Moduł przedmiotów specjalizacyjnych A - Termodynamiczne właściwości cieczy w ich zastosowaniach

Znajomość matematyki, fizyki i chemii ze szczególnym uwzględnieniem termodynamiki na poziomie studiów licencjackich.

Przedmiot obejmuje zagadnienia dotyczące właściwości termodynamicznych cieczy i mieszanin ciekłych ze szczególnym uwzględnieniem biopaliw, cieczy jonowych oraz nanofluidów pod kątem ich zastosowania jako płynów roboczych – dodatków do paliw, płynów do wymiany i magazynowania ciepła, płynów hydraulicznych.

Wykład. Rozwój termodynamiki - rys historyczny. Potencjały termodynamiczne. Wielkości gibbsowskie i niegibbsowskie. Cząstkowe wielkości molowe i metody ich obliczania. Wielkości lewisowskie i nielewisowskie. Termodynamicznie poprawna definicja układu idealnego. Funkcje nadmiarowe vs funkcje mieszania - zastosowania. Charakterystyka stanu ciekłego: ściśliwość, lepkość, napięcie powierzchniowe, izobaryczna pojemność cieplna, przewodnictwo cieplne. Równania stanu cieczy: przykłady i wyznaczanie. Wpływ temperatury i ciśnienia na właściwości termodynamiczne układów ciekłych. Termodynamiczne modele paliw ciekłych i biopaliw. Metody wyznaczania stałych materiałowych paliw ciekłych. Termodynamiczna charakterystyka płynów roboczych - ciekłe układy do wymiany i magazynowania energii, płyny hydrauliczne. Ciecze jonowe - ich charakterystyka i zastosowania. Właściwości układów ciekłych zmodyfikowanych dodatkami nanocząstek - zastosowania.

Konwersatorium. Termodynamicznie poprawna definicja układu idealnego. Wyznaczanie następujących funkcji nadmiarowych i funkcji mieszania: objętości molowej, pojemności cieplnej, ściśliwości adiabatycznej oraz izotermicznej. Charakterystyka stanu ciekłego: ściśliwość, lepkość, napięcie powierzchniowe, izobaryczna pojemność cieplna, przewodnictwo cieplne, związek pVT. Metody wyznaczania stałych materiałowych cieczy roboczych – porównanie metody akustycznej i densytometrycznej. Charakterystyka ciekłych układów do wymiany i magazynowania energii oraz płynów hydraulicznych. Właściwości i zastosowania cieczy jonowych. Właściwości układów ciekłych zmodyfikowanych dodatkami nanocząstek.

1. H. Buchowski, W. Ufnalski, Podstawy termodynamiki, WNT, Warszawa, 1994.

2. H. Buchowski, W. Ufnalski, Roztwory, WNT, Warszawa, 1995.

3. J. B. Czermiński, A. Iwasiewicz, Z. Paszek, A. Sikorski, Metody statystyczne dla chemików, PWN, Warszawa, 1992.

4. J. C. R. Reis, M. J. Blandamer, M. I. Davis and G. Douhéret, The concepts of non-Gibbsian and non-Lewisian properties in chemical thermodynamics, Phys. Chem. Chem. Phys., 2001, 3, 1465.

5. G. Douhéret, M. I. Davis, J. C. R. Reis, M. J. Blandamer, Isentropic compressibilities – experimental origin and the quest for their rigorous estimation in thermodynamically ideal liquid mixtures, Chem. Phys. Chem., 2001, 2, 148.

Najnowsze publikacje naukowe dotyczące zagadnień będących przedmiotem zajęć, zamieszczone w dostępnych bazach danych.

Student potrafi podzielić funkcje termodynamiczne na gibbsowskie i niegibbsowakie, lewisowskie i nielewisowskie, potrafi obliczyć w termodynamicznie poprawny sposób wszystkie funkcje nadmiarowe. Student potrafi scharakteryzować stan ciekły. Student potrafi wskazać i opisać wielkości termodynamiczne użyteczne z punktu widzenia zastosowania cieczy jako płynów do magazynowania przekazywania i magazynowania ciepła, płynów hydraulicznych. Student potrafi podać i opisać właściwości termodynamiczne paliw i biopaliw, cieczy jonowych, nanopłynów istotne z punktu widzenia ich zastosowań.

Sposób ustalania oceny końcowej modułu:

średnia arytmetyczna ocen z egzaminu i konwersatorium.

Egzamin ustny: Ocena bardzo dobra - student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki, nie popełnia błędów;

Ocena dobra plus - student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki, popełnia nieliczne błędy, które nie wynikają z braków merytorycznych;

Ocena dobra - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych oraz rozwiązuje z pomocą egzaminatora zagadnienia problemowe, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki popełniając nieliczne błędy;

Ocena dostateczna plus - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki popełniając przy tym błędy;

Ocena dostateczna - student rozumie i potrafi wyjaśnić podstawowe pojęcia i prawa, z pomocą egzaminatora wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych;

Ocena niedostateczna - student nie rozumie i nie potrafi wyjaśnić podstawowych pojęć i praw.

Egzamin ustny. Student losuje zestaw trzech pytań. W zestawie znajduje się jedno pytanie problemowe, jedno pytanie sprawdzające umiejętność wykorzystania wiedzy do rozwiązywania zagadnień typowych oraz jedno pytanie dotyczące podstawowych pojęć i praw. Na przygotowanie ma 15 minut. W tym czasie część odpowiedzi może zamieścić na kartce. Odpowiedź ustna trwa od 15 do 20 minut. Polega na odpowiedzi na wylosowane pytania i dyskusji z egzaminatorem. Konwersatorium:

Prezentacje multimedialne.

Student przygotowuje prezentację kierując się kryterium merytorycznym (realizacja tematu) oraz formy przekazu (kompozycja obrazu, język i styl, wykorzystanie czasu).

Ocena bardzo dobra – rozległa znajomość tematu, zrozumienie wszystkich kwestii z nim związanych, właściwa selekcja materiału, wnikliwa jego interpretacja, własne wnioski, właściwe wykorzystanie materiału pomocniczego, odpowiednia terminologia i pojęcia, wypowiedź planowa i zorganizowana (konstrukcja logiczna, dyskursywna), zachowanie proporcji między wstępem, rozwinięciem i zakończeniem, idealne zaplanowanie i wykorzystanie czasu, poprawne merytorycznie odpowiedzi, żywe uczestnictwo w rozmowie, prezentacja multimedialna przygotowana perfekcyjnie pod względem formy , z zastosowaniem różnorodnych środków wyrazu (wykresy, rysunki, teksty, komentarze, animacje, ...);

Ocena dobra plus - znajomość tematu, zrozumienie wszystkich kwestii z nim związanych, właściwa selekcja materiału i jego interpretacja, własne wnioski, właściwe wykorzystanie materiału pomocniczego, odpowiednia terminologia i pojęcia, wypowiedź planowa i zorganizowana, zachowanie proporcji między wstępem, rozwinięciem i zakończeniem, idealne zaplanowanie i wykorzystanie czasu, poprawne merytorycznie odpowiedzi, prezentacja multimedialna przygotowana perfekcyjnie pod względem formy, z zastosowaniem różnorodnych środków wyrazu (wykresy, rysunki, teksty, komentarze, animacje, ...);

Ocena dobra - zrozumienie tematu i pełna jego realizacja, prowadząca do pogłębionego wnioskowania, przestrzeganie zasad poprawnego mówienia, odpowiednia terminologia, właściwe wykorzystanie czasu, formułowanie poprawnych merytorycznie odpowiedzi, prezentacja multimedialna przygotowana poprawnie pod względem formy , z zastosowaniem różnorodnych środków wyrazu (wykresy, rysunki, teksty, komentarze, animacje, ...);

Ocena dostateczna plus - zrozumienie omawianego tematu i niepełna jego realizacja, przywołanie podstawowych kontekstów (z literatury), częściowo udana argumentacja, wypowiedź na ogół uporządkowana i spójna, dążenie do zamknięcia całości wnioskiem uogólniającym, panowanie nad czasem, formułowanie na ogół poprawnych merytorycznie odpowiedzi, prezentacja multimedialna przygotowana poprawnie pod względem formy , z zastosowaniem wybranych środków wyrazu (wykresy, rysunki, teksty, komentarze, animacje, ...);

Ocena dostateczna - omówienie tematu w sposób niepogłębiony, odtwórczy, liczne błędy w mówieniu, ale zachowana komunikatywność języka, ubogie słownictwo i terminologia, niepełne rozumienie pytań, podjęcie rozmowy, odpowiedzi częściowo nie na temat, prezentacja multimedialna przygotowana poprawnie pod względem formy;

Ocena niedostateczna - student nie realizuje tematu na żadnym poziomie.

Student przygotowuje w ramach pracy własnej prezentację multimedialną oraz wypowiedź na 10 minut. W trakcie zajęć seminaryjnych przedstawia prezentację multimedialną oraz ją szczegółowo omawia. Student przygotowuje jedną prezentację w ramach zajęć.

Odpowiedź ustna

Ocena bardzo dobra - student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki, nie popełnia błędów;

Ocena dobra plus - student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki, popełnia nieliczne błędy, które nie wynikają z braków merytorycznych;

Ocena dobra - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych oraz rozwiązuje z pomocą egzaminatora zagadnienia problemowe, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki popełniając nieliczne błędy;

Ocena dostateczna plus - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki popełniając przy tym błędy;

Ocena dostateczna - student rozumie i potrafi wyjaśnić podstawowe pojęcia i prawa, z pomocą prowadzącego zajęcia wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych;

Ocena niedostateczna - student nie rozumie i nie potrafi wyjaśnić podstawowych pojęć i praw.

Student losuje zestaw trzech pytań. W zestawie znajduje się jedno pytanie problemowe, jedno pytanie sprawdzające umiejętność wykorzystania wiedzy do rozwiązywania zagadnień typowych oraz jedno pytanie dotyczące podstawowych pojęć i praw. Na przygotowanie ma 15 minut. W tym czasie część odpowiedzi może zamieścić na kartce. Odpowiedź ustna trwa od 15 do 20 minut. Polega na odpowiedzi na wylosowane pytania i dyskusji z prowadzącym zajęcia.