Де 1-2. Термодинамические процессы в газах, парах и смесях газов

1-1-1

Основные понятия термодинамики

знать: понятие термодинамического и обратимого процессов, термические и калорические параметры состояния, формулы определения избыточного и вакууметрического давлений, уравнение состояния идеального газа (в общем виде и для1 кг, 1 кмоля, массы m)

уметь:: вычислять абсолютное, избыточное, вакууметрическое давление, газовую постоянную кислорода, водорода

1-1-2

Основные величины термодинамики

знать: понятие внутренней энергии реального газа, формула определения удельной работы изменения объема газа в закрытой системе и ее графическое отображение, понятие теплоемкости и удельной теплоемкости газа, понятия энтальпии и энтропии газа

уметь: интерпретировать графические зависимости теплоты, теплоемкости, удельной теплоемкости, внутренней энергии газа, изменение температуры тела

1-1-3

Первый закон термодинамики

знать: уравнение первого закона термодинамики в общем виде и для различных газовых процессов (для цикла, изохорного, изобарного, изотермического, адиабатного процессов)

уметь: вычислять значения параметров газа в зависимости от его состояния (работу, внутреннюю энергию, теплоту)

1-1-4

Второй закон термодинамики

знать: определение второго закона термодинамики, его аналитическое выражение, формулу определения термического КПД цикла тепловых машин, определение цикла Карно и термического КПД цикла Карно

уметь: вычислять термический КПД цикла тепловых машин по параметрам рабочего тела тепловой машины, интерпретировать графические зависимости термического КПД цикла тепловых машин от вида цикла и параметров рабочего тела тепловой машины

ДЕ 1-4. Теплопроводность

1-4-1

Основные понятия теории теплопроводности

знать: понятие теплопроводности, изотермической поверхности, градиента температуры, уравнение нестационарного температурного поля в общем виде, формы передачи теплоты в чистых металлах и жидкостях

уметь: интерпретировать графические зависимости значений параметров теплопроводности (изотерм)

1-4-2

Закон Фурье

знать: понятие теплового потока и его направленности, плотности теплового потока и ее размерности, закон и уравнение Фурье о плотности теплового потока, зависимость теплопроводности газов и чистых металлов от градиента их температуры

уметь: различать вещества (сталь, асбест, вода, воздух) по их теплопроводности

1-4-3

Дифференциальное уравнение теплопроводности

знать: дифференциальные уравнения теплопроводности при отсутствии и при наличии внутренних источников теплоты, Дифференциальные уравнения теплопроводности для стационарного температурного поля и для одномерного стационарного температурного поля, физический смысл и размерность коэффициента температуропроводности в дифференциальном уравнении теплопроводности

уметь: различать граничные условия 1-го рода как задающие температуру поверхности тела в каждой точке в любой момент времени, граничные условия 2-го рода как задающие плотность теплового потока в каждой точке поверхности тела в любой момент времени, Граничные условия 3-го рода как задающие температуру окружающей среды и распределение коэффициентов теплоотдачи тела в любой момент времени

1-4-4

Теплопроводность в телах простейшей формы

знать: уравнение плотности теплового потока, передаваемого за счет теплопроводности, в однослойной плоской стенке, формулы для вычисления термического сопротивления однослойной плоской стенки и цилиндрической стенки

уметь: вычислять плотность теплового потока через стенку, тепловой поток через стенку, термическое сопротивление стенки,теплопроводность материала плоской стенки интерпретировать графические зависимости значений параметров теплопроводности (изменения температуры) плоской и цилиндрической стенке

ДЕ 2-1. Основные понятия. Законы технической термодинамики

2-1-1

Основные понятия и определения

знать: предмет технической термодинамики и ее методы. Понятия теплоты и работы, термодинамической системы. Внутренняя энергия тела. Способы передачи энергии от одного тела к другому. Превращение теплоты в работу. Понятие рабочего тела. Водяной пар и газы как характерные представители рабочих тел. Равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые термодинамические процессы. Теплота и работа как формы передачи энергии. Графическое изображение равновесных обратимых процессов и циклов

уметь: оперировать основными понятиями технической термодинамики. Различать равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые процессы. Геометрически интерпретировать теплоту и работу расширения, изображать равновесные обратимые процессы в PV- и TS-координатах

2-1-2

Параметры состояния термодинамических систем

знать: основные параметры состояния (абсолютную температуру, удельный объем и абсолютное давление). Термическое уравнение состояния рабочего тела. Понятие идеального и реального газа. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева - Клапейрона). Газовая постоянная, универсальная газовая постоянная, их физический смысл. Понятие термодинамического процесса и кругового процесса (цикла)

уметь: вычислять абсолютное давление, удельный объем и абсолютную температуру. Определять неизвестный параметр из уравнения Менделеева-Клапейрона. Вычислять газовую постоянную. Вычислять параметры состояния идеального газа из уравнений Шарля, Гей-Люссака и Бойля-Мариотта

2-1-3

Первый закон термодинамики

знать: сущность, формулировку, аналитическое выражение первого закона термодинамики. Принцип эквивалентности теплоты и работы. Понятия «работа расширения», «располагаемая работа» и их графическое изображение. Выражение теплоты и работы через термодинамические параметры состояния. Понятия внутренней энергии и энтальпии. Внутренняя энергию как функция состояния рабочего тела, работа и теплота как функции процесса

уметь: формулировать первый закон термодинамики и записывать его в математической форме. Применять понятия «работа расширения», «располагаемая работа» и уметь дать их геометрическую интерпретацию в PV-координатах. Вычислять подводимую и отводимую теплоту, работу и изменение энтальпии

2-1-4

Второй закон термодинамики

знать: сущность, основные формулировки второго закона термодинамики и его аналитическое выражение. Прямые и обратные циклы Карно. Понятие энтропии и ее изменение в необратимых процессах. Понятия термического КПД и холодильного коэффициента. Статистическое толкование второго закона термодинамики. Понятие об эксергии

уметь: вычислять к.п.д. цикла Карно, проводить доказательство утверждения о том, что обратимый цикл Карно при выбранных температурах горячего источника теплоты и холодильника имеет наивысший термический к.п.д. среди любых других обратимых циклов. Вычислять термический к.п.д. тепловых машин, определять эксергию рабочего тела

КОДИФИКАТОР

ЭЛЕМЕНТОВ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ «ТЕПЛОТЕХНИКА» ЦИКЛА ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН ВЫСШЕГО ПРОФЕССИНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

В кодификаторе зафиксирована преемственность между содержанием дисциплины «Теплотехника» в государственных образовательных стандартах (ГОС) высшего профессионального образования (ВПО) и аттестационных педагогических измерительных материалах (АПИМ), используемых в рамках Интернет-экзамена в сфере профессионального образования. Кодификатор отражает содержание дисциплины в ГОС и содержит контролируемое содержание дисциплины, перечень контролируемых учебных элементов. Преемственность дидактических единиц, зафиксированных в кодификаторе, положена в основу содержания АПИМ единого Федерального банка заданий, используемого для проведения Интернет-экзамена в сфере профессионального образования.

Контролируемое содержание дисциплины включает код элемента содержания и наименование элемента содержания (темы задания). Первый разряд в записи кода элемента содержания указывает на номер группы заданий, связанный с объемом часов в ГОС, выделяемых на изучение дисциплины. В дисциплине «Теплотехника» предложено выделить 2 группы (1 группа – от 60 до 99 часов, 2 группа – от 100 до 155 часов). Второй разряд в записи кода элемента содержания указывает на номер дидактической единицы (раздела) дисциплины, а третий разряд в записи кода элемента содержания идентифицирует номертемы задания. Все коды элементов содержания и их наименование распределяются в предложенном порядке для каждой дидактической единицы.

Перечень контролируемых учебных элементов отражает требования к знаниям, которые студент должен приобрести в результате освоения дисциплины или отдельных ее разделов. При этом уровень сложности заданий должен быть БАЗОВЫМ, то есть, все предлагаемые задания должны контролировать обязательную подготовку студентов на уровне требований, задаваемом государственными образовательными стандартами.

Обязательным условием при этом является разработка не менее 11 заданий по каждой выбранной теме.

Требования к оформлению заданий приведены на сайте www.fepo.ru в разделе «Методическая поддержка» – «Для разработчиков АПИМ»

ДЕ 1-1. Основные понятия, величины и законы термодинамики

1-1-1

Основные понятия термодинамики

знать: понятие термодинамического и обратимого процессов, термические и калорические параметры состояния, формулы определения избыточного и вакууметрического давлений, уравнение состояния идеального газа (в общем виде и для1 кг, 1 кмоля, массы m)

уметь:: вычислять абсолютное, избыточное, вакууметрическое давление, газовую постоянную кислорода, водорода

1-1-2

Основные величины термодинамики

знать: понятие внутренней энергии реального газа, формула определения удельной работы изменения объема газа в закрытой системе и ее графическое отображение, понятие теплоемкости и удельной теплоемкости газа, понятия энтальпии и энтропии газа

уметь: интерпретировать графические зависимости теплоты, теплоемкости, удельной теплоемкости, внутренней энергии газа, изменение температуры тела

1-1-3

Первый закон термодинамики

знать: уравнение первого закона термодинамики в общем виде и для различных газовых процессов (для цикла, изохорного, изобарного, изотермического, адиабатного процессов)

уметь: вычислять значения параметров газа в зависимости от его состояния (работу, внутреннюю энергию, теплоту)

1-1-4

Второй закон термодинамики

знать: определение второго закона термодинамики, его аналитическое выражение, формулу определения термического КПД цикла тепловых машин, определение цикла Карно и термического КПД цикла Карно

уметь: вычислять термический КПД цикла тепловых машин по параметрам рабочего тела тепловой машины, интерпретировать графические зависимости термического КПД цикла тепловых машин от вида цикла и параметров рабочего тела тепловой машины

ДЕ 1-2. Термодинамические процессы в газах, парах и смесях газов

1-2-1

Основные термодинамические процессы

знать: уравнение политропного процесса, понятие теплоемкости газа в политропном процессе, значения показателя политропы, показатель политропы изохорного, изотермического, изобарного и адиабатного процессов, изохорный процесс в p-v и T – S координатах, изотермический процесс в p-v и T-S координатах, изобарный процесс в p-v координатах, адиабатный процесс в p-v и T-S координатах, уравнения изотермического и адиабатного процессов

уметь: вычислять значения параметров изохорного, изотермического, изобарного, адиабатного процессов (абсолютное давление и абсолютная температура, теплота, внутренняя энергия, работа газа)

1-2-2

Свойства и уравнения состояния реальных газов

знать: определение внутренней энергии и коэффициента сжимаемости реального газа, уравнение состояния реального газа (уравнение Ван-дер-Ваальса), определение внутренней энергии и коэффициента сжимаемости идеального газа

уметь: интерпретировать графические зависимости коэффициента сжимаемости реального газа от давления, изотермы Ван-дер-Ваальса

1-2-3

Процесс парообразования воды

знать: процесс парообразования и удельную теплоту парообразования жидкости, зависимость температуры кипения жидкости от изменения давления газа над жидкостью

уметь: интерпретировать графические зависимости параметров процесса парообразования (удельная теплота парообразования жидкости, температура кипения жидкости в процессе парообразования, изменение энтропии в процессе парообразования)

1-2-4

Смеси идеальных газов

знать: закон Дальтона, определяющий поведение газовой смеси, формула определения удельной теплоемкости смеси идеальных газов и суммы массовых долей компонентов газовой смеси, основные компоненты сухого воздуха, зависимость температуры кипения жидкости от изменения давления газа над жидкостью

уметь: вычислять давление газовой смеси, состоящей из двух компонентов, газовую постоянную смеси газов

ДЕ 1-4. Теплопроводность

1-4-1

Основные понятия теории теплопроводности

знать: понятие теплопроводности, изотермической поверхности, градиента температуры, уравнение нестационарного температурного поля в общем виде, формы передачи теплоты в чистых металлах и жидкостях

уметь: интерпретировать графические зависимости значений параметров теплопроводности (изотерм)

1-4-2

Закон Фурье

знать: понятие теплового потока и его направленности, плотности теплового потока и ее размерности, закон и уравнение Фурье о плотности теплового потока, зависимость теплопроводности газов и чистых металлов от градиента их температуры

уметь: различать вещества (сталь, асбест, вода, воздух) по их теплопроводности

1-4-3

Дифференциальное уравнение теплопроводности

знать: дифференциальные уравнения теплопроводности при отсутствии и при наличии внутренних источников теплоты, Дифференциальные уравнения теплопроводности для стационарного температурного поля и для одномерного стационарного температурного поля, физический смысл и размерность коэффициента температуропроводности в дифференциальном уравнении теплопроводности

уметь: различать граничные условия 1-го рода как задающие температуру поверхности тела в каждой точке в любой момент времени, граничные условия 2-го рода как задающие плотность теплового потока в каждой точке поверхности тела в любой момент времени, Граничные условия 3-го рода как задающие температуру окружающей среды и распределение коэффициентов теплоотдачи тела в любой момент времени

1-4-4

Теплопроводность в телах простейшей формы

знать: уравнение плотности теплового потока, передаваемого за счет теплопроводности, в однослойной плоской стенке, формулы для вычисления термического сопротивления однослойной плоской стенки и цилиндрической стенки

уметь: вычислять плотность теплового потока через стенку, тепловой поток через стенку, термическое сопротивление стенки,теплопроводность материала плоской стенки интерпретировать графические зависимости значений параметров теплопроводности (изменения температуры) плоской и цилиндрической стенке