TKP4175 - Termodynamiske metoder

Om emnet

Vurderingsordning

Vurderingsordning: Skriftlig eksamen
Karakter: Bokstavkarakterer

Vurderingsform Vekting Varighet Hjelpemidler Delkarakter
Skriftlig eksamen 100/100 4 timer C

Faglig innhold

Partiellderiverte størrelser, totalt differensial og kjederegel for derivasjon. Energifunksjoner, fundamentale relasjoner og kanoniske tilstandsvariable. Tilstandslikninger for fluider. Kjemitekniske enhetsoperasjoner. Kontrollvolumteori for kinetisk, potensiell og kjemisk energi. Likevektsbegrepet. Damp-væske likevekt. Multikomponent faselikevekt. Kjemiske likevekter i gassfase. Adiabatisk forbrenningstemperatur. Kilder for termodynamiske data med spesiell vekt på standardtilstander. Varmekraftmaskiner med ideel gass som arbeidsmedium. Entropiproduksjon. Eksergianalyse av stasjonære prosesser.

Læringsutbytte

Etter endt emne skal studentene:
- Vite om den historiske utviklingen av termodynamikkens første og andre lov.
- Se betydningen av termodynamisk metodelære i undervisning, industri og forskning.
- Forstå grenseoppgangen mellom termodynamiske tilstandsbeskrivelser og transport- eller strømningsprosesser.
- Forstå fasebegrepet anvendt på gass, væske og faste faser.
- Initiere og verifisere termodynamisk modelleringsarbeid i industri eller forskning.
- Anvende de tretten (13) mest vanlige termodynamiske tilstandsvariablene: indre energi, entalpi, Gibbs energi, Helmholtz energi , entropi, volum, moltall, temperatur, trykk, kjemisk potensial, varmekapasitet, ekspansivitet og kompressibilitet på relevante problemstillinger.
- Utlede totalt differensial for en vilkårlig termodynamisk tilstand.
- Beregne enkle likevekter og tilstandsendringer basert på en egnet termodynamisk tilstandsmodell.
- Transformere energirelaterte problemer fra en representasjon til en annen ved bruk av Legendre-transformasjon.
- Avgjøre Euler-egenskapene (skaleringsegenskapene) til termodynamiske tilstandsvariable.
- Utlede totalt differensial for en vilkårlig termodynamisk funksjon med et vilkårlig antall variable.
- Utlede masse- og energibalanser for lukket og åpent kontrollvolum med en eller flere kjemiske komponneter.
- Utlede og linearisere invertible likningssystemer for løsning av simultane reaksjonslikevekter og faselikevekter basert på enten Gibbs energi eller Helholtz energi minimalisering.
- Utlede samtlige syv (7) Legendre-trransformasjoner av indre energi.
- Beregne indre energi, entalpi, entropi, varmekapasitet og kjemisk potensial for ideelle gassblandinger ved gitt temperatur, trykk (eller volum) og sammensetning basert på tabellerte standardtilstander og enkle temperaturfunksjoner for varmekapasiteten av hver komponent.
- Beregne kjemisk likevekt for en (1) reaksjon i ideell gassfase ved gitt temperatur, trykk (eller volum) og sammensetning.
- Bestemme uavhengige reaksjoner i en multikomponent blanding ved bruk av matrisemetoder.
- Beregne tilstandsendringer for enkle prosessenheter som for eksempel: ventiler, kompressorer, blandepunkt og varmevekslere ved bruk av ideell gass, 2. viriallikning eller van der Waals likning.
- Beregne virkninsgraden av Stirling-, Ericsson-, Brayton-, Carnot-, Otto- og Rankine-maskiner med ideel gass som arbeidsmedium.
- Beregne eksergivirkningsgraden til en stasjonær prosess.

Læringsformer og aktiviteter

Kurset undervises på tradisjonelt vis med bruk av tavle og forhåndsutdelte notater. Notatene brukes til oppsummering hver dobbeltime. Det gjennomføres et illustrerende eksperiment eller beregningsdemonstrasjon hver uke. Noen av øvingene krever at studentene har kunnskap om programmering.

Obligatoriske aktiviteter

  • Øvinger

Mer om vurdering

Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Spesielle vilkår

Vurderingsmelding krever godkjent undervisningsmelding samme semester. Obligatorisk aktivitet fra tidligere semester kan godkjennes av instituttet.

Kursmateriell

T. Haug-Warberg, Den termodynamiske arbeidsboken, Kolofon forlag (2005).

Eksamensinfo

Vurderingsordning: Skriftlig eksamen

Termin Statuskode Vurderingsform Vekting Hjelpemidler Dato Tid Rom *
Vår ORD Skriftlig eksamen 100/100 C
  • * Skriftlig eksamen plasseres på rom 3 dager før eksamensdato.
Hvis mer enn ett rom er oppgitt, finner du ditt rom på Studentweb.