- Nazwa przedmiotu:
- Termodynamika I
- Koordynator przedmiotu:
- dr hab. inż. Maciej Jaworski, dr hab. inż. Tomasz Wiśniewski
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Lotnictwo i Kosmonautyka
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- ML.NW116
- Semestr nominalny:
- 2 / rok ak. 2021/2022
- Liczba punktów ECTS:
- 5
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1. Liczba godzin kontaktowych : 64, w tym:
a) wykłady - 30 godz.,
b) ćwiczenia – 30 godz.,
c) konsultacje – 4 godz.
2. Praca własna studenta – 65 godzin, w tym:
a) 30 godz. - przygotowywanie się studenta do ćwiczeń, samodzielne rozwiązywanie zadań,
c) 20 godz - przygotowanie się do kolokwiów,
d) 15 godz. – przygotowanie się do egzaminu.
Razem - 129 godz. = 5 punktów ECTS.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 2,5 punktu ECTS - liczba godzin kontaktowych: 64, w tym:
a) wykłady - 30 godz.,
b) ćwiczenia – 30 godz.,
c) konsultacje – 4 godz.
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
-
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia30h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Matematyka i fizyka na poziomie matury rozszerzonej; rachunek różniczkowy i całkowy na poziomie podstawowym (zakres Analizy I).
- Limit liczby studentów:
-
- Cel przedmiotu:
- 1. Przekazanie wiedzy na temat: przemian fizycznych towarzyszących procesom konwersji energii, właściwości substancji istotnych z punktu widzenia analizy procesów transportu energii.
2. Podanie i omówienie związków matematycznych pozwalających na wyznaczanie parametrów stanu substancji, obliczanie energii wewnętrznej układów, pracy i ciepła przemian termodynamicznych, bilansowanie układów termodynamicznych.
3. Nauczenie sposobu korzystania z w/w związków matematycznych w analizie ilościowej i jakościowej (II zasada termodynamiki) procesów konwersji energii.
4. Przekazanie wiedzy na temat podstaw teoretycznych działania wybranych maszyn cieplnych.
- Treści kształcenia:
- Wykład:
• I zasada termodynamiki. Energia wewnętrzna. Praca i ciepło jako sposoby transportu energii pomiędzy układami. Bilans energetyczny układu zamkniętego. Wymiana energii w układach otwartych.
• Entropia jako miara nieodwracalności procesów. Obiegi termodynamiczne. Sprawność obiegów silnikowych i współczynnik wydajności obiegów chłodniczych. II zasada termodynamiki – różne sformułowania. Charakterystyczne przemiany nieodwracalne.
• Gaz doskonały – własności i prawa gazów doskonałych. Charakterystyczne przemiany: izochoryczne, izobaryczne, izotermiczne, adiabatyczne. Przemiany politropowe. Modelowe obiegi gazowe. Mieszaniny gazowe – właściwości i charakterystyczne parametry.
• Powietrze (gazy) wilgotne: parametry i przemiany.
• Właściwości par, charakterystyczne przemiany, obiegi parowe: silnikowe i chłodnicze.
• Gazy rzeczywiste – równania stanu, charakterystyczne równania. Relacje Maxwella. Dławienie gazu rzeczywistego.
• Paliwa. Podstawowe składniki paliw, reakcje spalania. Straty związane z procesem spalania. Własności spalin.
Ćwiczenia:
• Bilans cieplny prostych układów fizycznych (na gruncie I zasady termodynamiki). Obliczenia energii wewnętrznej układów oraz ciepła i pracy przemian termodynamicznych.
• Analiza efektywności konwersji energii na gruncie II zasady termodynamiki.
• Obliczenia ciepła i pracy podstawowych przemian termodynamicznych, ocena efektywności modelowych obiegów gazowych (silnikowych i chłodniczych).
• Wyznaczanie parametrów pary jako czynnika roboczego, analiza obiegów parowych.
• Wyznaczanie parametrów gazów wilgotnych oraz analiza przemian termodynamicznych takich czynników.
- Metody oceny:
- Warunki zaliczenia przedmiotu: Uzyskanie min. 50 punktów z kolokwiów, z egzaminu zadaniowego oraz z egzaminu teoretycznego, w tym: minimum 10 punktów z egzaminu teoretycznego.
Szczegóły punktacji:
Cztery kolokwia po 10 punktów – max 40 punktów. Osoba, która uzyska min. 30 punktów z kolokwiów może być zwolniona z egzaminu zadaniowego, wtedy do końcowej klasyfikacji uzyskane punkty mnoży się przez 2.
Egzamin zadaniowy – cztery zadania po 10 punktów (max 40 punktów), egzamin teoretyczny – 10 pytań po 2 punkty (max 20 punktów).
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- Zalecana literatura:
1. Wiśniewski S.: Termodynamika techniczna. Wyd. WNT.
2. Staniszewski B.: Termodynamika. Podstawy teoretyczne. Wyd. PWN.
3. Banaszek J., Bzowski J., Domański R., Sado J.: Termodynamika. Zadania i przykłady. OWPW.
Dodatkowe:
1. Materiały z wykładów publikowane na stronach internetowych Wydziału.
2. Domański R., Jaworski M., Rebow M., Kołtyś J.: Wybrane zagadnienia termodynamiki w ujęciu komputerowym. PWN, 2000.
3. Cengel Y.A.: Thermodynamics, an engineering approach. (Książka dostępna w bibliotekach: wydziałowej, instytutowej ITC i głównej PW).
- Witryna www przedmiotu:
- www.itc.pw.edu.pl
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka ML.NW116_W1
- Zna podstawowe parametry fizyczne opisujące stan termodynamiczny układów, jak również właściwości termofizyczne substancji istotne z punktu widzenia efektów energetycznych przemian termodynamicznych.
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
LiK1_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka ML.NW116_W2
- Rozumie ograniczenia sprawności konwersji energii w maszynach cieplnych wynikające z II zasady termodynamiki. Zna pojęcie entropii.
Weryfikacja: Egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
LiK1_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka ML.NW116_W3
- Zna modele teoretyczne (przemiany termodynamiczne) gazowych silników cieplnych.
Weryfikacja: Egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
LiK1_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka ML.NW116_W4
- Ma podstawową wiedzę na temat właściwości fizycznych oraz równania stanu dla gazów rzeczywistych. Potrafi podać różnice między gazem doskonałym i rzeczywistym.
Weryfikacja: Egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
LiK1_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka ML.NW116_W5
- Ma podstawową wiedzę dotyczącą zasad działania urządzeń chłodniczych (w ujęciu termodynamicznym).
Weryfikacja: Egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
LiK1_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka ML.NW116_W6
- Ma wiedzę na temat funkcjonowania siłowni parowych, w tym: rozumie podstawy teoretyczne działań mających na celu podwyższenie sprawności obiegów parowych.
Weryfikacja: Egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
LiK1_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka ML.NW116_U1
- Potrafi wykonać obliczenia bilansowe prostego układu/systemu energetycznego.
Weryfikacja: Kolokwium 1, egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
LiK1_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka ML.NW116_U2
- Potrafi ocenić sprawność konwersji energii w urządzeniach cieplnych na gruncie II zasady termodynamiki.
Weryfikacja: Kolokwium 2, egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
LiK1_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka ML.NW116_U3
- Potrafi wyznaczyć ciepło i pracę przemian odwracalnych gazu doskonałego.
Weryfikacja: Kolokwium 3, egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
LiK1_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka ML.NW116_U4
- Potrafi wyznaczyć teoretyczną sprawność obiegu gazowego składającego się z przemian odwracalnych.
Weryfikacja: Kolokwium 3, egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
LiK1_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka ML.NW116_U5
- Potrafi wyznaczyć parametry termofizyczne pary wodnej oraz pracę i ciepło przemian termodynamicznych pary wodnej.
Weryfikacja: Kolokwium 4, egzamin.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
LiK1_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe: