Teknisk termodynamik
Kursplan, Grundnivå, 1FA527
- Kod
- 1FA527
- Utbildningsnivå
- Grundnivå
- Huvudområde(n) med fördjupning
- Fysik G1F, Teknik G1F
- Betygsskala
- Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)
- Fastställd av
- Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden, 17 februari 2022
- Ansvarig institution
- Institutionen för fysik och astronomi
Behörighetskrav
Envariabelanalys och Mekanik baskurs. Genomgångna kurser Flervariabelanalys, Beräkningsvetenskap I/Programmeringsteknik I.
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 eller Python
- 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 samt förberedande uppgifter innan vissa föreläsningar (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.
Litteraturlista
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2022, version 2
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2022, version 1
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2019
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2016
- Litteraturlista giltig från och med vårterminen 2013
- Litteraturlista giltig från och med vårterminen 2012
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2011
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2009