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:
|
