Termodynamika - Wydział Fizyki UwB

WYDZIAŁ FIZYKI UwB
KOD USOS:
Karta przedmiotu
kierunek studiów: FIZYKA
specjalność: FIZYKA
Efekty kształcenia
Ćwiczenia
Student:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
moduł
Termodynamika
PF
FS1
2 TER
ECTS
10/8
Formy zajęć
wykład
konwersatorium
seminarium
laboratorium
razem
semestr
WYMIAR
30
45
-
30/15
105
3
ma wiedzę w zakresie podstawowych pojęć, zjawisk i formalizmu termodynamiki, praw termodynamiki oraz teoretycznych modeli wybranych układów termodynamicznych
zna budowę oraz zasady działania aparatury pomiarowej do wybranych doświadczeń z zakresu termodynamiki
zna podstawowe zasady bezpieczeństwa i higieny pracy oraz zasady bezpieczeństwa i higieny pracy w laboratoriach fizycznych
umie analizować problemy z zakresu termodynamiki, znajdować i przedstawiać ich rozwiązania w oparciu o zdobytą wiedzę oraz przy wykorzystaniu poznanych narzędzi matematyki wykonywać analizy
ilościowe i wyciągać wnioski jakościowe
umie planować i wykonywać proste doświadczenia z zakresu termodynamiki, krytycznie analizować ich wyniki oraz je prezentować
umie ze zrozumieniem i krytycznie korzystać z literatury i zasobów Internetu w odniesieniu do problemów z podstaw fizyki
zna ograniczenia swojej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia, podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych
potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze i zasobach Internetu, także w językach obcych
potrafi formułować opinie na temat podstawowych zagadnień fizyki
Wykład
Forma kształcenia i sposób
weryfikacji efektów kształcenia
Przedmiot
0900
Ćwiczenia rachunkowe
Studenci otrzymują listy zadań do rozwiązania, których treść jest
skorelowana z treścią wykładu. Podczas zajęć przedstawiają ich treść
oraz dyskutują sposoby rozwiązania. Prowadzący zwraca szczególną
uwagę na rozumienie używanych pojęć i treści, klarowność prezentacji,
stymuluje grupę do zadawania pytań i dyskusji. Studenci są zachęcani do
pracy zespołowej.
Studenci słuchają wykładu. Uczestniczą czynnie w dyskusji problemów i
Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie oceny, która uwzględnia:
zagadnień które pojawiają się w materiale wykładu oraz uczestniczą w
umiejętność rozwiązywania zadań rachunkowych,
rozwiązywaniu przykładów.
rozumienie postawionych problemów,
Termodynamika kończy się egzaminem ustnym po uprzednim zaliczeniu
umiejętność korzystania z tablic i literatury,
ćwiczeń rachunkowych oraz laboratorium.
aktywność na zajęciach.
Oprócz oceny końcowej wyrażonej liczbą przewidzianą w regulaminie
studiów prowadzący wystawia studentowi ocenę opisową w formie ankiety
(Ankieta Oceny Opisowej), która uwzględnia ocenę jego wiedzy,
umiejętności i kompetencji oraz zawiera sugestie dotyczące dalszego
kształcenia.
Laboratorium
Studenci wykonują, wskazane przez prowadzącego ćwiczenia
laboratoryjne z zakresu termodynamiki.
Zaliczenie laboratorium odbywa się na podstawie oceny, która
uwzględnia:
merytoryczne przygotowanie do eksperymentu, w tym
rozumienie działania zestawu doświadczalnego,
rzetelność przeprowadzonych pomiarów,
sposób opracowania wyników i dyskusji błędów pomiarowych,
zdolność do współpracy w zespole laboratoryjnym,
umiejętność korzystania z zasobów literatury i Internetu,
zdolność do kierowania pracą zespołu laboratoryjnego, w tym
przyjmowanie odpowiedzialności za realizowane zadania,
kreatywność w podejściu do realizowanych zadań
doświadczalnych.
Oprócz oceny końcowej wyrażonej liczbą przewidzianą w regulaminie
studiów prowadzący wystawia studentowi ocenę opisową w formie
ankiety (Ankieta Oceny Opisowej), która uwzględnia ocenę jego wiedzy,
umiejętności i kompetencji oraz zawiera sugestie dotyczące dalszego
kształcenia.
HARMONOGRAM ZAJĘĆ
Semestr 3
TREŚCI KSZTAŁCENIA
Wykład
Konwersatorium
Laboratorium
Definicje podstawowych pojęć: układ, faza, składnik, procesy
odwracalne i nieodwracalne
Ruch cieplny cząsteczek, rozszerzalność ciał stałych i ciekłych
Zerowa zasada termodynamiki, temperatura, praca, energia
wewnętrzna
Własności gazów doskonałych, równanie Clapeyrona-Clausiusa, ciepło
Badanie zmian gęstości wody w funkcji temperatury
molowe i ciepło właściwe gazów, rzeczywiste gazy i pary, ciecze i roztwory
2 tydzień
Pierwsza zasada termodynamiki, druga zasada termodynamiki,
entropia
I zasada termodynamiki, izoprocesy gazu doskonałego (praca i energia w
w izoprzemianach)
Wyznaczanie objętości brył
3 tydzień
Cykl Carnota, sprawność, praca dostępna, nieodwracalne zmiany
układów
I zasada termodynamiki, izoprocesy gazu doskonałego (praca i energia w
w izoprzemianach)
Pomiary stosunku ciepeł właściwych cp/cv dla powietrza
4 tydzień
Własności entropii, statystyczna interpretacja entropii
II zasada termodynamiki, cykl Carnota i inne cykle (Diesel’a, Otto, Joule’a,
Sterling’a), sprawność, silniki cieplne i urządzenia chłodnicze
Pomiary stosunku ciepeł właściwych cp/cv dla powietrza
5 tydzień
Połączenie I i II zasady termodynamiki, trzecia zasada
termodynamiki
Entropia (entropia układu i jej zmiany, entropia gazu doskonałego podczas
adiabatycznego rozprężania w sposób kwazistatyczny i przeciwko stałemu Doświadczenie Rüchardt’a
ciśnieniu)
6 tydzień
Funkcje termodynamiczne, równania termodynamiczne Maxwella
Temperatura bezwzględna i temperatura jako czynnik całkujący,
Przemiana politropowa i jej szczególne przypadki
Doświadczenie Rüchardt’a
7 tydzień
Kinetyczna teoria gazów, emisja termoelektronowa
Funkcje termodynamiczne i ich różniczki, entalpia i potencjał Gibbsa,
równania Maxwella
Charakterystyka prądowo-napięciowa diody
8 tydzień
Rozkład Maxwella
Podstawowe równanie kinetycznej teorii gazów, prawo Richardsona,
zjawiska transportu w gazach
Pomiary ciepła właściwego
9 tydzień
Pomiary ciepła właściwego
10 tydzień
Kinetyczna teoria promieniowania, wzór Rayleigh’a-Jeans’a, prawo Maxwellowski rozkład szybkości cząsteczek, średnia droga swobodna
Wiena
cząsteczek, liczba zderzeń
Badanie rozszerzalności cieplnej powietrza
1 tydzień
Hipoteza kwantowa Plancka, prawo promieniowania Stefana,
ciśnienie promieniowania
Zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego, prawo przesunięć, rozkład
Plancka, temperatura ciała doskonale czarnego
Badanie współczynnika temperaturowego oporu
11 tydzień
Teoria kinetyczna ciepła właściwego, ciepło właściwe wg Einsteina,
ciepło właściwe wg Debye’a
Zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego, prawo przesunięć, rozkład
Plancka, temperatura ciała doskonale czarnego
Badanie współczynnika temperaturowego oporu
12 tydzień
Procesy spontaniczne pod stałym ciśnieniem i w stałej
temperaturze, energia swobodna Helmholtza i potencjał chemiczny
Statystyczna definicja entropii, zespół statystyczny i mikrokanoniczny,
najbardziej prawdopodobny rozkład
Charakterystyka termopary
13 tydzień
Przejścia fazowe w czystych substancjach, klasyfikacja przejść
fazowych, warunek równowagi faz
Warunki współistnienia faz, przejścia fazowe I rodzaju, konstrukcja
Maxwella, punkt krytyczny, skalowanie
Charakterystyka termopary
14 tydzień
Zaliczenie
15 tydzień
LITERATURA
DODATKOWA
ZALECANA
LITERATURA
LITERATURA
K. Zalewski, Wykłady z termodynamiki fenomenologicznej I statystycznej, PWN, Warszawa 1973.
D.Elwell, A.J.Pointon, Termodynamika klasyczna, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1976.
R.Hołyst, A.Poniewierski, A Ciach, Termodynamika dla chemików, fizyków i inżynierów, Wydawnictwo Uniwersytetu Stefana Wyszyńskiego 2003.
F.Reif, Fizyka statystyczna, PWN, Warszawa 1971.
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, Tom 2, PWN, Warszawa 2003.
A.K. Wróblewski J.A. Zakrzewski , Wstęp do fizyki, Tom 1 część 1, PWN, Warszawa 1991.
A.K. Wróblewski J.A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki, Tom 2 część 2, PWN, Warszawa 1991.
AUTORZY KARTY PRZEDMIOTU
dr Janusz Waliszewski, dr Katarzyna Rećko
PODPIS