Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Termodynamika techniczna i chemiczna
Koordynator przedmiotu:
dr hab. inż. / Jacek Michalski / adiunkt
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Technologia Chemiczna
Grupa przedmiotów:
Wspólne dla kierunku
Kod przedmiotu:
CN1A_29
Semestr nominalny:
5 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Wykłady: liczba godzin według planu studiów - 10, zapoznanie się z literaturą - 15, razem - 25; Ćwiczenia: liczba godzin według planu studiów – 10, przygotowanie do zajęć - 10, przygotowanie do kolokwium - 5, razem - 25; Razem - 50
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Wykłady - 10 h; razem - 10 h = 0,8 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
0
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład10h
  • Ćwiczenia10h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Chemia fizyczna
Limit liczby studentów:
Wykład; minimum 15, ćwiczenia 20-30.
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest uzyskanie przez studenta wiedzy i umiejętności w zakresie praw termodynamiki klasycznej w warunkach równowagi termodynamicznej, z rozszerzeniem na warunki nierównowagowe i molekularne. Nabytą wiedzę wykorzystuje się do obliczeń właściwości substancji, opisu parametrycznego przemian chemicznych i fizycznych, w tym obiegów termodynamicznych, mających zastosowanie w projektowaniu i modelowaniu technologicznym, głównie pod kątem technologii chemicznej.
Treści kształcenia:
Treść poniższego materiału stanowi uzupełnienie i rozszerzenie zagadnień termodynamiki podanych w ramach przedmiotu chemia fizyczna W1 - Podstawowe pojęcia termodynamiki fenomenologicznej, bilans energii układu otwartego, kryteria równowagi układu dla mieszanin, egzergia i jej bilans, termodynamika procesów nieodwracalnych, entropia w ujęciu statystycznym, termodynamika molekularna. W2 - Gaz doskonały, gaz rzeczywisty, współczynnik ściśliwości, zasada stanów odpowiadających sobie (z.s.o.s.), aktywność ciśnieniowa, funkcje resztkowe (rezydualne), podstawowe termiczne równania stanu (wirialne, kubiczne, typu wirialnego, oparte o z.s.o.s.), reguły mieszania i specyficzne równania stanu (perturbacyjne, asocjacyjne, mieszane). W3 - Fazy skondensowane, roztwory ciekłe, entalpia nadmiarowa, modele do wyznaczania współczynnika aktywności ułamkowej, stan krytyczny materii, krzywe krytyczne ciecz-para, ciecz-ciecz, pojęcie płynu, skalowane i krzyżowe (skrośne) równania stanu. W4 - Równowagi termodynamiczne: ciecz-para dla mieszanin wieloskładnikowych, ciecz-ciecz, w tym luka mieszalności, azeotropia homo- i heterogeniczna. W5 - Równowagi termodynamiczne (c.d.-1), punkty rosy wody i węglowodorów w mieszaninach, rozpuszczalność, równowagi sorpcyjne (ab- i ad-), hydraty gazowe. W6 - Równowagi termodynamiczne (c.d.-2), przemiany elektrochemiczne, równowaga reakcji chemicznej, równowagi fazowe z reakcja chemiczną. W7 - Przemiany i termodynamiczne obiegi prawo i lewo bieżne Carnot’a. W8 - Silniki spalinowe tłokowe (Otto, Diesel, Sabathe), turbina gazowa. W9 - Turbina parowa, sprężarki, pompa cieplna, chłodziarki (skraplanie gazów). W10 - Nowe techniki cieplne, w tym ogniwa paliwowe. C1-C2 - Wyprowadzenie podstawowych zależności termodynamicznych (termodynamiczne równania stanu, współczynnik Joule-Thomsona, wzory na adiabatę odwracalną (S=const.) i relacje pomiędzy stężeniami), zależności dla funkcji stanu w przemianach charakterystycznych gazu doskonalego. C3 - Wyprowadzenie wzorów ogólnych na potencjał chemiczny, aktywność ciśnieniową, aktywność ułamkową i funkcje resztkowe, efekt Joule Thomsona i współczynnik aktywności ciśnieniowej (fi) w oparciu o równania stanu. C4 - Wyznaczanie współczynnika aktywności ułamkowej (gama). Wyznaczenie termodynamicznej stałej równowagi reakcji chemicznej i jej powiązanie z stałą klasyczną. C5 - Wyznaczanie parametrów równowagi fazowej ciecz-para metodą fi-fi i parametrów równowagi fazowej ciecz-para metodą gama-fi. C6 - Obliczanie metodą rzutową (flash calculation) składu równowagi fazowej ze składu wyjściowego cieczy przeznaczonej do destylacji. C7 - Wykorzystanie stałych siłowych funkcji potencjalnych (np. Leonarda-Jones’a czy Kihara), metoda obliczania krzywej hydratacji (krzywa dysocjacji). C8 - Wyprowadzenie sprawności termodynamicznej dla odwracalnego obiegu silnika Carnot’a, wyznaczanie wartości parametrów stanu dla silników spalinowych (Otto, Diesel, Sabathe). C9 - Obliczanie parametrów stanu w wykorzystaniu pompy cieplnej w ogrzewaniu pomieszczeń, parametryzacja pracy chłodziarki Lindego. C10 - Kolokwium zaliczeniowe.
Metody oceny:
Zgodne z regulaminem Studiów w PW. Kolokwium zaliczeniowe z wiedzy przekazanej na wykładach i ćwiczeniach audytoryjnych.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Buchowski H., Elementy termodynamiki statystycznej, WNT, Warszawa 1998. 2. Gumiński K., Termodynamika procesów nieodwracalnych, PWN, Warszawa 1983. 3. Izydorczyk J., i inni: Termodynamika, statyka chemiczna, i równowagi fazowe w przykładach i zadaniach, Wyd. Politechniki Śląskiej, 2004. 4. Michałowski S., Wańkowicz K., Termodynamika procesowa, WNT, Warszawa 1999. 5. Pohorecki R., Wroński S., Kinetyka i termodynamika procesów inżynierii chemicznej, WNT, Warszawa 1979. 6. Szarawara J., Termodynamika chemiczna stosowana, WNT, Warszawa, 1997. 7. Ufnalski W., Równowagi chemiczne, WNT, Warszawa, 1995. 8. Wrzesiński Z., Termodynamika, Wyd. Politechniki Warszawskiej, 2002.
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:
-

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W01_01
Ma i potrafi wykorzystać wiedzę z matematyki i termodynamiki.
Weryfikacja: Kolokwium (W1-W10), (C1-C9).
Powiązane efekty kierunkowe: C1A_W01_01
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01
Efekt W03_04
Ma wiedzę z podstaw termodynamiki fenomenologicznej, termochemii i statyki chemicznej, faz gazowej i ciekłej, stanu krytycznego, równowag fazowych i obiegów silników spalinowych, turbin, obiegów lewo-bieżnych i nowych technik przetwarzania energii.
Weryfikacja: Kolokwium (W1-W10), (C1-C9).
Powiązane efekty kierunkowe: C1A_W03_04
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W03

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U01_01
Potrafi pozyskiwać, również w języku angielskim, dane termodynamiczne z baz danych, z Chemical Abstracts, pakietów komercyjnych, etc. oraz wykorzystywać je do obliczeń i interpretacji wyników.
Weryfikacja: Kolokwium (C4-C9).
Powiązane efekty kierunkowe: C1A_U01_01
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01
Efekt U05_01
Posiada umiejętność korzystania z dostępnej bogatej literatury naukowej i technicznej.
Weryfikacja: Kolokwium W1-W10 i C1-C9
Powiązane efekty kierunkowe: C1A_U05_01
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U05
Efekt U09_02
Potrafi rozwiązać analitycznie rózne zadania dotyczące termodynamiki, w tym opisu fazy gazowej, równowag fazowych, termochemii, równowagi chemicznej oraz przemian i obiegów termodynamicznych.
Weryfikacja: Kolokwium (W1), (C1-C4).
Powiązane efekty kierunkowe: C1A_U09_02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09