Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Elementy termodynamiki i chemii środowiska

Koordynator przedmiotu:

dr inż Dariusz Ksionek, dr hab. inż. Piotr Marcinowski

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia II stopnia

Program:

Inżynieria Środowiska

Grupa przedmiotów:

Podstawowe

Kod przedmiotu:

1110-ISCOW-MSP-1202

Semestr nominalny:

1 / rok ak. 2023/2024

Liczba punktów ECTS:

2

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

Wykład – 15 godzin, Ćwiczenia laboratoryjne – 15 godzin. Przygotowanie do zaliczenia wykładu 15 godzin. Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych 10 godzin. Przygotowanie do zaliczenia laboratorium 5 godzin. Razem - 60 godzin.

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

1

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

nie dotyczy

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład15h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium15h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Chemia, Technika cieplna, Miernictwo cieplne, Wymiana ciepła, Wymiana ciepła i masy

Limit liczby studentów:

brak

Cel przedmiotu:

Dostarczenie studentom niezbędnego zasobu wiedzy i umiejętności dotyczących: CZĘŚĆ 1: Termodynamicznych podstaw procesu spalania paliw (mechanizm reakcji spalania, przemiany chemiczne, szybkość procesu), charakterystyki rodzajów paliw i sposobów ich spalania (rodzaje płomienia, konstrukcje planików), określania składu spalin metodami analitycznymi i doświadczalnymi, obliczania wielkości emisji zanieczyszczeń do atmosfery w wyniku procesu spalania paliw (środowiskowe aspekty spalania), wykonywania bilansu gazowego kotła kondensacyjnego z pomiarem jakościowym i ilościowym spalin, określania kotłowych strat ciepła. CZĘŚĆ 2: Chemii litosfery, hydrosfery i atmosfery, obejmującej: - skład chemiczny ww. komponentów środowiska, czynniki kształtujące ten skład, przemiany substancji chemicznych - skażenia antropogeniczne środowiska – źródła zanieczyszczeń, ich stężenia w poszczególnych elementach środowiska, przemiany i mobilność w środowisku - sposoby opisu jakości poszczególnych elementów środowiska

Treści kształcenia:

CZĘŚĆ 1: Proces spalania, pojęcia podstawowe, atom cząsteczki, wolne rodniki, przemiany chemiczne, szybkość procesów chemicznych. Mechanizmy spalania paliw w fazie gazowej, utlenianie tlenków węgla, utlenianie węglowodorów, wpływ katalizatorów na proces spalania. Spalanie paliw gazowych, zapłon mieszaniny gazowej, płomień laminarny, płomień kinetyczny, palniki gazowe, spalanie paliw ciekłych, spalanie pojedynczej kropli paliwa ciekłego, struktura płomienia paliwa rozpylonego, palniki olejowe, dysze do palników olejowych. Spalanie węgla, etapy spalania cząstki węgla, płomień pyłowy, palniki pyłowe, spalanie w warstwie fluidalnej. Spalanie biomasy, mechanizm spalania drewna, słomy, współspalanie z węglem, emisja zanieczyszczeń. Środowiskowe aspekty spalania (emisja zanieczyszczeń). Skład paliw gazowych i określanie wartości opałowej i ciepła spalania mieszanin gazowych. Określanie składu spalin oraz współczynnika nadmiaru powietrza analitycznie i na podstawie wyników pomiarów. Obliczanie i pomiar emisji zanieczyszczeń CO, SO2, NOx gazu ziemnego i wybranych paliw. Emisja CO2 z paliw gazowych i porównanie wielkości emisji z paliw stałych (biomasa). Wykonanie bilansu gazowego kotła kondensacyjnego z pomiarem jakościowym i ilościowym spalin. Określenie kotłowych strat ciepła. CZĘŚĆ 2: Naturalne substancje mineralne, organiczne i gazowe wód powierzchniowych i podziemnych – pochodzenie, stężenia, przemiany (równowagi), mobilność. Twardość wody, a równowaga węglanowa. Konwencjonalne metody usuwania twardości. Procesy fizykochemiczne stosowane w uzdatnianiu wody do celów kotłowych. Rozpuszczalność gazów prostych w wodzie. Rozpuszczalność ditlenku węgla i równowaga węglanowa. Odgazowanie wody do celów kotłowych. Korozja w instalacjach grzewczych (różnice między korozją chemiczną i elektrochemiczną, model kroplowy w korozji elektrochemicznej w warunkach beztlenowych i w obecności tlenu rozpuszczonego). Ochrona przez korozją. Wskaźniki oznaczane w wodach do celów kotłowych. Skład chemiczny czystego powietrza atmosferycznego. Skażenia antropogeniczne emitowane do powietrza. Globalne skutki zanieczyszczenia powietrza – efekt cieplarniany, smog. Procesy fizykochemiczne zachodzące podczas występowania smogu klasycznego. Rodnikowy mechanizm przemian chemicznych podczas smogu fotochemicznego. Powstawanie związków o właściwościach kwasowych podczas zjawiska kwaśnych deszczy. Efekt cieplarniany - drgania oscylacyjne i oscylacyjno-rotacyjne w cząsteczkach gazów cieplarnianych. Globalne, antropogeniczne zanieczyszczenia środowiska (metale, surfaktanty, węglowodory ropopochodne, węglowodory aromatyczne, węglowodory chlorowane, pestycydy, dioksyny, ftalany i inne) – pochodzenie, występujące stężenia, przemiany, mobilność w środowisku. Substancje chemiczne pochodzenia antropogenicznego mające wpływ na jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń.

Metody oceny:

Warunki zaliczenia wykładu: Sprawdzian z części wykładowej. Warunki zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych: Na podstawie wykonanych sprawozdań i sprawdzianów z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych. Ocena zintegrowana: Średnia arytmetyczna ocen: z zaliczenia wykładu i ćwiczeń laboratoryjnych.

Egzamin:

nie

Literatura:

1. van Loo G.W., Duffy S.J. Chemia środowiska, PWN, Warszawa, 2007 2. Andrews J. i inni Wprowadzenie do chemii środowiska, WNT, Warszawa, 1999 3. Wąchalewski T. Elementy chemii środowiska, Wydawnictwo AGH, Kraków, 1997 4. Trzeciak A.M., Wstęp do chemii nieorganicznej środowiska, Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego, Wrocław, 1995 5. Gomółka E., Szaynok A., Chemia wody i powietrza, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1997 6. Zieliński S. Skażenia chemiczne w środowisku, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2000 7. Dojlido J. Chemia wód powierzchniowych, Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko, Białystok, 1995 8. Alloway B.J., Ayres D.C. Chemiczne podstawy zanieczyszczenia środowiska, PWN, Warszawa, 1999 9. Hermanowicz W. I inni, Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, Arkady, Warszawa, 1999 10. Gajkowska-Stefańska L. I inni, Laboratoryjne badania wody, ścieków i osadów ściekowych, skrypt, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1994 11. Kiedryńska L. I inni, Chemia sanitarna, Wydawnictwo SGGW, Warszawa, 2006 30. 12. E. Kociołek-Balawajder, E. Stanisławska, Chemia środowiska, Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, Wroclaw, 2012

Witryna www przedmiotu:

brak

Uwagi:

brak

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01

Ma ogólną wiedzę na temat składu chemicznego hydrosfery i atmosfery
Weryfikacja: sprawdzian pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o

Charakterystyka W02

Ma ogólną wiedzę na temat zanieczyszczeń antropogenicznych środowiska - ich źródeł, szkodliwości, rozkładu, mobilności.
Weryfikacja: sprawdzian pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o

Charakterystyka W03

Ma podstawową wiedzę na temat metod chemicznej analizy wody
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń praktycznych i kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o

Charakterystyka W04

Posiada wiedzę dotyczącą rodzajów paliw i konstrukcji palników.
Weryfikacja: sprawdzian pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W09, IS_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG.o, III.P7S_WG, P7U_W

Charakterystyka W05

Posiada wiedzę dotyczącą mechanizmów i szybkości procesów spalania.
Weryfikacja: sprawdzian pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W04, IS_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Charakterystyka W06

Posiada wiedzę dotyczącą składu spalin i rodzajów zanieczyszczeń z procesu spalania poszczególnych paliw.
Weryfikacja: sprawdzian pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W04, IS_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01

Potrafi wykonać podstawową analizę chemiczną wody. Potrafi, na podstawie wyników analizy ocenić jakość wody.
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń praktycznych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o

Charakterystyka U02

Potrafi obliczyć ciepło spalania i wartość opałową na podstawie składu paliwa. Potrafi określić skład spalin i współczynnik nadmiaru powietrza analitycznie oraz na podstawie wyników pomiarów.
Weryfikacja: sprawdzian pisemny i kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U02, IS_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o

Charakterystyka U03

Potrafi obliczyć wielkość emisji zanieczyszczeń dla różnych paliw, wykonać bilans gazowego kotła kondensacyjnego. Potrafi określić kotłowe straty ciepła.
Weryfikacja: sprawdzian pisemny, zaliczenie laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U03, IS_U06, IS_U08, IS_U10
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o, P7U_U

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01

Ma świadomość degradacji środowiska naturalnego i potrzeby przeciwdziałania
Weryfikacja: Wpisz opis
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KK

Charakterystyka K02

Ma świadomość wpływu procesu spalania paliw na emisję zanieczyszczeń do atmosfery.
Weryfikacja: Wpisz opis
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KK

Charakterystyka K03

Ma umiejętność pracy zespołowej.
Weryfikacja: Wpisz opis
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KR