Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Poznanie i stosowanie termodynamiki technicznej do opisu i analizy procesów występujących w energetyce. Nabycie umiejętności podstawowych obliczeń termodynamicznych i wykonywania niektórych pomiarów cieplnych.

Ogólne informacje o zajęciach: W oparciu o podstawy termodynamiki technicznej opisuje się złożone zjawiska wykorzystywane w energetyce z uwzględnieniem podnoszenia efektywności instalacji. Tematyka podstawowych ćwiczeń rachunkowych i zajęć laboratoryjnych pozwala przybliżyć, a nawet nieco rozszerzyć tematykę wykładów. Zajęcia umożliwiają odpowiednio: nabycie prawidłowych nawyków przy prowadzeniu obliczeń i zdobycie praktycznych umiejętności niezbędnych w czasie wykonywania pomiarów cieplnych.

Materiały dydaktyczne: Materiały w formie papierowej i elektronicznej dostępne u prowadzących zajęcia oraz na stronie www prowadzącego wykłady i laboratoria.

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

1	Pudlik W.	Termodynamika	Skrypt Politechniki Gdańskiej w wersji elektronicznej, Gdańsk.	2011
2	Çengel Y. A.	Introduction to Thermodynamics and Heat Transfer	McGraw-Hill Companies Inc..	1997
3	Szargut J.	Termodynamika stosowana	PWN, Warszawa.	2005
4	Wiśniewski Stefan	Termodynamika techniczna	Warszawa : Wydaw.Nauk.PWN.	2017

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

1	F. Wolańczyk	Termodynamika. Przykłady i zadania	Ofi. Wyd. Pol. Rzesz..	2011
2	R. Smusz, J. Wilk, F. Wolańczyk	Termodynamika. Repetytorium	Ofic. Wyd. Pol. Rzesz..	2010
3	B. Bieniasz - red.	Termodynamika. Laboratorium	Ofic. Wydawn. Pol. Rzesz..	2011
4	Praca zbior. pod red. T.R. Fodemskiego	Pomiary cieplne. Cz. I	WNT.	2000

Literatura do samodzielnego studiowania

1	J. Szargut, A. Guzik, H. Górniak	Programowany zbiór zadań z termodynamiki technicznej	Wyd. 2., PWN Warszawa.	1986
2	Madejski J.	Termodynamika techniczna	Ofic. Wyd. P. Rz., Wyd. IV.	2000
3	Charun H.	Podstawy Termodynamiki Technicznej. Wykłady dla nieenergetyków	Politechnika Koszalińska.	2008

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Wpis na semestr 2.

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Matematyka, Fizyka - poziom I stopnia studiów technicznych: Chemia - zakres szkoły średniej

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Umiejętność korzystania z literatury, tworzenia rysunków i schematów, prowadzenia podstawowych obliczeń (w tym rachunek różniczkowy i całkowy), realizacji pomiarów wielkości elektrycznych.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Potrafi pracować indywidualnie i w zespole; potrafi podporządkowywać się zasadom pracy w zespole, wykazuje podstawowe zrozumienie odpowiedzialności osobistej.

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK	Student, który zaliczył zajęcia	Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia	Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia	Związki z KEK	Związki z PRK
01	Ma podstawową wiedzę o pojęciach i wielkościach fizycznych mających zastosowanie w opisie przemian energetycznych oraz stanu systemu termodynamicznego. Zna implikacje opisu termodynamicznego dla innych dziedzin nauki.	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	kolokwium, sprawdzian pisemny, raport pisemny	K_W13+++	P6S_WG
02	Zna i potrafi określić właściwości oraz rozumie termodynamiczną analizę zjawisk zachodzących w gazach, parach, gazach wilgotnych i rzeczywistych.	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	kolokwium, sprawdzian pisemny, raport pisemny	K_W13+++ K_U19++	P6S_UW P6S_WG
03	Zna i rozumie zastosowania termodynamiki w analizie urządzeń realizujących obiegi prawoobieżne i lewobieżne oraz urządzeń i zjawisk realizujących inne przemiany energetyczne.	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	kolokwium, sprawdzian pisemny, raport pisemny	K_W13+++ K_U19+++ K_K04++	P6S_KK P6S_KR P6S_UW P6S_WG
04	Zna i rozumie techniczną teorię spalania oraz termodynamiczne podstawy analizy zjawisk przepływowych i termoekonomi.	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	kolokwium, sprawdzian pisemny, raport pisemny	K_W13+++ K_U19+++ K_K04++	P6S_KK P6S_KR P6S_UW P6S_WG
05	Rozwiązuje podstawowe zadania o tematyce zamieszczonej w module, dobiera właściwe zależności do wykorzystania w obliczeniach, wykorzystuje efektywnie własne notatki z wykładów i inne pomoce.	ćwiczenia rachunkowe	kolokwium, obserwacja wykonawstwa	K_W13+++ K_U19+++ K_K02++ K_K04++	P6S_KK P6S_KO P6S_KR P6S_UW P6S_WG
06	Objaśnia zasadę pomiaru, wykonuje pomiary wybranych wielkości fizycznych istotnych w termodynamice i ocenia wielkość ich niepewności.	laboratorium	sprawdzian pisemny, raport pisemny	K_W13+++ K_U19++ K_K02++ K_K04++	P6S_KK P6S_KO P6S_KR P6S_UW P6S_WG

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
2	TK01	Podstawy termodynamiki fenomenologicznej: Energia, formy energii, przekształcenia energii; Substancja, ilość substancji, liczba Avogadra; Zamknięty i otwarty system termodynamiczny; Stan termodynamiczny, znamiona termodynamiczne, ciśnienie, temperatura, funkcje stanu, równowaga, Zerowa Zasada Termodynamiki; Przemiana, zjawiska quasi-statyczne, proces, funkcje przemiany i obieg termodynamiczny.	W01,W02	MEK01 MEK03
2	TK02	System substancji czystej: substancja czysta, faza; Oddziaływania molekuł, stany skupienia, analiza zjawiska izobarycznego, stan nasycenia, stopień suchości, punkt krytyczny, punkt potrójny, wykresy T-v, P-v, P-T, P-T-v; Opis stanu - para mokra, para przegrzana, gaz, gaz rzeczywisty – gaz doskonały; Równanie stanu, równanie Clapeyrona, prawo Awogadro, indywidualna i uniwersalna stała gazowa, współczynnik ściśliwości, równanie van der Waalsa, parametry zredukowane, prawo stanów odpowiednich, inne równania stanu, stała Boltzmanna.	W03-W05	MEK01 MEK02
2	TK03	Zasada Zachowania Energii: Działania termiczne, ciepło, system adiabatyczny, wymiana ciepła, przewodzenie, konwekcja, promieniowanie, wewnętrzne źródła ciepła; Działania mechaniczne, praca mechaniczna, praca granicy systemu, niemechaniczne formy pracy; I Zasada Termodynamiki; Bilans energetyczny układu przepływowego, entalpia, praca techniczna.	W06-W07	MEK01 MEK03
2	TK04	Energia cieplna i entalpia: Ciepło właściwe gazów - rzeczywistych, półdoskonałych i doskonałych; związek miedzy ciepłami właściwymi; ciepło molowe gazów wg teorii kinetycznej; Mieszaniny gazowe: prawo Daltona, Prawo Amagata, ciśnienie cząstkowe, udziały składników, właściwości zastępcze mieszaniny.	W08-W09	MEK01 MEK02
2	TK05	Przemiany gazów: przemiana politropowa, politropa techniczna, charakterystyczne przemiany gazowe, ich wykresy w układzie P-v, stan termodynamiczny w przemianach, praca i ciepło przemian charakterystycznych; Obiegi: praca i ciepło obiegu, obiegi lewo i prawobrzeżne - właściwości i funkcje, silniki cieplne, pompy ciepła, sprawność i współczynnik wydajności obiegu.	W10-W12	MEK01 MEK02 MEK03
2	TK06	Procesy odwracalne i nieodwracalne, źródła nieodwracalności, praca w procesach odwracalnych i nieodwracalnych, odwracalny cykl Carnota, sprawność i współczynnik wydajności obiegów nieodwracalnych, jakość źródeł energii, termodynamiczna skala temperatury; II Zasada Termodynamiki: silniki cieplne – sformułowanie Kelvina-Plancka, pompy cieplne – sformułowanie Clausiusa, perpetuum mobile.	W13-W14	MEK01 MEK02 MEK03
2	TK07	Entropia i jej właściwości: nierówność Clausiusa, definicja entropii, zmiana entropii systemu, bilans entropii - przenoszenie i generowanie entropii, układ T-s, zasada wzrostu entropii, fizyczny sens entropii, zastosowania pojęcia entropii; Układ T-s dla gazów doskonałych: entropia gazów doskonałych, przemiany charakterystyczne, przemiana izentropowa; Dyssypacja na wykresach P-v i T-s.	W15-W16	MEK01 MEK02 MEK03
2	TK08	Gazowe urządzenia energetyczne: obiegi porównawcze, techniczne znaczenie obiegu Carnota; Silniki: silniki tłokowe – obiegi: Otto–Beau de Rochas, Diesla, Seiligera–Sabathe, silniki przepływowe – obiegi: Braytona-Joule`a, Humphreya, regeneracja i podgrzewanie międzystopniowe – obiegi: Braytona-Joule`a, Ericsona, Stirlinga; Pompy cieplne - obieg Joule`a.	W17-W19	MEK03 MEK04
2	TK09	Właściwości pary mokrej i przegrzanej: Energia cieplna i entalpia w procesie parowania, równanie Clausiusa-Clapeyrona; Stan i funkcje stanu pary mokrej, przemiany charakterystyczne pary mokrej i przegrzanej, wykres h-s, tablice pary nasyconej i przegrzanej. Obieg Clausiusa-Rankine'a: obieg na parę nasyconą, zwiększanie sprawności obiegu, obieg na parę przegrzaną, przegrzew wtórny i podgrzew regeneracyjny, carnotyzacja obiegu, obieg rzeczywisty siłowni parowej, elektrownie wieloobiegowe. Obieg Lindego: wykres lgp-h, ciepła i efektywność obiegu, regeneracyjne dochładzanie skroplin, obieg nadkrytyczny, obieg rzeczywisty.	W20-W23	MEK01 MEK02 MEK03
2	TK10	Termodynamika przepływów: równanie ciągłości; uogólnione równanie Bernoulliego, znamiona statyczne, dynamiczne i spiętrzenia, przepływ przez kanały o zmiennym przekroju. Termodynamika spalania: substraty i produkty; Bilans substancji, zapotrzebowanie tlenu i powietrza, ilość spalin i skład spalin, punkt rosy spalin, stechiometria spalania; Bilans energii: ciepło spalania, wartość opałowa, sprawność spalania, temperatura spalin, dysocjacja; Urządzenia spalające: rodzaje, bilans energetyczny. Egzergia: egzergia substancji, egzergia źródła ciepła, prawo Gouy-Stodoli, blians egzergii, sprawność egzergetyczna, zasady konserwacji egzergii.	W24-W27	MEK01 MEK02 MEK04
2	TK11	Gazy wilgotne; określenie stanu, wilgotność bezwzględna, wilgotność względna, zawartość wilgoci, punkt rosy, równanie stanu, entalpia powietrza wilgotnego; Wykres i-X - konstrukcja i zawartość; Przemiany izobaryczne: ogrzewanie lub chłodzenie, mieszanie dwu mas wilgotnego powietrza, nawilżanie, suszenie, granica chłodzenia i jej zastosowanie w praktyce; Sprężanie i rozprężanie adiabatyczne - sucha i wilgotna adiabata.	W28-W30	MEK01 MEK02 MEK03
2	TK12	Oznaczenia, jednostki, I Zasada Termodynamiki, termiczne równanie stanu. Kaloryczne równanie stanu, średnie ciepło właściwe. Przemiany gazów doskonałych. Obliczanie pracy, ciepła, zmian energii wewnętrznej, entalpii i entropii. Mieszaniny gazowe. Obliczanie ciepła właściwego i wykładnika izentropy mieszaniny. Obiegi porównawcze silników gazowych. obiegi porównawcze urządzeń parowych. Podstawowe obliczenia związane ze spalaniem paliw oraz przepływami jednowymiarowymi.	C01-C15	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05
2	TK13	Wprowadzenie, BHP, niedokładność pomiaru.	L01,L02	MEK06
2	TK14	Pomiar ciśnienia – sprawdzanie manometrów, cechowanie mikromanometrów.	L03,L04	MEK01 MEK06
2	TK15	Pomiar temperatury – przyrządy do pomiaru temperatury, cechowanie termometrów, wyznaczanie dynamicznej charakterystyki czujników.	L05,L06	MEK01 MEK06
2	TK16	Wyznaczanie wykładnika adiabaty.	L07,L08	MEK02 MEK06
2	TK17	Indykowanie sprężarki tłokowej, analiza wykresów indykatorowych.	L09,L10	MEK03 MEK06
2	TK18	Pomiar wilgotności powietrza.	L11,L12	MEK02 MEK06
2	TK19	Analiza gazów analizatorami chemicznymi - aparat Orsata.	L13,L14	MEK02 MEK06
2	TK20	Pomiar wartości opałowej paliw gazowych.	L13,L14	MEK04 MEK06

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 2)		Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 15.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 2)	Przygotowanie do ćwiczeń: 5.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 10.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Dokończenia/studiowanie zadań: 5.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 2)	Przygotowanie do laboratorium: 6.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 6.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 2)		Udział w konsultacjach: 10.00 godz./sem.
Zaliczenie (sem. 2)	Przygotowanie do zaliczenia: 15.00 godz./sem.	Zaliczenie pisemne: 2.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Obecność na wykładach jest obowiązkowa i może być sprawdzana. Wykład zakończony jest kolokwium zaliczeniowym w trakcie którego oceniana jest realizacja modułowych efektów kształcenia od MK01 do MK04 oraz MK05. W trakcie kolokwium zaliczeniowego student pisemnie odpowiada na pięć pytań. Odpowiedź na każde pytanie oceniane jest w skali od 0 do 5 punktów. Aby zaliczyć kolokwium należy uzyskać minimum 10 punktów, a 22 i więcej punktów oznacza ocenę najwyższą. Pomiędzy 14 i 21 punktów stosowana jest skala liniowa. Zaliczenie kolokwium w terminie poprawkowym obniża ocenę końcową o co najmniej pół stopnia.
Ćwiczenia/Lektorat	Zajęcia ćwiczeniowe służą osiągnięciu efektu kształcenia MK05. Obecność na ćwiczeniach jest obowiązkowa. Nieusprawiedliwiona nieobecność będzie stanowić podstawę obniżenia końcowej oceny z ćwiczeń. Do ćwiczeń student jest zobowiązany przygotować się z materiału według kolejności określonej w opisie TK12, lub wg wskazań prowadzącego. Podczas zajęć ćwiczeniowych studenci są proszeni o rozwiązywanie problemów przy tablicy - przygotowanie i sposób rozwiązywania zagadnień podlega ocenie. Na zajęciach C09 i C15 odbędą się kolokwia, w trakcie których należy rozwiązać zadania, obejmujące materiał odpowiednio od C01 do C08 i od C10 do C14. Za perfekcyjne rozwiązanie zadania otrzymać można sumarycznie 100% punktów. Kolokwium zostanie uznane za zaliczone, jeżeli student uzyska minimum 40% punktów. Ocenę maksymalną uzyskać można od minimum 85% punktów, a pomiędzy 55% i 85% punktów stosowana jest skala liniowa. W przypadku wystąpienia ocen negatywnych starosta zaproponuje termin poprawkowego sprawdzianu poza czasem przeznaczonym na ćwiczenia. Obowiązuje zaliczenie sprawdzianów z obu części materiału. Zaliczenie ćwiczeń wymaga uzyskania sumarycznie z obu kolokwiów minimum 50% możliwych punktów, a ocenę maksymalna uzyskuje się za uzyskanie 85% punktów. Prowadzący zajęcia ćwiczeniowe może ustalić inny sposób sprawdzania MEK06 informując o tym studentów na pierwszych zajęciach oraz zachowując podstawowe kryteria.
Laboratorium	Zajęcia laboratoryjne służą osiągnięciu efektu kształcenia MK06. Obecność na laboratoriach jest obowiązkowa. W przypadku nieobecności obowiązuje odrobienie zaległego ćwiczenia laboratoryjnego z inną grupą. Wykonanie ćwiczenia jest poprzedzane kontrolą stopnia opanowania wiadomości teoretycznych, przypadających na dane ćwiczenie. Do ćwiczenia laboratoryjnych student jest zobowiązany przygotować się z materiału, którego zakres odpowiada treści kształcenia przyporządkowanej do numeru godziny zajęć laboratoryjnych, został podany w instrukcji do ćwiczenia laboratoryjnego lub przez prowadzącego ćwiczenia laboratoryjne na poprzednich zajęciach. Przygotowanie do ćwiczeń może być sprawdzone przed ćwiczeniem w formie kilkuminutowego sprawdzianu (od 1 do 10 pytań opisowych lub testowych). Zaliczenie sprawdzianu wymaga uzyskania minimum 40% punktów. Ocenę maksymalną uzyskać można od minimum 90% punktów, a pomiędzy 55% i 90% punktów stosowana jest skala liniowa. Rażąca niewiedza może skutkować niedopuszczeniem do ćwiczenia. Każdy sprawdzian musi być zaliczony, a każde laboratorium odrobione. Z każdego ćwiczenia grupa, podgrupa, lub student (w zależności od tematyki ćwiczenia) zobowiązani są sporządzić sprawozdanie, którego zakres określa prowadzący po wykonaniu ćwiczenia. Sprawozdanie zostanie przyjęte, jeżeli będzie poprawne pod względem formalnym, a jego zawartość merytoryczna zostanie przedstawiona w zadowalający sposób. Sprawozdanie jest oceniane i możne skorygować punktację ze sprawdzianu o ± 15 punktów procentowych. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych nastąpi po zaliczeniu wszystkich sprawdzianów i oddaniu wszystkich sprawozdań. Ocena końcowa z zaliczenia jest średnią z wszystkich ocen uzyskanych w trakcie semestru.
Ocena końcowa	Ocena końcowa jest średnią ważoną wszystkich ocen z wagami odpowiednio: 40% kolokwium zaliczeniowe z wykładu, 35% ćwiczenia i 35% laboratorium.

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
Przykładowe zestawy pytań egzaminacyjnych.jpg

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
Przykł pytania kontr przed lab z Termodynamiki.jpg
Przykł zad z Termod na ćwicz IILD.jpg

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: tak

1	U. Florek; P. Gil; R. Smusz; M. Szewczyk	Urządzenie do oczyszczania obiektów ruchomych, zwłaszcza do osuszania lub odladzania oraz sposób sterowania tym urządzeniem	2021
2	R. Gałek; P. Gil; M. Szewczyk; F. Wolańczyk	Urządzenia energetyczne: laboratorium	2020
3	U. Florek; P. Gil; R. Smusz; M. Szewczyk	Urządzenie do oczyszczania obiektów ruchomych, zwłaszcza do osuszania lub odladzania oraz sposób sterowania tym urządzeniem	2019
4	M. Szewczyk	Analiza niepewności pomiarowej	2018
5	M. Szewczyk	Wyznaczanie wilgotności powietrza	2018
6	R. Gałek; P. Gil; M. Szewczyk; F. Wolańczyk	Efficiency of micro combined heat and power unit in real conditions	2018
7	R. Gałek; P. Gil; P. Strzelczyk; M. Szewczyk	Measurement of solar radiation properties and thermal energy of the atmosphere in Rzeszow	2018