ENERGETIKAI GÉPEK ÉS RENDSZEREK TANSZÉK. Műszaki hőtan. Szóbeli vizsgakérdések

ENERGETIKAI GÉPEK ÉS RENDSZEREK TANSZÉK Műszaki hőtan Szóbeli vizsgakérdések 2011

Ez a vizsgatétel gyűjtemény a Műszaki hőtan I. (BMEGEEN3033, BMEGEENK002 és BMEGEENLK01) Műszaki hőtan II. (BMEGEEN3034, BMEGEENK003 és BMEGEENLK02) Műszaki hőtan II. (BMEGEENAEHK) Műszaki hőtan (BMEGEENESZ0) Hőtan szigorlat (BMEGEENAEHS) tantárgyak szóbeli vizsgáin használandó Érvényes a 2011. év december hónap 12. napjától

A szóbeli vizsga rendje A Műszaki hőtan szóbeli szigorlati és vizsgakérdések kétszintűek. Az alapszintű kérdések a továbbhaladáshoz feltétlenül szükségesnek ítélt tudásanyagot kérik számon, míg az emelt szintű kérdések a tananyag további részeit. A szóbeli vizsgák rendje ennek megfelelően a következők szerint alakul. A vizsgázó a véletlenszerűen kiválasztott tétel alapszintű kérdésének (szigorlat esetén kérdéseinek) megválaszolásával kezd. Ezen kérdésnél, ill. kérdéseknél elvárás a teljes, hibátlan és folyamatos (vizsgáztatói közbeavatkozást, segítségnyújtást nem igénylő) válaszadás. A minimálisan elvárt tudásszintet a mellékelt módszertani útmutató tartalmazza. Az alapszintű kérdés(ek) megválaszolása után a vizsgázó kérheti addigi írásbeli és szóbeli vizsgán nyújtott együttes teljesítménye alapján az érdemjegy megállapítását vagy továbbléphet az emelt szintű kérdések megválaszolására. Amennyiben az alapszintű kérdések megválaszolása a vizsgáztató megítélése szerint sikertelen (a válasz lényegi része vagy részei hiányoznak, a válasz hibás, tárgyi tévedést tartalmaz, a válaszadás során többszöri vizsgáztatói beavatkozásra volt szükség stb.), úgy a vizsgát elégtelen(1) érdemjeggyel lezárja, az emelt szintű kérdések megválaszolására nincs lehetőség. A vizsgaérdemjegy/szigorlati érdemjegy megállapítása Az írásbeli vizsgán legfeljebb 110 pont, a szóbeli vizsgán 100 pont (kiemelkedő színvonalú válaszok esetén további 7+10 pont) szerezhető. A szóbeli vizsgán az alapszintű kérdés(ek) teljes és hibátlan megválaszolásával legfeljebb 40(+7), az emelt szintű kérdés(ek) teljes és hibátlan megválaszolásával pedig legfeljebb 60(+10) pont szerezhető. A vizsgaérdemjegyet az írásbeli (írásbeli vizsga alóli mentesség esetén az évközi pontszám százalékértéke) és a szóbeli vizsga pontszámainak figyelembevételével határozzuk meg az alábbi összpontszám alapján: összpontszám 0,4 írásbeli pontszám 0,6 szóbeli pontszám. Az érdemjegyek a következők: 85 pont és e felett jeles(5) 72,5 ponttól 85 pontig jó(4) 65 ponttól 72,5 pontig közepes(3) 50 ponttól 65 pontig elégséges(2) 50 pont alatt elégtelen(1). A felső ponthatár a magasabb értékű érdemjegyhez tartozik. A vizsgáztató oktató., ill. a vizsgabizottság a ponthatár ±3 pont sugarú tartományában belátása szerint dönt az érdemjegyről. Különleges szabályok A szigorlati (BMEGEENAEHS és BMEGEENESZ0) szóbeli pontozása A termodinamika és a hőközlés rész alapszintű kérdéseivel 20-20, míg az emelt szintű kérdésekkel 30-30 pont szerezhető.

TÉTELEK

I. TÉTEL TERMODINAMIKA A termodinamikai rendszer fogalma, a rendszer leírása, a rendszer és környezete közötti kölcsönhatások rendszere, a rendszer típusai. Az állapot fogalma és az állapothatározók rendszere (típusok, példák). A RANKINE-CLAUSIUS vízgőz körfolyamat felépítése és működése (kapcsolás, állapotdiagram, folyamatok és berendezések). A körfolyamat mérlegei: munka és hatásfok meghatározása. A körfolyamattal egyenértékű CARNOT-körfolyamat paramétereinek meghatározása. HŐKÖZLÉS A hősugárzás főbb jellegzetességei és matematikai leírása (a STEFAN-BOLTZMANN és a PLANCK egyenlet). A testek jellemzése hősugárzás szempontjából (a fekete, szürke és színes test értelmezése). Hőcserélők méretezése a logaritmikus közepes hőmérsékletkülönbség, valamint a BOŠNJAKOVIĆ-féle hatásosság felhasználásával. A logaritmikus közepes hőmérsékletkülönbség fizikai (matematikai) értelmezése és meghatározásának módja. A BOŠNJAKOVIĆ-féle hatásosság fizikai (matematikai) értelmezése és meghatározásának módja.

II. TÉTEL TERMODINAMIKA A termodinamikai rendszer és környezete közötti energiatranszportok és jellemzőik. A munka és a hő. A termodinamika I. főtétele nyugvó rendszerekre. A belső energia és az entalpia értelmezése. A gőz-folyadék munkaközegű hűtőkörfolyamat/hőszivattyú felépítése és működése (kapcsolás, állapotdiagram, folyamatok és berendezések). A körfolyamat mérlegei: munka és hatásosság meghatározása. A körfolyamattal egyenértékű CARNOT-körfolyamat paramétereinek meghatározása. HŐKÖZLÉS A hővezetés főbb jellegzetességei és matematikai leírása (a FOURIER egyenlet). A hőellenállás és kontakt hőellenállás értelmezése. A hőellenállásokkal értelmezett műveletek. A hőátvitel jelensége és a hőátviteli tényező értelmezése. Hőcserélőkben végbemenő folyamatok ábrázolása különféle esetekben (egyen- és ellenáramú, halmazállapot-változással járó és anélküli esetek). A hőcserélőben végbemenő hőátviteli folyamatok differenciális mérlegegyenletei egyenés ellenáramú hőcserélőkre. A BOŠNJAKOVIĆ-féle hatásosság NTU-tól és R C -től való függése egyen- és ellenáramú hőcserélők esetén (elvi megfontolások, a függvények jellegre helyes grafikonjai).

III. TÉTEL TERMODINAMIKA A körfolyamat fogalma. A termodinamika I. főtétele mozgó rendszerekre és körfolyamatokra. A rendszer teljes energiájának értelmezése. A munkaszolgáltató és munkafelvevő körfolyamat fogalma. A termikus hatásfok és a hatásosság értelmezése. A komponens, halmazállapot, fázis, szabadsági fok fogalmának értelmezése. A GIBBS-féle fázisszabály. Az egykomponensű és többfázisú közeg p-v és T-v állapotdiagramja, valamint a p-t fázisegyensúlyi diagram. A hármaspont (hármas állapot), valamint a kritikus pont (kritikus állapot) fogalma és jellemzői, további helyük az állapotdiagramokon. A GIBBS-féle fázisszabály értelmezése és alkalmazása ezekben az állapotokban. HŐKÖZLÉS A hőátadás főbb jellegzetességei és matematikai leírása (a NEWTON és a NUSSELT egyenlet). A hőátadás NUSSELT-féle alapegyenletének értelmezése és fizikai tartalma. A hővezetés általános differenciálegyenletének (HVÁDE) származtatása, az egyenlet fizikai tartalma, kapcsolata a termodinamika főtételeivel. A HVÁDE megoldásának lehetőségei: az alapmegoldások. Az alapmegoldás fogalma, típusai. A hibafüggvény mint alapmegoldás: alkalmazhatóság.

IV. TÉTEL TERMODINAMIKA A termodinamika II. főtétele és a főtétel jelentősége. Az irreverzibilitás fogalma és az irreverzibilis folyamatok. Az entrópia fogalma, jellemzői. A produkált és a transzportált entrópia: az entrópia forrásegyenlete. Az entrópia megváltozása a folyamatok tükrében. A BRAYTON-féle gázturbina körfolyamat felépítése és működése (kapcsolás, állapotdiagram, folyamatok és berendezések). A körfolyamat mérlegei: munka és hatásfok meghatározása. A valós körfolyamat felépítése. Az ideális (reverzibilis) körfolyamat optimális kialakítása: maximális fajlagos munkát eredményező nyomásviszony. HŐKÖZLÉS Bordák és rudak hővezetése. A borda fogalma. A borda hőmérsékleteloszlását leíró differenciálegyenlet származtatása: az elemi bordaszakasz differenciális hőmérlege. A bordahatásfok. A borda hatásfokának függése a borda egyes jellemzőitől: hossz, anyagminőség, keresztmetszet. A forrás jelensége. A forrás NUKIYAMA-féle jelleggörbéje és forrás egyes szakaszai, azok jellemzői. A buborékképződés mechanizmusa. A forrás intenzitását meghatározó jellemzők.

V. TÉTEL TERMODINAMIKA Az ideális gáz és állapotváltozásai. Az ideális gáz fogalma, matematikai leírása (állapotegyenlet). Az ideális gáz belső energiája és entalpiája. Az ideális gáz egyszerű állapotváltozásai: izochor, izobár, izotermikus és adiabatikus. Az állapotváltozások ábrázolása p V diagramban. Az egyes állapotváltozások munkája. Egy szabadon választott belsőégésű motor-körfolyamat (OTTO- vagy DIESEL-körfolyamat) felépítésének és működésének bemutatása (kapcsolás, állapotdiagram, folyamatok és berendezések). A körfolyamat mérlegei: munka és hatásfok meghatározása. A hatásfok kompresszióviszony-függésének bemutatása grafikusan, ill. levezetett összefüggéssel. HŐKÖZLÉS A hőtani (fizikai) jelenségek hasonlóságának feltételei. A hasonlósági szám (kritérium) fogalma. A hasonlóság alkalmazása az időben változó hővezetési feladatok megoldása során. A FOURIER- és a BIOT-féle hasonlósági kritérium származtatása és fizikai tartalma. A kondenzáció jelensége. A kondenzáció NUSSELT-féle leírása (lamináris filmkondenzáció). A kondenzátum film mozgását alakító erők. A lokális és az átlagos hőátadási tényező meghatározásának módja. A kodenzátum film differenciális mérlegegyenletei.

VI. TÉTEL TERMODINAMIKA Irreverzibilis folyamatok: a fojtás és a hőfokkiegyenlítődés. A folyamatok részletes bemutatása, fojtás esetén többfázisú közegre (pl. víz-vízgőz) is. A folyamatok során fellépő entrópiaprodukció meghatározása (egyenletek) és szemléltetése (állapotdiagram). Az adiabatikus állapotváltozás fogalma és részletes ismertetése. Az ideális gázra érvényes pv állandó összefüggés levezetése. κ A reverzibilis és irreverzibilis adiabatikus állapotváltozás kiterjesztése valós közegekre (pl. kétfázisú víz-vízgőz) és szemléltetése p v, valamint T s állapotdiagramban. HŐKÖZLÉS A természetes és a kényszerített áramlás összehasonlító bemutatása. A természetes és kényszerített áramlás megkülönböztetésének módja, az áramlásokat alakító erők alapján. Az áramlásokat jellemző hasonlósági számok értelmezése, szerepük a hőátadási tényező meghatározásában. A természetes és kényszerített áramlás módozatai és ezek hatása a hőátadás intenzitására. Az egyenáramú hőcserélő differenciális mérlegegyenletei. A közegek hőmérsékletváltozását leíró differenciálegyenlet levezetése. A logaritmikus közepes hőmérsékletkülönbségre vonatkozó egyenlet levezetése.

VII. TÉTEL TERMODINAMIKA A belső hatásfok fogalma. Az expanziós és a kompressziós gép belső hatásfokának értelmezése. A valós (irreverziblis) expanzió és kompresszió szemléltetése ideális gáz p v és T s diagramjában. A hatásfok és a fellépő entrópiaprodukció kiszámításának módja. Vezesse le az ideális gáz s(t, p) és s(t, v) fajlagos entrópiafüggvényeit! Részletesen ismertesse az ideális gáz hőmérséklet-entrópia diagramjának felépítését! Szemléltesse a különböző reverzibilis állapotváltozások (izobár, izoterm, izochor és adiabatikus) fajlagos hőforgalmát, munkáját, továbbá a fajlagos belső energia és a fajlagos entalpia megváltozását (elsősorban területtel és/vagy egyéb módon)! HŐKÖZLÉS Részletesen (vázlat, egyenlet és szöveges magyarázat) mutasson be legalább három, a hővezetés általános differenciálegyenletének megoldásához alkalmazható peremfeltételt! Mely egyenletből származtatható és hogyan (levezetés) a BIOT-féle hasonlósági kritérium? Az ellenáramú hőcserélő differenciális mérlegegyenletei. A közegek hőmérsékletváltozását leíró differenciálegyenlet levezetése. A logaritmikus közepes hőmérsékletkülönbségre vonatkozó egyenlet levezetése.

VIII. TÉTEL TERMODINAMIKA Mely mennyiségeket tekintünk a termodinamikában állapothatározóknak? Milyen csoportokba sorolhatók az állapothatározók és mik ezen csoportok jellegzetességei? Menynyi és milyen állapothatározóra van szükség egy rendszer egyértelmű megadásához? Mit mond ki a termodinamika 0. főtétele? Milyen kapcsolatban áll a főtétel az állapothatározókkal? Egy tetszőleges, ideális gáz munkaközegű, a vizsgáztató által megadott három állapotváltozásból álló reverzibilis körfolyamat ábrázolása különböző állapotdiagramokban! A megadott körfolyamat állapotváltozásainak, munka és hőforgalmának részletes analízise, a körfolyamat hatásfokának legegyszerűbb formában történő felírása. HŐKÖZLÉS Ismertesse a hőterjedés alapvető formáit! Milyen módon jut el a termikus energia egyik helyről a másikra az egyes hőterjedési módok során? Írja fel a hőterjedés alapvető formáit leíró alapegyenleteket és adja meg ezen egyenletek elnevezéseit is, valamint nevesítse az egyenletben előforduló mennyiségeket és adja meg mértkegységeiket! Milyen módszerek állnak rendelkezésre a két test közötti sugárzásos hőáram csökkentésére? Mik ezen módszerek jellemzői? Mutassa be, hogy a sík felületek közé helyezett további sík lemezek hogyan befolyásolják a sugárzásos hőáramot!

IX. TÉTEL TERMODINAMIKA Részletesen ismertesse a termodinamika 0., I. és II. főtételét (szövegesen és egyenlettel)! Részletesen magyarázza/értelmezze az egyes főtételek kapcsán bevezetett mennyiségeket (belső energia, entalpia, entrópia, abszolút termodinamikai hőmérséklet)! Milyen különbségek találhatók a főtételek felírása és értelmezése során eltérő (nyitott/zárt, mozgó/nyugvó) rendszerek esetén? Részletesen mutassa be a többfázisú rendszerek T s és log p h állapotdiagramjainak felépítését! Mutassa be ezen állapotdiagramokban az egyes reverzibilis állapotváltozások (izobár, izochor, izotermikus, adiabatikus), valamint a fojtás és az adiabatikus irreverzibilis kompressziós és expanzió menetét! Az egyes állapotváltozások munka és hőforgalma hogyan szemléltethető e diagramokban? HŐKÖZLÉS Mit nevezünk hősugárzás esetén színes testnek! Hogyan határozható meg a színes test által kisugárzott, ill. elnyelt hőáram az abszorbciós tényező αλ függvényének ismeretében? Hogyan helyettesíthető egyenértékű szürke sugárzóval a színes test? Oldja meg a hővezetés FOURIER-féle alapegyenletét hengeres vagy gömb alakú falra! Vázolja a falban kialakuló hőmérsékleteloszlást! Adja meg a fal hőellenállásának kiszámítására szolgáló összefüggést! Mit nevezünk a hőszigetelés kritikus méretének? A hővezető fal külső oldalán fellépő hőátadást figyelembe véve adja meg a hővezető fal kritikus méretét! Vezesse le az ezt megadó összefüggést!

X. TÉTEL TERMODINAMIKA Milyen állapotváltozások sorozatából épül fel a CARNOT-körfolyamat? Mi a CARNOTkörfolyamat jelentősége? Ábrázolja e körfolyamatot T s diagramban! Mitől és hogyan függ a CARNOT-körfolyamat termikus hatásfoka? Válaszát igazolja! Értelmezze a következő fogalmakat: fázis, komponens, halmazállapot, szabadsági fok, első- és másodrendű fázisátalakulás! Mit nevezünk kritikus, ill. hármas pontnak? Mutassa be egy egykomponensű, többfázisú rendszer p v, T v és p T állapot, ill. fázisegyensúlyi diagramjait! Mit értünk metastabil állapotú közeg alatt? Hol helyezkednek el ezek az állapotok az említett állapotdiagramokban? HŐKÖZLÉS Mely egyenletekből álló egyenletrendszert kell ahhoz megoldanunk, hogy az áramló közeg hőfokeloszlását megkapjuk? Mely fizikai mennyiségek között és milyen összefüggést állapítanak meg ezek az egyenletek? Milyen közelítéséket (BOUSSINESQ-közelítések) alkalmazunk az áramló közeg hőfokeloszlásának meghatározásakor? Milyen főbb hasonlósági számok származtathatók ezekből az egyenletekből és mi ezek fizikai tartalma? Oldja meg a hővezetés FOURIER-féle alapegyenletét hengeres vagy gömb alakú falra! Vázolja a falban kialakuló hőmérsékleteloszlást! Adja meg a fal hőellenállásának kiszámítására szolgáló összefüggést! Mit nevezünk a hőszigetelés kritikus méretének? A hővezető fal külső oldalán fellépő hőátadást figyelembe véve adja meg a hővezető fal kritikus méretét! Vezesse le az ezt megadó összefüggést!

MÓDSZERTANI ÚTMUTATÓ ALAPSZINTŰ KÖVETELMÉNYEK

MÓDSZERTANI ÉS TARTALMI ÚTMUTATÓ A MŰSZAKI HŐTAN TÁRGYCSOPORT TÁRGYAI SZÓBELI VIZSGÁINAK EGYSÉGES ÉRTÉKELÉSÉHEZ Általános elvárás, hogy a hallgató válasza (szóbeli felelete) 1. legyen folyamatos; 2. legyen gördülékeny stílusban előadott; 3. legyen tárgyi tévedéstől mentes (az első tárgyi tévedésre a vizsgáztató hívja fel a vizsgázó figyelmét és figyelmeztesse a hallgatót, hogy a következő tévedésnél a vizsga sikertelenül lezárul); 4. ne igényeljen egy-kettőnél több szakmai jellegű közbeavatkozást (a megerősítő visszajelzés, a bátorítás, a feszültségoldó, semleges témájú csevegés, a bővebb kifejtésre való felhívás stb. nem minősül ilyennek); 5. szükség esetén legyen ábrákkal, levezetésekkel gazdagított (ha a kérdés jellege ezt indokolttá teszi). A hallgatónak lehetősége van felelete előtt felkészülni, saját használatra írásban vázlatot készíteni. A felkészülés a 15 percet nem haladhatja. A vizsgáztató a hallgató írásos vázlatát az értékelés során nem veheti figyelembe! Az alapszintű kérdésre adott válaszadás a lehetőségekhez és a vizsgázó képességeihez mérten ne vegyen igénybe többet 6..10 percnél. A vizsgázató ugyanakkor vegye figyelembe a hallgató személyiségének sajátosságait (van aki igényel megerősítést, folyamatos párbeszédet, van aki ezt kifejezetten elutasítja). A vizsgázó válaszadásának végeztével a vizsgáztató kérdezze meg a vizsgázót, hogy befejezte-e. Határozott igen válasz esetén értékelje a választ és döntse el, hogy a szóbeli folytatható-e. Nemleges válasz esetén várja meg a befejezést, ill. a megengedett időtartam leteltét. Az alapszintű kérdésekre adott választ elvileg a 0..40 pont tartományban kell értékelni, azonban a kérdések jellege és a számonkért tananyag fontossága okán az értékelés a 0 értékkel vagy 35..40 tartományban történjen. A válaszra 0 pontot kell adni és a szóbeli vizsgát elégtelen(1) vizsgaeredménnyel le kell zárni, ha az alábbi feltételek közül bármelyik teljesül: a vizsgázó a második tárgyi tévedést is elkövette; a válaszból lényegi részek hiányoznak (lásd a tételenkénti minimumkövetelményeket); a válaszadás időbeli hossza az alapszintű kérdés esetén már túllépett a 15 percen és még nem érte el a teljesség meghatározott minimumszintjét. A választ a 35..40 pont közötti tartományban az alábbi szempontok alapján kell értékelni: a válaszadás stílusa (gördülékeny/akadozó); a válaszadás logikai felépítése (egymásra épülő, logikus/csapongó); az ábrák minősége. A vizsgáztató legfeljebb további 7 pontot adhat az előírt 40 ponton felül, ha a válaszadás során a hallgató a minimális szintet meghaladó ismeretről tett tanúbizonyságot. Ezt az értékelési módszert az emeltszintű kérdéseknél is alkalmazni kell, a következők figyelembevételével: két tárgyi tévedés engedélyezett (a harmadiknál a vizsga sikertelenül lezárul); három-négy szakmai jellegű segítő közbeavatkozás lehetséges; az értékelés a 0..60 pont tartományban történik; a válaszadásra legfeljebb 15 perc áll rendelkezésre, ennek letelte után a vizsgát értékeléssel le kell zárni; kiemelkedő színvonalú válasz esetén a 60 ponton felül további 10 pont adható.

Részletes minimumkövetelmények I.-T-A A termodinamikai rendszer fogalma, a rendszer leírása, a rendszer és környezete közötti kölcsönhatások rendszere, a rendszer típusai. Az állapot fogalma és az állapothatározók rendszere (típusok, példák). adjon meghatározást a termodinamikai rendszerre és környezetre; nevesítse a rendszer és környezet között elképzelhető kölcsönhatásokat (legalább négyet a következők közül: mechanikai, termikus, kémiai, villamos, mágneses, nukleáris, gravitációs) és az ezeket megengedő, ill. meggátló faltípusokat; adjon meghatározást a nyitott, zárt és megára hagyott (izolált vagy elszigetelt) rendszerre; adjon meghatározást az állapot fogalmára (a rendszer pillanatnyi anyag- és energiaeloszlása); adjon meghatározást az állapothatározóra (olyan fizikai jellemző, ami az állapot egyértékű függvénye); adjon meghatározást az extenzív és intenzív állapothatározókra és mindegyikre legalább két-két példát. I.-H-A A hősugárzás főbb jellegzetességei és matematikai leírása (a STEFAN-BOLTZMANN és a PLANCK egyenlet). A testek jellemzése hősugárzás szempontjából (a fekete, szürke és színes test értelmezése). adja meg a hőmérsékleti sugárzás jellemezőit (részletesen); írja fel és értelmezze a Stefan-Boltzmann-egyenletet; rajzolja fel a Planck-fgv. grafikonját és adjon hozzá rövid értelmező magyarázatot (görbék menete, hőm. függése, a görbe alatti terület értelmezése); adja meg az összefüggést a S-B és a P egyenlet között; adjon pontos meghatározást a fekete, a szürke és a színes testre, melynek során térjen ki az anyag és a sugárzás közötti lehetséges kölcsönhatásokra.

II.-T-A A termodinamikai rendszer és környezete közötti energiatranszportok és jellemzőik. A munka és a hő. A termodinamika I. főtétele nyugvó rendszerekre. A belső energia és az entalpia értelmezése. adjon meghatározást a munkára és a hőre (transzportmennyiség, folyamat és nem állapotjellemző, nem teljes differenciál, útfüggő); térjen ki a munkával járó kölcsönhatások (mechanikai, villamos, kémiai stb.) és a hővel járó kölcsönhatás (termikus) elkülönítésére; érzékeltesse a különbséget a fizikai és a technikai munka között (milyen rendszerhez tartozik); adja meg az I. főtétel megfogalmazásait nyitott, zárt és magára hagyott nyugvó rendszerekre; adjon meghatározást a belső energiára és az entalpiára (szöveggel vagy összefüggéssel). II.-H-A A hővezetés főbb jellegzetességei és matematikai leírása (a FOURIER egyenlet). A hőellenállás és kontakt hőellenállás értelmezése. A hőellenállásokkal értelmezett műveletek. A hőátvitel jelensége és a hőátviteli tényező értelmezése. írja le a hővezetés jelenségét, ismertesse a gázokra, folyadékokra és szilárd testekre, ezen belül a fémekre jellemző hővezetési folyamatot; írja fel és részletesen értelmezze a Fourier egyenletet (minden részét nevesítse), adja meg a negatív előjel értelmezését; adjon meghatározást a hőellenállásra (a konkrét esetre vonatkozó számítási összefüggés hibának számít), adja meg a hőell. mértékegységét; mutassa meg a sorba és párhuzamosan, ill. vegyesen kapcsolt hőellenállásokból álló rendszer eredő hőellenállásának meghatározását; ismertesse a hőátvitel (hőátadás hővezetés hőátadás) jelenségét (segédábra szükséges!); mutassa meg a kapcsolatot és a hőátvitelt jellemző eredő hőellenállás és a hőátviteli tényező között.

III.-T-A A körfolyamat fogalma. A termodinamika I. főtétele mozgó rendszerekre és körfolyamatokra. A rendszer teljes energiájának értelmezése. A munkaszolgáltató és munkafelvevő körfolyamat fogalma. A termikus hatásfok és a hatásosság értelmezése. adja meg a körfolyamat mint állapotváltozási sorozat értelmezését (állapotdiagram szükséges); írja fel az I. főtételt mozgó rendszerekre, egyúttal értelmezze a potenciális és kinetikus energiát, adja meg a teljes energia meghatározását; adja meg munkaszolgáltató és munkafelvevő körfolyamat értelmezést, készítsen vázlatot állapotdiagramban, szemléltesse a transzportmennyiségeket (reverzibilis, irreverziblis körfolyamat munkája, szemléltethetősége!) adjon meghatározást a munkaszolgáltató körfolyamat termikus hatásfokára és munkafelvevő körfolyamat hatásosságára (összefüggések!, hűtőgép és hőszivattyú!) III.-H-A A hőátadás főbb jellegzetességei és matematikai leírása (a NEWTON és a NUSSELT egyenlet). A hőátadás NUSSELT-féle alapegyenletének értelmezése és fizikai tartalma. írja le a hőátadás mint komplex hőterjedési folyamat jelenségét; ismertesse a határréteg fogalmát (termikus és hidraulikus) és a hőátadásban betöltött jelentőségét; jellemezze le a termikus és a hidraulikus határréteg, valamint a hőátadási tényező közötti kapcsolatot; írja fel és részletesen értelmezze a Newton és Nusselt egyenleteket (minden részét nevesítse), adja meg a Nusselt egyenlet fizikai értelmezését.

IV.-T-A A termodinamika II. főtétele és a főtétel jelentősége. Az irreverzibilitás fogalma és az irreverzibilis folyamatok. Az entrópia fogalma, jellemzői. A produkált és a transzportált entrópia: az entrópia forrásegyenlete. Az entrópia megváltozása a folyamatok tükrében. adja meg a II. főtétel többféle (Klevin, Planck, Caratheodory, Farkas Gyula stb.) megfogalmazását egyedi és körfolyamatra; adjon meghatározást a megfordítható és megfordíthatatlan (reverzibilis és irreverzibilis) folyamatra; nevesítsen és jellemezen legalább három önmagában irreverzibilis folyamatot (súrlódás, hőátvitel, hőfokkiegyenlítődés, fojtás, vákuumba történő expanzió, oldódás/keveredés közül) adja meg az entrópia definiáló egyenletét és mértékegységét; jellemezze az entrópiát mint állapothatározót (extenzív, nem megmaradó, közvetlenül nem mérhető) írja fel az entrópia forrásegyenletét, adjon meghatározást a produkált és a transzportált entrópiára; a rendszer és környezet összegzett entrópiaváltozásának tükrében kategorizálja a folyamatokat (reverzibilis, valós, lehetetlen). IV.-H-A Bordák és rudak hővezetése. A borda fogalma. A borda hőmérsékleteloszlását leíró differenciálegyenlet származtatása: az elemi bordaszakasz differenciális hőmérlege. A bordahatásfok. A borda hatásfokának függése a borda egyes jellemzőitől: hossz, anyagminőség, keresztmetszet. adjon meghatározást a bordára (keresztmetszetéhez képest hosszú rúd, mely jellemezhető a hossz szerinti hőm. eloszlással); írja fel a FOURIER- és a differenciális NEWTON-egyenlet felhasználásával egy elemi (dx) bordaszakasz hőmérlegét, a válasz tartalmazzon szóbeli magyarázatot; adjon meghatározást (nem számítási összefüggést!) a bordahatásfokra; szöveges magyarázattal kiegészített ábrákkal mutassa meg a borda hatásfokának függését a megadott mennyiségek közül legalább kettőre.

V.-T-A Az ideális gáz és állapotváltozásai. Az ideális gáz fogalma, matematikai leírása (állapotegyenlet). Az ideális gáz belső energiája és entalpiája. Az ideális gáz egyszerű állapotváltozásai: izochor, izobár, izotermikus és adiabatikus. Az állapotváltozások ábrázolása p V diagramban. Az egyes állapotváltozások munkája. adjon meghatározást az ideális gázra, adja meg az állapotegyenletét, (fajlagos) belső energiájának és (fajlagos) entalpiájának függvényét; jellegre helyesen, a függvényalakokat megnevezve és felírva ábrázolja a felsorolt állapotváltozásokat; minden egyes állapotváltozás esetén vezesse le a fizikai és a technikai munka kiszámítására szolgáló összefüggést; szemléltesse a fizikai és a technikai munkát területtel minden állapotváltozás esetére. V.-H-A A hőtani (fizikai) jelenségek hasonlóságának feltételei. A hasonlósági szám (kritérium) fogalma. A hasonlóság alkalmazása az időben változó hővezetési feladatok megoldása során. A FOURIER- és a BIOT-féle hasonlósági kritérium származtatása és fizikai tartalma. adja meg hasonlóság négy feltételét; adjon meghatározást a hasonlósági számra (az egyenlet dimenziótlanítása során nyert dimenziótlan mennyiségcsoport, a hasonlóság egyik feltétele ezek azonossága) adja meg a FOURIER-szám forrását (HVÁDE), kiszámításának módját (összefüggés), fizikai tartalmát (időbeli hasonlóság, dimenziótlan idő, a tárolt és a vezetéses hő aránya) adja meg a BIOT-szám forrását (III. fajú pf. egyenlet), kiszámításának módját (összefüggés), fizikai tartalmát (peremfeltételek hasonlósága, konvektív és konduktív hőtranszport viszonya)

VI.-T-A Irreverzibilis folyamatok: a fojtás és a hőfokkiegyenlítődés. A folyamatok részletes bemutatása, fojtás esetén többfázisú közegre (pl. víz-vízgőz) is. A folyamatok során fellépő entrópiaprodukció meghatározása (egyenletek) és szemléltetése (állapotdiagram). részletesen mutassa be (berendezés vázlatával, állapotdiagrammal és szöveges értelmezéssel) a fojtás a és a hőfokkiegyenlítődés folyamatát; adjon a mindennapi életből vett példákat e folyamatokra; fojtás esetén víz-vízgőz közegre mutassa be az aláhűtött és a telített víz, továbbá a nedves és a túlhevített gőz fojtása során fellépő jelenségeket; ideális gáz közeg esetére adja meg (vagy vezesse le) az entrópiaprodukció kiszámításának módját mindkét állapotváltozásra; víz-vízgőz közegre szemléltesse az entrópiaprodukciót állapotdiagramban. VI.-H-A A természetes és a kényszerített áramlás összehasonlító bemutatása. A természetes és kényszerített áramlás megkülönböztetésének módja, az áramlásokat alakító erők alapján. Az áramlásokat jellemző hasonlósági számok értelmezése, szerepük a hőátadási tényező meghatározásában. A természetes és kényszerített áramlás módozatai és ezek hatása a hőátadás intenzitására. adja meg a kétfajta áramlás jellegzetességeit és megkülönböztetésük módját; mutassa be, hogy mely áramlások esetén mely erők dominálnak; definiálja a természetes és a kényszerített áramláshoz kapcsolódó hasonlósági számokat és azok fizikai tartalmát; jellemezze a természetes (határolt/határolatlan térben történő), valamint a kényszerített (csatornában, test mellett, ill. test körül végbemenő) áramlásokat; röviden utaljon a határréteg szerepére (különös tekintettel a természetes áramlásra); mutassa be, hogy a geometriai és hőmérsékleti körülmények hogyan befolyásolják a hőátadás intenzitását (a hőátadási tényező nagyságát).

VII.-T-A A belső hatásfok fogalma. Az expanziós és a kompressziós gép belső hatásfokának értelmezése. A valós (irreverziblis) expanzió és kompresszió szemléltetése ideális gáz p v és T s diagramjában. A hatásfok és a fellépő entrópiaprodukció kiszámításának módja. adja meg a belső hatásfok értelmezését, az eltéréseket, az értelmezés módját kiemelve a körfolyamati hatásfokkal szemben; magyarázza meg, hogy a valós gépek miért nem 100% hatásfokúak, milyen folyamatok húzódnak meg a háttérben; részletesen szemléltesse és magyarázza a turbina és a kompresszor belső hatásfokát, mutasson rá a két hatásfok meghatározása közötti különbségekre; mutassa meg a kompresszorban és a turbinában fellépő entrópiaprodukció kiszámításának módját. VII.-H-A Részletesen (vázlat, egyenlet és szöveges magyarázat) mutasson be legalább három, a hővezetés általános differenciálegyenletének megoldásához alkalmazható peremfeltételt! Mely egyenletből származtatható és hogyan (levezetés) a BIOT-féle hasonlósági kritérium? részletesen mutassa be az elsőfajú (Dirichlet-), a másodfajú (Neumann-féle) és a harmadfajú, mint általánosan használt peremfeltételeket; opcionális lehetőségként bemutathatja (pluszpontért) a szilárd felületek érintkezését, a sugárzás figyelembevételét lehetővé tevő peremfeltételeket; minden peremfeltételt ábrával, differenciálegyenlettel és szöveges magyarázattal mutasson be; a harmadfajú peremfeltételt dimenziótlanítva vezesse be a Biot-féle a hasonlósági kritériumot.

VIII.-T-A Mely mennyiségeket tekintünk a termodinamikában állapothatározóknak? Milyen csoportokba sorolhatók az állapothatározók és mik ezen csoportok jellegzetességei? Mennyi és milyen állapothatározóra van szükség egy rendszer egyértelmű megadásához? Mit mond ki a termodinamika 0. főtétele? Milyen kapcsolatban áll a főtétel az állapothatározókkal? adja meg az állapothatározók (extenzív, intenzív és fajlagos extenzív), valamint az állapottól függő anyagjellemzők (fázisjellemzők) pontos meghatározását és ismérveit; térjen ki az extenzív állapothatározók additív és megmaradási tulajdonságaira és ezekre adjon példákat; adjon általános szabályt a rendszerek egyértelmű megadásához szükséges számú és típusú állapothatározókról; mutassa be a kapcsolatot az egyensúly (0. főtétel) és az intenzív állapotjelzők között; adja meg a 0. főtétel egy rendszerre és kölcsönhatásban álló rendszerekre vonatkozó megfogalmazását. VIII.-H-A Ismertesse a hőterjedés alapvető formáit! Milyen módon jut el a termikus energia egyik helyről a másikra az egyes hőterjedési módok során? Írja fel a hőterjedés alapvető formáit leíró alapegyenleteket és adja meg ezen egyenletek elnevezéseit is, valamint nevesítse az egyenletben előforduló mennyiségeket és adja meg mértkegységeiket! részletesen ismertesse a hőterjedési módokat, különös tekintettel a mikrorészecskék és mikrostruktúrák, valamint az elektromágneses hullámok szerepét illetően; elemezze a hőterjedési módokat a közvetítő közeg szükségessége szempontjából; írja fel az egyes hőterjedési módokhoz tartozó alapegyenleteket (jellemzően a hőáramra vagy hőáramsűrűségre vonatkozókat); adja meg az egyenletekben szereplő valamennyi mennyiség megnevezését és mértékegységét; végezze el a felírt egyenletek dimenzióanalízisét.

IX.-T-A Részletesen ismertesse a termodinamika 0., I. és II. főtételét (szövegesen és egyenlettel)! Részletesen magyarázza/értelmezze az egyes főtételek kapcsán bevezetett mennyiségeket (belső energia, entalpia, entrópia, abszolút termodinamikai hőmérséklet)! Milyen különbségek találhatók a főtételek felírása és értelmezése során eltérő (nyitott/zárt, mozgó/nyugvó) rendszerek esetén? rövid szöveges formában, a lényeget kiemelve adja meg a termodinamika három főtételét; amely főtételek felírhatók egyenletekkel (lényegében az I. és II.), ott a megfelelő egyenleteket is írja fel; az egyenletek felírásánál ahol szükséges különítse le a nyitott és zárt, továbbá a mozgó és nyugvó rendszereket; a felírt egyenletekben ahol szükséges szerepeltesse a mozgó rendszerekre vonatkozó mennyiségeket; adjon pontos meghatározást a kérdésben felsorolt mennyiségekre és adja meg a mértékegységeket is. IX.-H-A Mit nevezünk hősugárzás esetén színes testnek! Hogyan határozható meg a színes test által kisugárzott, ill. elnyelt hőáram az abszorbciós tényező αλ függvényének ismeretében? Hogyan helyettesíthető egyenértékű szürke sugárzóval a színes test? adjon meghatározást a színes testre, válaszát diagramokkal szemléltesse (pl. abszorbciós tényező, kisugárzott teljesítménysűrűség stb.) adjon formális összefüggést a kisugárzott és elnyelt energia meghatározásának módjára, emelje ki az eltéréseket a fekete testre vonatkozó összefüggésekhez képest, a fekete test sugárzási függvényének felhasználásával mutassa meg az egyenértékű (átlagos) abszorbciós, ill. emissziós tényező meghatározásának módját.

X.-T-A Milyen állapotváltozások sorozatából épül fel a CARNOT-körfolyamat? Mi a CARNOT-körfolyamat jelentősége? Ábrázolja e körfolyamatot T s diagramban! Mitől és hogyan függ a CARNOT-körfolyamat termikus hatásfoka? Válaszát igazolja! adja meg a körfolyamatot alkotó állapotváltozásokat azok lejátszódásának sorrendjébe; ismertesse a körfolyamat termodinamikában betöltött szerepét (összehasonlítási alap), hatásfokára vonatkozó tudnivalókat; ábrázolja a körfolyamatot felépítő állapotváltozásokat a megadott diagramban, szemléltesse a munka és hőforgalmat; vezesse le a körfolyamat hatásfokának meghatározására szolgáló összefüggést. X.-H-A Mely egyenletekből álló egyenletrendszert kell ahhoz megoldanunk, hogy az áramló közeg hőfokeloszlását megkapjuk? Mely fizikai mennyiségek között és milyen összefüggést állapítanak meg ezek az egyenletek? Milyen közelítéséket (BOUSSINESQ-közelítések) alkalmazunk az áramló közeg hőfokeloszlásának meghatározásakor? Milyen főbb hasonlósági számok származtathatók ezekből az egyenletekből és mi ezek fizikai tartalma? nevesítse a szükséges egyenleteket és adja meg azok fizikai tartalmát (mely természeti [megmaradási] törvényt fejezik ki; az egyes egyenletek kapcsán részletezze a fontosabb információkat (pl. a NAVIER-STOKESegyenlet esetén azt, hogy milyen erőket vesz figyelembe); a közelítések közül legalább négyet említsen meg; a levezethető hasonlósági számok közül legalább hármat említsen névvel és hozzá kapcsolódó fizikai tartalommal a származási egyenletet is megemlítve.