  1. Цели и задачи дисциплины, ее место в системе подготовки аспиранта, требования к уровню освоения содержания дисциплины
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины Цель изучения дисциплины – Общей целью изучения является формирование у аспирантов углубленных профессиональных знаний в области термодинамических процессов подготовка к и объектам профессиональной деятельности специалиста, включающей научную и инженерную. В соответствии с общей целью непосредственной целью изучения дисциплины является формирование у аспирантов необходимого уровня знаний в области физической сущности процессов традиционной и нетрадиционных технологий.
Задачи дисциплины: Задачами изучения дисциплины являются следующие: – формирование у аспирантов умения анализировать и объяснять физические явления, исходя из общих законов и теорем фундаментальных дисциплин; – формирование у аспирантов умения и навыков в оценке параметров теплофизических процессов; – формирование у аспирантов умения и навыков в обосновании возможных путей повышения эффективности термодинамических процессов в направлении традиционных и нетрадиционных технологий. 1.2. Требования к уровню подготовки аспиранта, завершившего изучение данной дисциплины Аспиранты, завершившие изучение данной дисциплины, должны: иметь представление: о месте науки технической термодинамики в системе технических наук; о функциях науки технической термодинамики; о проблемах решаемых термодинамикой; о процессе развития термодинамических исследований в нашей стране; знать: основные законы, на которых базируется наука; важнейшие теоретико-методологические подходы к изучению технической термодинамики; особенности научных концепций ведущих отечественных ученных и научных школ, разрабатывающих данную науку; уметь: выявлять, анализировать и интерпретировать источники по термодинамике; свободно ориентироваться в дискуссионных проблемах данной науки; определять степень доказательности и обоснованности тех или иных положений научных трудов; излагать в устной и письменной форме результаты своего исследования и аргументировано отстаивать свою точку зрения в дискуссии.
1.3.Связь с предшествующими дисциплинами Курс предполагает наличие у аспирантов знаний по термодинамике в объеме программы высшего профессионального образования. 1.4.Связь с последующими дисциплинами Знания и навыки, полученные аспирантами при изучении данного курса, необходимы при подготовке и написании диссертации по специальности 01.04.14 «Теплофизика и теоретическая теплотехника».
2. Содержание дисциплины 2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах и зачетных единицах) Форма обучения (вид отчетности) 1-3 годы аспирантуры; вид отчетности – экзамен кандидатского минимума. Вид учебной работы | Объем часов / зачетных единиц | Трудоемкость изучения дисциплины | 144/ 4 | Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего) | 24/0,67 | в том числе: |
| лекции | 24/0,67 | семинары | 0 | практические занятия | 0 | Самостоятельная работа аспиранта (всего) | 120/3,33 |
2.2. Разделы дисциплины и виды занятий
| Название раздела дисциплины | Объем Часов/зачетных единиц | лекции | самостоят. работа |
| Введение. Общие проблемы термодинамики, основные направления ее развития. | 2/0,056 | 4/0,11 |
| Термодинамика и ее метод. Параметры состояния. Понятие о термодинамическом процессе. Идеальный газ. Законы идеального газа. Смеси идеальных газов. | 1/0,028 | 6/0,17 |
| Первый закон термодинамики. Теплота. Опыт Джоуля. Эквивалентность теплоты и работы. Закон сохранения и превращения энергии. Внутренняя энергия и внешняя работа. Энтальпия. Обобщенные силы и обобщенные координаты. Уравнение первого закона термодинамики. | 2/0,056 | 6/0,17 |
| Второй закон термодинамики. Циклы. Понятие термического КПД. Источники теплоты. Обратимые и необратимые процессы. Формулировка второго закона термодинамики. Цикл Карно. Теорема Карно. Термодинамическая шкала температур. Энтропия. Изменение энтропии в необратимых процессах. Объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики. Энтропия и термодинамическая вероятность | 2/0,056 | 6/0,17 |
| Дифференциальные уравнения термодинамики. Основные математические методы термодинамики. Уравнение Максвелла. Частные производные внутренней энергии и энтальпии. Теплоемкости. | 3/0,083 | 8/0,22 |
| Равновесие термодинамических систем и фазовые переходы. Гомогенные и гетерогенные термодинамические системы. Термодинамическое равновесие. Условия фазового равновесия. Фазовые переходы. Уравнение Клапейрона—Клаузиуса. Фазовые переходы при искривленных поверхностях раздела | 3/0,083 | 8/0,22 |
| Термодинамические свойства веществ. Термические и калорические свойства жидкостей. Критическая точка. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Термические и калорические свойства реальных газов и влажного воздуха. Уравнение состояния реальных газов. Термодинамические свойства веществ на линии фазовых переходов и в критической точке. Термодинамические свойства вещества в метастабильном состоянии | 2/0,056 | 8//0,22 |
| Основные термодинамические процессы. Изохорный процесс. Изобарный процесс. Изотермический процесс. Политропные процессы. Дросселирование, эффект Джоуля—Томпсона. Адиабатическое расширение реального газа в вакуум (процесс Джоуля). Процесс смешения. Процессы сжатия в компрессоре. | 2/0,056 | 8/0,22 |
| Процессы истечения газов и жидкостей. Параметры торможения. Сопло, диффузор. Полное и статическое давление. Уравнение Бернулли. Число Маха. Показатель адиабаты | 2/0,056 | 6/0,17 |
| Термодинамические циклы. Термический КПД. Эксэргия. Циклы Карно, Отто, Дизеля, Брайтона, Ренкина. Регенерация теплоты в цикле. | 2/0,056 | 6/0,17 |
| Холодильные циклы. Обратные тепловые циклы и процессы. Холодильные установки. Цикл воздушной холодильной установки. Цикл парокомпрессионной холодильной установки. Цикл пароэжекторной холодильной установки. Понятие о цикле абсорбционной холодильной установки. Цикл термоэлектрической холодильной установки. Принцип работы теплового насоса. Методы сжижения газов. | 2/0,056 | 8/0,22 |
| Основы химической термодинамики. Термохимия. Закон Гесса. Уравнения Кирхгофа. Химическое равновесие и второй закон термодинамики. Константы равновесия и степень диссоциации. Тепловой закон Нернста. | 2/0,056 | 8/0,22 |
| Итого: | 24/0,67 | 120/3,33 | 2.3. Практические (семинарские) занятия – не предусмотрены.
3. Организация текущего и промежуточного контроля знаний
3.1. Контрольные работы – не предусмотрены. 3.2. Список вопросов для промежуточного тестирования – не предусмотрено. 3.3. Самостоятельная работа Изучение учебного материала, перенесенного с аудиторных занятий на самостоятельную проработку. Выявление информационных ресурсов в научных библиотеках и сети Internet по следующим направлениям: библиография по термодинамике; публикации (в том числе электронные) источников проблемам технической термодинамики; научно-исследовательская литература по актуальным проблемам технической термодинамики. Конспектирование и реферирование первоисточников и научно-исследовательской литературы по тематическим блокам. 3.3.1. Поддержка самостоятельной работы: Список литературы и источников для обязательного прочтения. консультации руководителя и специалистов кафедры; средства мультимедийной техники и персональные компьютеры; полнотекстовые базы данных и ресурсы, доступ к которым обеспечен из кампусной сети КузГТУ, к основным из которых относятся базы электронных библиотек КузГТУ, ЭБС «Лань», ЭВС IQLIB, электронная библиотека диссертаций Российская государственная библиотека с выходом в международные и российские информационные сети, удаленные базы данных со свободным доступом через сайт библиотеки, в том числе с выходом в международные информационные сети (Open Access, OAIster, NDLTD, The National Academic, литература для инженеров Engenegr.ru, USPTO Web Patent Databases, компьютерная литература на английском языке O'Reilly), доступ к зарубежным электронным научным информационным ресурсам (научные журналы и издательства Taylor & Francis, журналы издательства Nature Publishing Group, электронная библиотека SPIE Digital Library, патентные базы данных компании Questel, журналы Оксфордского университета, журналы издательства Американского института физики).
3.3.2. Тематика рефератов – не предусмотрены.
Итоговый контроль проводится в виде экзамена кандидатского минимума.
4. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ комплект мультимедийной техники с интерактивной панелью; комплект телевизионной техники для показа учебных фильмов; программы пакета Microsoft Office. Сайт научной библиотеки КузГТУ, с доступом к электронному каталогу и полнотекстовым базам данных – URL: http://library.kuzstu.ru
5.Активные методы обучения (деловые игры, научные проекты) не предусмотрены.
6. Материальное обеспечение дисциплины
Специализированная аудитория, оснащенная компьютерами класса Pentium 4 с выходом в Интернет и в локальную сеть Кузбасского государственного технического университета, а также принтеры, сканеры и ксероксы.
7. Литература 7.1. Основная Термодинамика : в 2 ч : учеб. пособие. Ч. 2. Специальный курс./В.П.Бурдаков и др. - М.: Дрофа, 2009. - 361 с. Термодинамика: в 2 ч: учеб. пособие. Ч. 1. Основной курс./В.П.Бурдаков и др. - М.: Дрофа, 2009. - 479 с. Кириллин, В. А.Техническая термодинамика: 5-е изд., учебник для вузов./ В.А.Кириллин, В.В.Сычев, А.Е.Шейдлин – М.: МЭИ, 2008 – 496 с. ЧЗТН. Новиков, И. И. Термодинамика: учеб. пособие [для студентов физ. и техн. специальностей вузов]. -2-е изд., испр. - СПб. : Лань, 2009. - 592 с. 7.2. Дополнительная Щеголев, И.Ф.. Элементы статистической механики, термодинамики и кинетики: учеб. пособие для физ. и хим. фак. и техн. ун-тов. - 2-е изд., испр. – Долгопрудный: Интеллект, 2008. - 208 с. Леонтович, М. А.. Введение в термодинамику. Статистическая физика: учеб. пособие для студентов и аспирантов физ., физ. - техн. и инж. - техн. специальностей вузов. - 2-е изд., стер. - СПб.: Лань, 2008. - 432 с. Практикум по физической химии. Термодинамика: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению "Химия" и специальности "Химия" / под ред. Е. П. Агеева, В. В. Лунина. - М.: Академия, 2010. - 224 с. Базаров, И. П. Термодинамика: учебник для вузов. - СПб.: Лань, 2010. - 384 с. Дуров, В. А.. Термодинамическая теория растворов: учеб. пособие. - 3-е изд. – М.ЛИБРОКОМ, 2010. - 248 с. Сычев, В.В. Сложные термодинамические системы. - 5-е изд., доп. - М.: МЭИ, 2009. - 296 с. Ерохин, В. Г. Сборник задач по основам гидравлики и теплотехники: учеб. пособие. - М.: ЛИБРОКОМ, 2009. - 240 с. 8. Гончаров, С. А. Термодинамические процессы: учебник. - М.: Горная книга, 2009. - 397 с. 9. Овчинников, Ю.В. Основы технической термодинамики: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлениям 140100 "Теплоэнергетика" и 220301 "Автоматика теплоэнергетики". – Новосибирск: НГТУ, 2010. - 292 с. 10. Просанов, И. Ю.. Сборник тестовых заданий по физике: в 3 кн. Кн. 1. Механика. Молекулярная физика и основы термодинамики: сб. заданий для студентов вузов. - М.: Высшая школа, 2010. - 272 с. 11. Термодинамика: учеб. пособие. - Кемерово, 2009. - 176 с./В.В.Дырдин, и др. Техническая термодинамика и теплотехника: сб. задач / сост. Ю. О. Афанасьев, И. И. Дворовенко. - Кемерово, 2011. - 96 с.
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ за ___________/___________ учебный год
В рабочую программу курса ОД.А.03, «Техническая термодинамика», цикл ОД.А.00 «Обязательные дисциплины» основной образовательной программы подготовки аспиранта по отрасли Физико-математические науки, специальность 01.04.14 Теплофизика и теоретическая теплотехника, вносятся следующие дополнения и изменения:
|