"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