Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Poznanie i stosowanie termodynamiki technicznej do opisu i analizy procesów związanych z tematyką lotniczą w zakresie przedstawionym w niniejszym module; nabycie umiejętności wykonywania niektórych pomiarów cieplnych.

Ogólne informacje o zajęciach: W oparciu o podstawy termodynamiki technicznej opisuje się złożone zjawiska wykorzystywane w technice lotniczej z uwzględnieniem podnoszenia efektywności instalacji. Tematyka podstawowych ćwiczeń rachunkowych i zajęć laboratoryjnych pozwala przybliżyć, a nawet nieco rozszerzyć tematykę wykładów. Te obowiązkowe 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	Çengel Y. A.	Heat and mass transfer : a practical approach	Boston : McGraw-Hill.	2007
5	Wiśniewski S., Wiśniewski T.	Wymiana ciepła	Warszawa : Wydaw. WNT.	2014
6	Madany A	Fizyka atmosfery : wybrane zagadnienia	Warszawa : Ofic.Wydaw.Politech.Warsz..	1996

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 4.

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, egzamin cz. pisemna, egzamin cz. rachunkowa, egzamin cz. ustna,	K_W02+ K_W07++ K_K02++	P6S_KR P6S_WG
02	Zna i potrafi określić właściwości oraz rozumie termodynamiczną analizę zjawisk zachodzących w gazach, gazach wilgotnych i rzeczywistych.	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	kolokwium, sprawdzian pisemny, raport pisemny, egzamin cz. pisemna, egzamin cz. rachunkowa, egzamin cz. ustna,	K_W02+ K_W07++	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, egzamin cz. pisemna, egzamin cz. rachunkowa, egzamin cz. ustna,	K_W02+ K_W07++	P6S_WG
04	Zna i rozumie techniczną teorię spalania oraz termodynamiczne podstawy analizy zjawisk przepływowych.	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	kolokwium, sprawdzian pisemny, raport pisemny, egzamin cz. pisemna, egzamin cz. rachunkowa, egzamin cz. ustna,	K_W02+ K_W07++ K_K02+	P6S_KR P6S_WG
05	Definiuje podstawowe pojęcia z wymiany ciepła, zna podstawowe zjawiska transportu energii termicznej i jest świadom ich wpływu na konstrukcję.	wykład	egzamin cz. pisemna, egzamin cz. ustna,	K_W02+ K_W07++ K_K02+	P6S_KR P6S_WG
06	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, egzamin cz. rachunkowa, obserwacja wykonawstwa	K_W07+ K_U08++	P6S_UW P6S_WG
07	Objaśnia zasadę pomiaru, wykonuje pomiary wybranych wielkości fizycznych istotnych w wymianie ciepła i ocenia wielkość ich niepewności.	laboratorium	sprawdzian pisemny, raport pisemny, egzamin cz. pisemna, egzamin cz. ustna,	K_W07++ K_U07++ K_U08+	P6S_UO 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
4	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,C01,C09, L03,L04,L05,L06	MEK01 MEK03 MEK07
4	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.	W02,W03,C02,C09	MEK01 MEK02
4	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.	W04,C03,C09	MEK01 MEK03
4	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.	W05,C04,C09,L07,L08	MEK01 MEK02
4	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.	W06,W07,C05-C06, C09, L07-L10	MEK01 MEK02 MEK03
4	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.	W08,L05,L06	MEK01 MEK02 MEK03
4	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.	W09,W10,C07,C09	MEK01 MEK02 MEK03
4	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.	W11, C08,C09	MEK03
4	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. 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.	W12-W13,L11,L12, C11,C12,C15	MEK01 MEK02
4	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; Bilans energii: ciepło spalania, wartość opałowa, sprawność spalania, temperatura spalin, dysocjacja; Urządzenia spalające: rodzaje, bilans energetyczny.	W14,L13,L14,C13-C15	MEK04
4	TK11	Wymiana ciepła: Konwekcja wymuszona: mechanizm konwekcji wymuszonej, równanie Newtona, hydrauliczna warstwa przyścienna, przepływ laminarny i turbulentny, liczba Reynoldsa, termiczna warstwa przyścienna, liczba Prandtla, liczba Nusselta, równania kryterialne; Intensyfikacja wymiany ciepła; Konwekcja swobodna: mechanizm konwekcji swobodnej, liczba Grashofa i Rayleigha, konwekcja swobodna na powierzchni i w przestrzeniach zamkniętych; Przewodzenie: prawo Fouriera, przewodność cieplna, dyfuzyjność cieplna, wpływ budowy materiału, ustalone przewodzenie przez płaską płytę, przenikanie ciepła, opory cieplne, ściana wielowarstwowa; Wymienniki ciepła; Promieniowanie: mechanizm wymiany ciepła przez promieniowanie; ciało doskonale czarne, prawo Stefana-Bltzmanna, prawo Plancka; właściwości ciał, emisyjność, absorbcyjność, refleksyjność, przepuszczalność, wymiana ciepła przez promieniowanie.	W15	MEK01 MEK05
4	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. Przemiany powietrza wilgotnego. Podstawowe obliczenia związane ze spalaniem paliw oraz przepływami jednowymiarowymi.	C01-C15	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK06
4	TK13	Wprowadzenie, BHP, niedokładność pomiaru.	L01,L02	MEK07
4	TK14	Pomiar ciśnienia – sprawdzanie manometrów, cechowanie mikromanometrów.	L03,L04	MEK01 MEK07
4	TK15	Pomiar temperatury – przyrządy do pomiaru temperatury, cechowanie termometrów, wyznaczanie dynamicznej charakterystyki czujników.	L05,L06	MEK01 MEK07
4	TK16	Wyznaczanie wykładnika adiabaty.	L07,L08	MEK02 MEK07
4	TK17	Indykowanie sprężarki tłokowej, analiza wykresów indykatorowych.	L09,L10	MEK03 MEK07
4	TK18	Pomiar wilgotności powietrza.	L11,L12	MEK02 MEK07
4	TK19	Analiza gazów analizatorami chemicznymi - aparat Orsata.	L13,L14	MEK02 MEK07
4	TK20	Pomiar wartości opałowej paliw gazowych.	L13,L14	MEK04 MEK07

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 4)		Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 15.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 4)	Przygotowanie do ćwiczeń: 5.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/studiowanie zadań: 5.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 4)	Przygotowanie do laboratorium: 6.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 6.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 4)	Przygotowanie do konsultacji: 1.00 godz./sem.	Udział w konsultacjach: 2.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 4)	Przygotowanie do egzaminu: 15.00 godz./sem.	Egzamin pisemny: 4.00 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.
Ćwiczenia/Lektorat	Obecność na ćwiczeniach jest obowiązkowa. Nieusprawiedliwiona nieobecność będzie stanowić podstawę obniżenia końcowej oceny z ćwiczeń. Zajęcia ćwiczeniowe przeznaczone są na realizację MEK06 oraz sprawdzenie stopnia jego osiągnięcia. 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 każdych, lub wskazanych przez prowadzącego, zajęciach ćwiczeniowych mogą być przeprowadzone kolokwia, w trakcie których należy rozwiązać zadania, obejmujące zagadnienia ćwiczone na wcześniejszych zajęciach. Kryteria oceny każdego z kolokwiów oraz kryteria oceny osiągniecia efektu MEK06 prowadzący zajęcia ćwiczeniowe omawia na pierwszych zajęciach. Zaliczenie ćwiczeń wymaga osiągnięcia minimum zakładanych efektów MEK06 i oceniane jest na podstawie średniej ważonej z ocen uzyskanych w trakcie zajęć ćwiczeniowych lub poprzez ocenę sumarycznej ilości punktów uzyskanych w tracie zajęć ćwiczeniowych.
Laboratorium	Obecność na laboratoriach jest obowiązkowa. W przypadku nieobecności obowiązuje odrobienie zaległego ćwiczenia laboratoryjnego z inną grupą. W trakcie zajęć laboratoryjnych sprawdzane jest realizacja efektu kształcenia MEK07 oraz wybranych zagadnień z zakresu MEK01-MEK04 zgodnie z tematyką treści kształcenia TK13-TK20. Wykonanie ćwiczenia jest poprzedzane kontrolą stopnia opanowania wiadomości teoretycznych, przypadających na dane ćwiczenie. Do ćwiczeń laboratoryjnych student jest zobowiązany przygotować się z materiału, którego zakres odpowiada treści kształcenia od TK14 do TK20 przyporządkowanych do zajęć laboratoryjnych od L03 do L14 i zdefiniowanych w harmonogramie podanym na pierwszym zajęciach lub przez prowadzącego ćwiczenia laboratoryjne na poprzedzających zajęciach. Przygotowanie do ćwiczeń może być sprawdzone przed ćwiczeniem w formie kilkuminutowego sprawdzianu (od 1 do 10 pytań opisowych lub testowych) lub ustnego odpytywania sprawdzających realizacje efektów kształcenia MEK01 - MEK04. Zaliczenie sprawdzianu wymaga uzyskania minimum 40% punktów. Ocenę maksymalną uzyskać można od minimum 85% punktów, a pomiędzy 55% i 85% punktów stosowana jest skala liniowa. Rażąca niewiedza może skutkować niedopuszczeniem do ćwiczenia. Każdy sprawdzian musi być zaliczony, a każde laboratorium odrobione. Z każdego ćwiczenia student zobowiązany jest sporządzić sprawozdanie służące do oceny realizacji modułowego efektu kształcenia MEK07, 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. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych nastąpi po zaliczeniu wszystkich sprawdzianów i oddaniu wszystkich sprawozdań. Ocena końcowa z zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest średnią z wszystkich ocen uzyskanych w trakcie semestru.
Ocena końcowa	Egzamin składa się z dwóch części teoretycznej i rachunkowej a w koniecznych przypadkach również ustnej. W trakcie części teoretycznej student pisemnie odpowiada na pięć pytań, po jednym z MEK01 - MEK05. Odpowiedź na każde pytanie oceniane jest w skali od 0 do 5 punktów. Aby zaliczyć tę część egzaminu należy uzyskać minimum 10 punktów, a 22 i więcej punktów oznacza ocenę najwyższą. Pomiędzy 14 i 21 punktów stosowana jest skala liniowa. W trakcie części rachunkowej studenci rozwiązują jedno problemowe zadanie w kompleksowy sposób sprawdzające poziom osiągniecia MEK06. Aby zaliczyć część rachunkową egzaminu należy uzyskać minimum 40% punktów. Aby uzyskać ocenę maksymalną należy uzyskać minimum 85% punktów, a pomiędzy 50% i 85% punktów stosowana jest skala liniowa. Zaliczenie części teoretycznej i rachunkowej upoważnia do przystąpienia do części ustnej w trakcie której sprawdzane jest zrozumienie treści kształcenia modułu. Jest ona realizowana w przypadku gdy osiągnięcie przez studenta efektów kształcenia MEK01 do MEK07 jest wątpliwe lub gdy student kwestionuje uzyskaną ocenę. Ocena końcowa jest średnią ważoną wszystkich ocen z wagami odpowiednio: 25% część teoretyczna egzaminu, 25% część rachunkowa egzaminu, 25% ćwiczenia i 25% laboratorium. W trakcie terminu poprawkowego ponownie pisane są obie pisemne części egzaminu. Zaliczenie egzaminu w terminie poprawkowym obniża ocenę końcową o co najmniej pół stopnia.

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
Przykładowe zestawy pytań egzaminacyjnych.jpg

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