Termodynamika

Stanowi wprowadzenie i wyjaśnienie niezbędnego minimum wiadomości z termodynamiki fenomenologicznej w celu opisu zjawisk fizycznych wykorzystywanych w technice. Laboratoria umożliwiają zdobycie praktycznych umiejętności w czasie wykonywania pomiarów.

Treści kształcenia

- 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 termodynamiczna, zjawiska quasi-statyczne, proces termodynamiczny, funkcje przemiany i obieg termodynamiczny.

- 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; 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.

- Zasada Zachowania Energii: Działania termiczne, ciepło, system adiabatyczny, wymiana ciepła, przewodzenie, prawo Fouriera, równanie przewodzenia jednowymiarowego, konwekcja, prawo Newtona, konwekcja swobodna i wymuszona, przenikanie ciepła, promieniowanie termiczne, emisja i absorpcja promieniowania, wewnętrzne źródła ciepła; Działania mechaniczne, praca mechaniczna, praca granicy systemu, niemechaniczne formy pracy; I Zasada Termodynamiki; Bilans energetyczny układu przepływowego, entalpia, praca techniczna.

- Energia cieplna i entalpia: Ciepło właściwe gazów - rzeczywistych, półdoskonałych i doskonałych; związek miedzy ciepłami właściwymi; ciepło molowe gazów wg teorii kinetycznej; Przemiany gazów doskonałych: 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 efektywności obiegu.

- Procesy odwracalne i nieodwracalne, źródła nieodwracalności, praca w procesach odwracalnych i nieodwracalnych, odwracalny cykl Carnota, sprawność obiegów nieodwracalnych, jakość energii, termodynamiczna skala temperatury; II Zasada Termodynamiki: silniki cieplne – sformułowanie Kelvina-Plancka, pompy cieplne – sformułowanie Clausiusa, perpetuum mobile; 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.

- 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 carnotyzacja obiegów – obiegi: Braytona-Joule`a, Ericsona, Stirlinga; Pompy cieplne - obieg Joule`a.

- Wprowadzenie, BHP, analiza błędu pomiaru i szacowanie niepewności pomiarowej.

- Pomiar ciśnienia – sprawdzanie manometrów, cechowanie mikromanometrów.

- Pomiar temperatury – przyrządy do pomiaru temperatury, cechowanie termometrów.

- Pomiar ilości substancji - masa, objętość, objętość właściwa.

- Wyznaczanie zależności temperatury parowania wody od ciśnienia.

- Wyznaczanie wykładnika adiabaty gazów półdoskonałych.

- Indykowanie sprężarki tłokowej, analiza wykresów indykatorowych.

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

Çengel Y. A. - Introduction to Thermodynamics and Heat Transfer - McGraw-Hil, New York. - 1997

W. Pudlik - Termodynamika - Skrypt Politechniki Gdańskiej w wersji elektronicznej, Gdańsk. - 2011

Szargut J. - Termodynamika techniczna - PWN, Warszawa. - 2005

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

Praca zbior. pod red. B. Bieniasza - Termodynamika. Laboratorium - Ofic. Wyd. Pol. Rz.. - 2011

Praca zbior. pod red. T.R. Fodemskiego - Pomiary cieplne. Cz. I - WNT. - 2000

Literatura do samodzielnego studiowania

Charun H. - Podstawy Termodynamiki Technicznej. Wykłady dla nieenergetyków - Politechnika Koszalińska. - 2008

R. Smusz, J. Wilk, F. Wolańczyk - Termodynamika. Repetytorium - Ofic. Wyd. P.Rz.. - 2014

Madejski J. - Termodynamika techniczna - Oficyna Wydawnicza PRz. - 2000

Literatura uzupełniająca

Wiśniewski S. - Termodynamika techniczna - WNT. - 2012

F. Wolańczyk - Termodynamika. Przykłady i zadania - Ofic. Wyd. P.Rz.. - 2015

R. Fodemski - red. - Podstawowe pomiary cieplne - WNT Warszawa. - 2000

Szymański W., Wolańczyk F. - Termodynamika powietrza wilgotnego - Oficyna Wyd. Pol. Rzeszowskiej. - 2008

S. Ocheduszko - Termodynamika stosowana - WNT Warszawa. - 1974

Publikacje naukowe

U. Florek; P. Gil; R. Smusz; M. Szewczyk - Urządzenie do oczyszczania obiektów ruchomych, zwłaszcza do osuszania lub odladzania oraz sposób sterowania tym urządzeniem - . - 2019

M. Szewczyk - Analiza niepewności pomiarowej - OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI RZESZOWSKIEJ. - 2018

M. Szewczyk - Wyznaczanie wilgotności powietrza - OFICYNA WYDAWNICZA POLITECHNIKI RZESZOWSKIEJ. - 2018

R. Gałek; P. Gil; M. Szewczyk; F. Wolańczyk - Efficiency of micro combined heat and power unit in real conditions - . - 2018

R. Gałek; P. Gil; P. Strzelczyk; M. Szewczyk - Measurement of solar radiation properties and thermal energy of the atmosphere in Rzeszow - . - 2018

K. de Groot; A. Kucaba-Piętal; J. Meyer; P. Rzucidło; R. Smusz; M. Szewczyk - In-flight investigations of the unsteady behaviour of the boundary layer with infrared thermography - . - 2017

P. Gil; K. Kiedrzyński; M. Szewczyk - Analiza właściwości gazu ziemnego w odniesieniu do procesu technologicznego w Borg Warner - . - 2017

J. Bakunowicz; F. Boden; K. de Groot; J. Meyer; R. Meyer; P. Rzucidło; R. Smusz; M. Szewczyk; M. Szumski - Flow and structure deformation research of a composite glider in flight conditions - CURRAN ASSOCIATES. - 2016

K. de Groot; G. Kopecki; A. Kucaba-Piętal; P. Rzucidło; R. Smusz; M. Szewczyk; M. Szumski - Data Acquisition System for PW-6u in Flight Boundary Layer Mapping - EMERALD GROUP PUBLISHING LIMITED. - 2016

P. Gil; M. Szewczyk - Roczne badania eksploatacyjne parametrów monokrystalicznych modułów fotowoltaicznych w Rzeszowie - OŚRODEK INFORMACJI "TECHNIKA INSTALACYJNA W BUDOWNICTWIE". - 2015