Course syllabus

Kurs-PM

KVM091 Termodynamik LP1 HT19 (7,5 hp)

Uppdaterad 20-08-18

Kursen ges av: Institutionen för Kemi och Kemiteknik samt Institutionen för Rymd-, Geo-, och Miljövetenskap

COVID-19

På grund av COVID-19 kommer årets kurs i Termodynamik för K och KF i huvudsak att ges på distans. Undantaget är kursens fyra laborationer. Nedan ges information om hur vi tänker oss kursupplägget men vi kommer att arbeta för att vara flexibla och lösa eventuella problem under vägen. Vi tror att precis som vid vanlig undervisning är det viktigaste för ert lärande att ni lägger tid på att förstå de olika koncept som presenteras och att vi får till en bra interaktion mellan lärare och studenter. Båda dessa saker är mer utmanande på distans och kommer att kräva mer egenansvar av er. Vi förstår att det är svårare och kommer att hjälpa till så mycket vi kan.

Se under Kursmoment nedan för hur de olika kursmomenten är tänkta att ges. OBS! För laborationsarbete på campus gäller:

• Kom aldrig till en campus om du känner dig det minsta förkyld eller har andra symtom
• Vi kommer att lösa problem med sjukfrånvaro på de obligatoriska labmomenten med extratillfällen och distansuppgifter.
• Du måste ha med din egen labrock för att få laborera – av smittskyddsskäl finns det inga att rockar låna.

För allmän information om förhållningssätt på Chalmers pga av situationen med COVID-19 se här:
https://www.chalmers.se/sv/nyheter/info/Sidor/default.aspx 

Kontaktuppgifter

Per Lincoln (Kursansvarig, Examinator) - lincoln@chalmers.se

Fredrik Normann (Föreläsare) - normann@chalmers.se

Jakob Johansson (Lärare) - jakobjo@chalmers.se

Ivana Stanicic (Lärare) - stanicic@chalmers.se

Elin Sundin (Lärare) - elin.sundin@chalmers.se

Rasmus Ringström (Lärare) - rasmusr@chalmers.se

Kursens syfte

Kursens syfte  är att

• utgående från första årets kemikurs ge en teoretisk grund för och övning i användning av termodynamiska verktyg och modeller.
• ge den termodynamiska grunden för analys och beskrivning av kemi- och energitekniska processer.

Schema

UPPDATERA LÄNK NÄR TILLGÄNGLIG

TimeEdit

Kurslitteratur

Kursbok:
EL: Elliott-Lira: Introductory Chemical Engineering Thermodynamics, 2^nded. (Finns på Cremona)

Referensmaterial:
AJ: Atkins, L. Jones, Chemical Principles, Freeman&Co (Kursbok första årets kemikurs. Finns på Cremona)

Tabellsamling:
Kursen använder Elliott-Lira som tabellsamling. 

Övrigt material (tillgängligt på kurssidan):
Laborationshandledningar
Häfte med övningsuppgifter.
Kompletterande föreläsningsmaterial
Projektuppgifter
Lösningsförslag till utvalda uppgifter
Video på föreläsningar och demonstrationdräkningar

Kursens upplägg

Kursen Termodynamik tar upp och bygger vidare på den termodynamik som introducerades i första årets stora kemikurs, och vill visa på hur användbar en termodynamisk utgångspunkt är för ingenjören och kemisten. Termodynamiken sätter upp lagar för energiomvandlingar, och är därmed grundläggande för det mesta som händer på vårt jordklot. Under denna kurs kommer du att erövra ett antal begrepp och beräkningsmässiga verktyg som gör dig redo att förstå och ta dig an samtidens och framtidens stora utmaningar.

Som en röd tråd i kursen ligger system där vätskors och gasers (det vill säga fluiders) termodynamik är viktig. Vi går igenom grunderna för energi, entropi och materialbalansering i olika typer av system, och visar hur sammansatta processer och system (t.ex. motorer eller kylskåp) byggs upp av enklare. En rad metoder kommer att användas för att approximera och beräkna fluidernas termodynamiska egenskaper, från interpolering av experimentella data till idealgaslagen, och inte minst utvecklingar av van der Waals geniala kubiska tillståndsekvation, liksom grunderna för hur blandningars termodynamiska egenskaper kan beräknas.

Kursen är i hög grad uppbyggd kring boken "Elliott-Lira: Introductory Chemical Engineering Thermodynamics". 

Kursmoment

Kursen består som vanligt av Föreläsningar - som förtydligar, kompletterar och belyser innehållet i kurslitteraturen samt ger stöd för problemlösningen -, Räkneövningar där problem demonstreras, övas och handleds, en Projektuppgift där termodynamiken tillämpas på en större och mer komplex uppgift sam fyra Laborationer där termodynamiken praktiseras.

Föreläsningarna (16st) ges digitalt. Föreläsningarna ges antingen som Live-föreläsningar via Zoom eller som en kombination av inspelade videos med en uppföljande Live-diskussion. Live-föreläsningarna kommer att spelas in (dock inte frågor och diskussioner). Uppföljande Live-diskussioner kommer att drivas helt av frågor och ämnen som tas upp av studenterna 

Räkneövningarna ges digitalt. Demovideos med demonstrationer av lösningsgång kommer att läggas ut. Uppföljande Live-diskussion till dessa demos ges fredagar kl 10. Konsultation kring räkneövningarna ges över  Zoom måndagar kl 10-12 där det finns möjlighet att diskutera med en handledare. Utöver detta kommer det finnas möjlighet att kontakta lärare via telefon/video eller via forum/mail - Se info på Canvas. 

Projektuppgiften löses i grupper om fyra (samma grupp som för labben). Grupperna har gjorts större för att ni ska kunna diskutera och hjälpa varandra med uppgiften. Det är alla i gruppens ansvar att hela gruppen är insatt i uppgiften. Tanken är att projektet i huvudsak skall genomföras under studiopass. Studiopassen ges via  Zoom och är som en handledning av gruppen (4st torsdagar kl 8-10).  Rapporten skall lämnas in senast angivet datum genom Canvas. Ytterligare anvisningar lämnas i projektbeskrivningen som delas ut vid första projekttillfället.

Laborationskursen omfattar fyra laborationstillfällen per teknolog. Laborationen utförs av fyra personer åt gången. Tiden i labbsal är halverad jämfört med ett "vanligt" år och en del av laborationen måste förberedas innan labbsalen. Förberedelse är alltså avgörande för årets laboration. Observera att laborationerna kräver att du svarat skriftligt på en förberedande uppgift. Svaren skall registreras och godkännas i Canvas innan ditt laborationstillfället. Godkända förberedelser är en förutsättning för att få laborera. I hanteringen av godkännande på förberedande uppgift tas hänsyn till om motsvarande teori vid labtillfället ännu inte gåtts igenom på föreläsning.

Förändringar sedan förra kurstillfället

Förutom alla anpassningar till Covid-19 finns endast mindre förändringar från förra årets kurs för att anpassa nivån på visa kursmoment. 

Lärandemål

Efter fullgjord kurs ska studenten kunna:

• redogöra för och tillämpa modellen ideal gas.
• utgående från en molekylär (mikroskopisk) förståelse av entropibegreppet, kunna redogöra för varför termodynamiska processer är spontana.
• utgående från termodynamikens huvudsatser härleda samband för slutna system och använda dessa för att beräkna tillståndsändringar för fast och flytande fas, ideala och icke-ideala gaser samt för enkla fasomvandlingar.
• använda termodynamiska samband, tabeller och diagram samt termodynamikens huvudsatser för analys av och beräkning för både öppna och slutna system.
• beskriva och göra beräkningar för de enklaste varianterna av cykelprocesser för omvandling mellan arbete och värme.
• använda begreppet verkningsgrad för både cykelprocesser och enskilda komponenter.
• redogöra för begreppet tillståndsekvation och tillämpa tillståndsekvationer för beräkning av samband mellan tryck, volymitet och temperatur.
• redogöra för begreppet fasjämvikt för både rena ämnen och blandningar och kunna utföra beräkningar för enklare fasjämvikter.
• beräkna aktivitetsfaktorer för ämnen i binära blandningar utgående från experimentella data och  ändringen av termodynamiska storheter vid blandning, samt kunna använda enkla aktivitetsfaktormodeller.
• beräkna jämviktskonstanten för en kemisk reaktion utgående från termodynamiska tabelldata och utnyttja informationen för att dra slutsatser om reaktionsomsättning och sammansättning vid jämvikt.

Examination

För kursmoment tentamen: Skriftlig tentamen. För kursmoment laboration: godkänd projektuppgift och godkända laborationer.

Kursen innehåller två kursmoment: godkänd skriftlig tentamen (5,5 hp) och godkända laborationer (2 hp). På godkänd tentamen ges betyg 3, 4 eller 5 (50% av tentans innehåll krävs för godkänt, betyg 3). På inlämningsuppgifterna ges enbart betyg godkänt eller underkänt. Om kursdeltagaren efter avslutad kurs har fått underkänt på projektuppgift eller en av de fyra laborationerna, behövs endast det underkända momentet göras om för att få godkänt på kursmomentet. Deadline för alla inlämningar och returer är fredag LV9.

Tentamen planeras till måndag 26/10 kl 14:00 och tisdag 5/1  kl 08:30 (4h tenta). Tentan består huvudsakligen av räkneuppgifter men även teorifrågor. Tentamen kommer troligtvis ges som hemtenta mer information kommer närmare.

Delmomentet laboration+projekt (2,0 hp) examineras via 1) Aktivt deltagande vid laborationstillfällena och godkända laborationsredovisningar (inkluderar förberedande uppgift) och 2) Godkänd rapport från projektuppgiften. Inlämningarna sker skriftligen via Canvas. Se schema för deadlines för de obligatoriska momenten. Max två returer lämnas på de skriftliga inlämningarna. Efter LV 9 lämnas inga returer.

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan