamicznych podczas
realizacji obiegów termodynamicznych maszyn cieplnych.
13
Laboratorium IV:
3
2
2
- Obiegi porównawcze silników i pomp ciepła – silnik
Stirlinga – Nr ćw. 18.
Własności jednoskładnikowych substancji rzeczywistych
14
Współczynniki termodynamiczne. Zależności
Maxwella. Funkcje stanu gazów rzeczywistych. Warunki równowagi substancji jednoskładnikowej. Przejścia fazowe.
15
Obliczanie parametrów p, V, T oraz przyrostów energii wewnętrznej, entalpii oraz entropii podczas realizacji typowych przemian gazów rzeczywistych.
2
2
Układy wieloskładnikowe
16
Własności gazów wilgotnych. Przemiany par mieszanin i gazów wilgotnych.
17
Laboratorium V:
- Badanie efektu zjawiska Joule’a – Thomsona – Nr
ćw. 5.
- Pomiar wilgotności powietrza – Nr ćw. 4.
3
2
Spalanie
18
Bilansowanie ilości substancji w procesach spalania.
Zapotrzebowanie tlenu i powietrza do spalania. Ilość i
skład spalin przy spalaniu zupełnym i niezupełnym.
Bilans energii przy spalaniu.
19
Obliczanie zapotrzebowania powietrza do spalania.
Ilość i skład spalin. Temperatura spalania.
3
2
Wybrane zagadnienia z termodynamiki chemicznej
20
Efekt cieplny reakcji chemicznej. Praca maksymalna.
Stała równowagi reakcji chemicznej. Określenie składu reagentów w stanie równowagi.
21
Laboratorium VI:
2
2
- Ogniwa paliwowe. Wyznaczanie sprawności termodynamicznej ogniwa paliwowego – Nr ćw. 20.
Podstawowe mechanizmy wymiany ciepła
22
Pole temperatury. Podstawowe mechanizmy wymiany ciepła. Przewodzenie ciepła. Opis analityczny zagadnień przewodnictwa cieplnego. Konwekcja wymuszona i konwekcja swobodna.
23
Obliczanie wielkości cieplnych dla zagadnień ustalonego przewodzenia ciepła.
24
Laboratorium VII:
4
2
2
- Pomiar przewodności cieplnej ciał stałych. Metody
pomiaru, przyrządy. Pomiar przewodności cieplnej
materiałów izolacyjnych – Nr ćw. 7.
25
Laboratorium VIII:
2
- Okreslenie rozkładu pól temperatury metodą modelowania analogowego – Nr ćw. 11.
- Numeryczne modelowanie ustalonego pola temperatury – Nr. ćw. 23.
Termodynamika układów specjalnych oraz procesów nierównowagowych
26
Termodynamika gazu fotonowego. Właściwości termodynamiczne magnetyków. Zależności termodynamiczne dla nadprzewodnictwa. Termodynamika
sprężystego ciała stałego. Postulaty liniowej termodynamiki procesów nierównowagowych.
Razem
4
30
14
16
.....
......
7. LITERATURA
autor
Stefan Wiśniewski
Jan Szargut
Andrzej Panas,
Janusz Zmywaczyk,
Piotr Koniorczyk
tytuł
LITERATURA PODSTAWOWA
Termodynamika techniczna, WNT, Warszawa
Termodynamika techniczna, Wyd. Pol. Śl., Gliwice
Termodynamika. Zbiór zadań, cz. 1, WAT, Warszawa
rok
wydania
1987
I nowsze
(np. 2005)
2011
1997
Janusz Terpiłowski,
Stefan Wiśniewski
Janusz Terpiłowski,
Andrzej Panas,
Stefan Wiśniewski...
Stefan Wiśniewski,
Bogumił Staniszewski, Robert Szymanik
Stefan Wiśniewski,
Tomasz Wiśniewski
Termodynamika. Zbiór zadań, cz. 2, WAT, Warszawa
1974
Termodynamika. Pomiary cieplne. WAT, Warszawa
1994
Termodynamika procesów nierównowagowych, PWN
1973
Wymiana ciepła, WNT, Warszawa
2000
LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA
Podstawy termodynamiki. WNT, Warszawa
1998
Termometria. Przyrządy i pomiary. Wyd. Pol. Łódzkiej, Łódź
1998
Termodynamika. Przykłady i zadania. Oficyna Wydawnicza Pol.
Warszawskiej, Warszawa
1998
Modern Thermodynamics. From Heat Engines to Dissipative
Structures. John Willey & Sons, New York
Teoria wymiany ciepła. Politechnika Szczecińska
Fundametals of Engineering Thermodynamics, McGraw Hill
1998
Termodynamika, PWN, Warszawa
1982
Józef Werle
Termodynamika fenomenologiczna, PWN, Warszawa
1957
Eugeniusz Tyrkiel
Termodynamiczne podstawy materiałoznawstwa, PWN, War-
1997 (i
następne
wydania).
Henryk Buchowski,
Waldemar Ufnalski
Ludwik Michalski,
Krystyna Eckersdorf,
Janusz Kucharski
Jerzy Banaszek,
Jacek Bzowski,
Roman Domański
Dilip Kondepudi,
Ilya Prigogine
Jan Madejski
John R. Howell,
Richard O. Buckius
Kazimierz Gumiński
szawa
1998
1987
8. SPOSOBY WERYFIKACJI ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
Przedmiot jest zaliczany na ocenę.

Warunkiem koniecznym uzyskania oceny pozytywnej z przedmiotu jest wykazanie się wiedzą
oraz umiejętnościami wymienionymi w Efektach kształcenia (Tab.4)

efekty W1, W2, oraz U1 sprawdzane są na kolokwium

efekt W3 i U2 sprawdzane ustnie podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych

efekty U3 oraz K1 sprawdzane są podczas ćwiczeń rachunkowych na podstawie przygotowanego
wystąpienia oraz udziału w dyskusji. .
autor(rzy) sylabusa
................................
kierownik jednostki organizacyjnej
odpowiedzialnej za przedmiot
................................
tytuł, stopień naukowy, imię, NAZWISKO, podpis
prof. dr hab. inż. Janusz TERPIŁOWSKI,
prof. dr hab. inż. Piotr KONIORCZYK,
prof. dr hab. inż. Andrzej PANAS,
dr hab. inż. Janusz ZMYWACZYK, prof. WAT