Detail předmětu

Aplikovaná fyzika

FAST-CB001Ak. rok: 2018/2019

Pórovitá struktura látek, sorpční izotermy, hydrostatika třífázového systému, Fourierovy a Fickovy rovnice tranportu tepla a vlhkosti, kombinovaný transport tepla a vlhkosti v pórovitých stavebních materiálech, klasický Glaserův kondenzační model, zobecněný Glaserův kondenzační model v neizotermických podmínkách.

Zajišťuje ústav

Ústav fyziky (FYZ)

Výsledky učení předmětu

Studenti získávají dovednosti v následujících oblastech:
1) Pokročilejší výpočty tepelného odporu stavebních konstrukcí pro případ dvourozměrného teplotního toku.Využití analogie s elektrickými rezistancemi.
2) Řešení Fourierových rovnic vedení tepla se zahrnutím teplotně závislého součinitele tepelné vodivosti.
3) Výpočty tepelného sálání v uzavřených prostorách.
4) Pokročilejší výpočty kombinovaného přenosu tepla vedením, prouděním a sáláním.
5) Pokročilejší výpočty difúze a kondenzace vodních par ve stavebních konstrukcích.
6) Řešení zobecněných Fickových rovnic difúze v neizotermálních podmínkách.
7) Výpočty akustiky místností.

Prerekvizity

Základní znalosti fyziky, základní znalosti matematické analýzy, základní znalosti tepelné techniky budov, základní znalosti akustiky vnitřních prostor.

Korekvizity

Řešení pokročilejsích diferenciálních rovnic, výpočet komplikovanejších integrálů.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metoda vyučování tohoto předmětu je realizována v souladu s článkem 7 Studijního a zkušebního řádu Vysokého učení technického v Brně. Metoda je založena na sérii přednášek (jedna stominutová přednáška každý týden) a na laboratorním cvičení (stominutové měření každé dva týdny). Studenti musí navíc řešit jako svou domácí práci poněkud komplikovanější numerické problémy. Řešení těchto problémů jsou kontrolovány učiteli v laboratorních cvičeních.

Způsob a kritéria hodnocení

Klasifikace studentů se týká praktických a teoretických dovedností. Praktické dovednosti jsou ohodnoceny na základě provedených měření a numerických výpočtů v rámci laboratorních cvičení. Studenti jsou hodnoceni až do dvaceti úrovní. Oceňování jejich teoretických znalostí je realizováno během zkoušky, která sestává ze dvou písemných testů (esej plus 4 numerické problémy) a ústní zkoušky. Celkové hodnocení (100 úrovní) je konvertováno do šesti stupňů: A, B, C, D, E, F.

Jazyk výuky

čeština, angličtina

Pracovní stáže

ne

Osnovy výuky

1. Typy pórů, pórovitost, vzdušná vlhkost absolutní a relativní, fyzisorpce a chemisorpce.
2. Sorpční izotermy: (a) Harkinse a Juryho, (b) Langmuira, (c) Brunauera, Emmeta a Tellera (BET).
3. Třífázový systém, potenciál pórové vody, retenční čára vlhkosti.
4. Měřící metody, hystereze retenční čáry, rozbor retenčních čar.
5. Základy nerovnovážné termodynamiky.
6. Fenomenologické transportní rovnice, Fourierovy rovnice vedení tepla.
7. Nelineární teplotní profily ve stavebních konstrukcích.
8. Fickovy rovnice difúze a jejich řešení.
9. Izotermická a neizotermická difúze.
10. Nelineární tlakové profily vodní páry v konstukcích.
11. Termodifúze (Soretův jev), transport vlhkosti ve třech vlhkostních oblastech: pod-hygroskopické, hygroskopické a nad-hygroskopické.
12. Klasický a zobecněný Glaserův kondenzační model.
13. Vnitřní akustika

Cíl

1) Osvojení pokročilejších výpočetních metod tepelného odporu stavebních konstrukcí se zahrnutím teplotně závislého součinitele tepelné vodivosti.
2) Osvojení pokročilejších výpočetních metod kondenzace ve stavebních konstrukcích pomocí zobecněných neizotermálních transportních rovnic.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-P-E-SI (N) magisterský navazující

    obor S , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinný
    obor S , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinný
    obor S , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinný

  • Program N-K-C-SI (N) magisterský navazující

    obor S , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinný
    obor S , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinný

  • Program N-P-C-SI (N) magisterský navazující

    obor S , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinný

  • Program N-K-C-SI (N) magisterský navazující

    obor S , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinný

  • Program N-P-C-SI (N) magisterský navazující

    obor S , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinný
    obor S , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Typy pórů, pórovitost, vzdušná vlhkost absolutní a relativní, fyzisorpce a chemisorpce.
2. Sorpční izotermy: (a) Harkinse a Juryho, (b) Langmuira, (c) Brunauera, Emmeta a Tellera (BET).
3. Třífázový systém, potenciál pórové vody, retenční čára vlhkosti.
4. Měřící metody, hystereze retenční čáry, rozbor retenčních čar.
5. Základy nerovnovážné termodynamiky.
6. Fenomenologické transportní rovnice, Fourierovy rovnice vedení tepla.
7. Nelineární teplotní profily ve stavebních konstrukcích.
8. Fickovy rovnice difúze a jejich řešení.
9. Izotermická a neizotermická difúze.
10. Nelineární tlakové profily vodní páry v konstukcích.
11. Termodifúze (Soretův jev), transport vlhkosti ve třech vlhkostních oblastech: pod-hygroskopické, hygroskopické a nad-hygroskopické.
12. Klasický a zobecněný Glaserův kondenzační model.
13. Vnitřní akustika

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Témata a náplň laboratorních cvičení:
1. Stanovení měrné tepelné kapacity pevných látek kalorimetrem (měření)
2. Stanovení součinitele teplotní roztažnosti pevných látek (měření)
3. Stanovení měrné tepelné vodivosti cihly nestacionární metodou (měření)
4. Stanovení adiabatické Poissonovy konstanty vzduchu (měření)
5. Stanovení topného faktoru tepelného čerpadla (měření)
6. Frekvenční závislost činitele zvukové pohltivosti (měření)
7. Frekvenční analýza zvuku (měření)
8. Doba dozvuku v místnosti (měření)
9. Stanovení drsnosti lomových ploch konfokálním mikroskopem (měření)
Během celého semestru studenti řeší zadaný soubor numerických problémů a svoje výsledky průběžně odevzdávají ke kontrole učitelům, aby provedli kontrolu výsledků.