Kursplan för Teknisk termodynamik

Technical Thermodynamics

Kursplan

  • 5 högskolepoäng
  • Kurskod: 1FA527
  • Utbildningsnivå: Grundnivå
  • Huvudområde(n) och successiv fördjupning: Fysik G1F, Teknik G1F

    Huvudområde(n) och successiv fördjupning

    Koden visar kursens utbildningsnivå och fördjupning i förhållande till andra kurser inom huvudområdet och examensfordringarna för generella examina:

    Grundnivå
    G1N: har endast gymnasiala förkunskapskrav
    G1F: har mindre än 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    G1E: innehåller särskilt utformat examensarbete för högskoleexamen
    G2F: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    G2E: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav, innehåller examensarbete för kandidatexamen
    GXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras.

    Avancerad nivå
    A1N: har endast kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    A1F: har kurs/er på avancerad nivå som förkunskapskrav
    A1E: innehåller examensarbete för magisterexamen
    A2E: innehåller examensarbete för masterexamen
    AXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras.

  • Betygsskala: Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)
  • Inrättad: 2009-05-12
  • Inrättad av: Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden
  • Reviderad: 2018-08-30
  • Reviderad av: Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden
  • Gäller från: vecka 30, 2019
  • Behörighet: Envariabelanalys, Flervariabelanalys, Beräkningsvetenskap I (med MATLAB), Mekanik I eller motsvarande. Elektromagnetism I eller motsvarande rekommenderas.
  • Ansvarig institution: Institutionen för fysik och astronomi

Mål

Efter godkänd kurs skall studenten kunna:

  • beskriva och tillämpa begreppen arbete, värme, inre energi, entropi, temperatur, termodynamiska observabler.
  • beskriva och tillämpa termodynamikens huvudsatser och tillståndsbeskrivnigar.
  • använda experimentella metoder för att undersöka termodynamiska samband.
  • beskriva utformningen av vanliga värmetekniska maskiner.
  • analysera kretsprocessers teoretiska funktion och använda dem i praktiska tillämpningar.
  • beräkna verkningsgrader för värmemotorer och värmepumpar
  • beräkna värmeledning och värmestrålning i olika geometrier.
  • genomföra grundläggande värmetekniska beräkningar i MATLAB
  • presentera konkreta exempel på tillämpningar av kursens innehåll muntligt.

Innehåll

Energiöverföring och energianalys av öppna och slutna system. Rena substanser och fasövergångar samt hur dessa beskrivs genom relationer mellan tillståndsvariabler.
Tillståndsekvationer inklusive ideala gaslagen, tillståndsdiagram och tillståndstabeller samt hur dessa används i beräkningar för olika tillämpningar. Användning av tekniska diagram som Mollier- och Ts-diagram.
Klassisk kinetisk gasteori. Maxwells hastighetsfördelning. Specifik värme.
Värmeledning i olika geometrier, konvektion, värmestrålning. Stefan-Boltzmanns och Wiens lagar.
Termodynamikens huvudsatser och deras betydelser.
Carnotcykeln för värmemotor och värmepump/kylmaskin. Kretsprocessers verkningsgrad. Tekniskt arbete.
Begreppet entropi utifrån kretsprocesser och Boltzmanns entropiformel.
Kolvmaskiner och gascykler, inklusive Otto,- Diesel-, och Braytoncykeln.
Ideala ångcykler (Rankinecykeln) med värmeväxlare, ånggenerator, turbin och kondensor.
Isentropa processer och isentrop verkningsgrad samt hur man räknar på detta i tekniska sammanhang.
Framtagning av observabler ur tillståndsekvationer genom omskrivning och integrering av partiella derivator. Maxwells relationer.
Ämnesintegrerad kommunikationsträning.

Undervisning

Föreläsningar, lektioner, laborationer. Handledning vid inlämningsuppgifter. Seminarium. Studiebesök till värmeteknisk anläggning eller gästföreläsning.

Examination

Inlämningsuppgifter i MATLAB (2 hp). Laborationer som examineras med muntlig presentation i seminarieform (1 hp). Skriftlig tentamen (2 hp). Muntlig examination för högre betyg.
 
Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från det angivna examinationssättet och medge att en enskild student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan t ex vara besked om särskilt pedagogiskt stöd från universitetets samordnare för studenter med funktionsnedsättning.

Litteratur

Litteraturlista

Gäller från: vecka 30, 2019

  • Çengel, Yunus A.; Boles, Michael A. Thermodynamics : an engineering approach

    7. ed in SI Units: Singapore: McGraw-Hill, cop. 2011

    8e upplagan av boken används på kursen

    Se bibliotekets söktjänst

    Obligatorisk