ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Термодинамика грунтов

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Термодинамика грунтов
Рекомендуется для направления подготовки
020700 «Геология» по магистерской программе «Грунтоведение и искусственный
литогенез»
Квалификация (степень) выпускника - магистр
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Цель освоения дисциплины «Термодинамика грунтов» - изучение грунтов и их
массивов методами термодинамики. Задача - научить студентов применять методы
термодинамики для решения различных инженерно-геологических задач при
исследовании грунтов.
1. Targets and tasks of the development of the discipline
The purpose of the development of the discipline "Thermodynamics of Soil" - the study
of soils and their methods of arrays of thermodynamics. The task - to teach students to apply the
methods of thermodynamics to solve various geotechnical problems in the study of soils.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Курс читается для магистров, обучающихся по магистерской программе
«Грунтоведение и искусственный литогенез» и относится к базовой части ОПП.
Дисциплина в структуре ООП базируется на ранее освоенных курсах.
Перечень предшествующих дисциплин: Общая геология; грунтоведение,
инженерная геодинамика; гидрогеология, геокриология, техническая мелиорация грунтов,
техногенные грунты, физико-химическая механика грунтов.
Перечень дисциплин, опирающихся на данную: дисциплины магистратуры.
2.Place of the discipline in the structure of general educational preparation (GEP):
The course is for the Masters and refers to the base of the GEP.
Discipline in the structure of the GEP based on previously mastered courses.
A list of previous disciplines: General geology, soil science, engineering geodynamics,
hydrogeology, geocryology, technical reclamation of soils, man-made soils, physical and
chemical soil mechanics.
The list of disciplines that rely on this: the master disciplines.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
Универсальные компетенции:
– способность ориентироваться в социально-экономической проблематике;
адаптироваться к новым профессиональным технологиям, социальным явлениям и
процессам, умение переоценивать накопленный опыт, анализировать собственные
достижения и перспективы самосовершенствования (ОК-2);
– обладание знаниями о предмете и объектах изучения, методах исследования,
современных концепциях, достижениях и ограничениях естественных наук: физики,
химии, биологии, наук о земле и человеке, экологии; владение основами методологии
научного познания различных уровней организации материи, пространства и времени;
умение, используя междисциплинарные системные связи наук, самостоятельно выделять
и решать основные мировоззренческие и методологические естественнонаучные и
социальные проблемы с целью планирования устойчивого развития (ОНК-1);
– способность анализировать и оценивать философские проблемы при решении
социальных и профессиональных задач (ОНК-3);
– владение методологией научных исследований в профессиональной области
(ОНК-5);
– владение фундаментальными разделами математики, необходимыми для решения
научно-исследовательских и практических задач в профессиональной области;
способность создавать математические модели типовых профессиональных задач и
интерпретировать полученные математические результаты, владение знаниями об
ограничениях и границах применимости моделей; способность использовать в
профессиональной деятельности базовые знания в области физики (ОНК-6);
– владение навыками использования программных средств и работы в
компьютерных сетях, использования ресурсов Интернет; владение основными методами,
способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ИК-3);
- способность использовать профессиональные базы данных, работать с
распределенными базами знаний (ИК-4);
– способность использовать современную вычислительную технику и
специализированное программное обеспечение в научно-исследовательской работе (ИК5);
–готовность к работе на полевых и лабораторных геологических, геофизических,
геохимических приборах, установках и оборудовании (в соответствии с профилем
подготовки) (ИК-8);
способность к творчеству, порождению инновационных идей, выдвижению
самостоятельных гипотез (СК-1);
способность к поиску, критическому анализу, обобщению и систематизации
научной информации, к постановке целей исследования и выбору оптимальных путей и
методов их достижения (СК-2);
способность к самостоятельному обучению и разработке новых методов
исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля деятельности;
к инновационной научно-образовательной деятельности (СК-3);
Общепрофессиональные компетенции:
– способность самостоятельно осуществлять сбор геологической информации,
использовать в научно-исследовательской деятельности навыки полевых и лабораторных
исследований (ПК-1);
– способность глубоко осмысливать и формировать диагностические решения
проблем геологии путем интеграции фундаментальных разделов геологии, геофизики,
геохимии, гидрогеологии и инженерной геологии, геологии горючих ископаемых,
экологической геологии и специализированных геологических знаний (ПК-2);
– способность самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований и
решать их с помощью современной аппаратуры, оборудования, информационных
технологий, с использованием новейшего отечественного и зарубежного опыта (ПК-3);
– готовность в составе научно-исследовательского коллектива участвовать в
составлении отчетов, рефератов, библиографий и обзоров по тематике научных
исследований, в подготовке докладов и публикаций (ПК-4);
– способность применять на практике методы сбора, обработки, анализа и
обобщения фондовой, полевой и лабораторной геологической информации (ПК-5);
– способность проводить геологические наблюдения и осуществлять их
документацию на объекте изучения; осуществлять привязку своих наблюдений на
местности, составлять схемы, карты, планы, разрезы геологического содержания (ПК-6);
– способность применять на практике базовые общепрофессиональные знания
теории и методов геологических исследований при решении научно-производственных
задач (ПК-7);
– умение использовать углубленные специализированные профессиональные
теоретические и практические знания для проведения научных фундаментальных и
прикладных исследований (ПК-8);
– способность к профессиональной эксплуатации современного полевого и
лабораторного оборудования и приборов (в соответствии с профессиональной
подготовкой) (ПК-9);
– готовность использовать в практической деятельности знания правовых основ
недропользования, экономики, организации и планирования геологоразведочных работ, в
том числе, с учетом принципов рационального использования природных ресурсов и
защиты окружающей среды (ПК-10);
– способность свободно и творчески пользоваться современными методами
обработки и интерпретации комплексной геологической, геофизической, геохимической,
гидрогеологической, инженерно-геологической, геокриологической, нефтегазовой и
эколого-геологической информации для решения научных и практических задач, в том
числе находящихся за пределами непосредственной сферы деятельности (ПК-11);
Профильно-специализированные компетенции:
– способность использовать профильно-специализированные знания в области
инженерной геологии и экологической геологии для решения научных и практических
задач (ПК-21);
–
способность
использовать
профильно-специализированные
знания
фундаментальных разделов физики, химии, экологии для освоения теоретических основ
инженерной и экологической геологии (ПК-22);
– способность использовать профильно-специализированные информационные
технологии для решения инженерно-геологических и эколого-геологических задач (ПК23).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
 основы термодинамики грунтов;
 методы термодинамики для изучения грунтов и процессов в них;
уметь:
 применять методы термодинамики к оценке и анализу грунтов, процессов энерго- и
массообмена в них;
владеть:
 применением
термодинамического
аппарата
к
решению
различных
задач
грунтоведения и инженерной геологии;
 специальными прикладными программами по термодинамическим расчетам.
4. Структура и содержание дисциплины «Термодинамика грунтов».
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов,
включая 13 часов лекций; 26 часов практических занятий и 69 часов – самостоятельной
работы.
Введение
Неделя семестра
1
Раздел
дисциплины
Семестр
№
п/п
2
1
Виды учебной работы,
включая самостоятельную
работу студентов
(трудоемкость в часах)
лекции семи- практ. самост.
нары заняработа
тия,
лаб.
работы
1
5
13
-
Формы текущего
контроля
успеваемости (по
неделям семестра)
Форма
промежуточной
аттестации (по
семестрам)
Методологические
основы
термодинамики
грунтов
Термодинамика
состава и
структуры
грунтов
Термодинамика
процессов
переноса в
грунтах
2-4 3
-
6
14
Сдача задач
5-6 3
-
5
14
Сдача задач
7-9 3
-
5
14
Сдача задач
5
Термодинамика
физикомеханических
процессов в
грунтах
10- 3
13
-
5
14
Сдача задач
6
Итого:
13
-
26
69
Итоговый
дифференцированный
зачет
2
3
4
13
Содержание курса
Введение
Проблема энергетики процессов геологической среды. Грунты и их массивы как
термодинамические системы.
История применения методов термодинамики в геологии. Современное состояние
применения термодинамики в инженерной геологии: методы термодинамики в
грунтоведении, технической мелиорации пород, механике грунтов, инженерной
геодинамике, региональной инженерной геологии.
Объект и задача термодинамики грунтов. Методологические основы
термодинамики грунтов. Роль и задачи термодинамики грунтов при решении
инженерных и эколого-геологических проблем. Связь термодинамики грунтов с
инженерно-геологическими
дисциплинами,
геокриологией,
гидрогеологией,
почвоведением, физической и коллоидной химией и т.д.
1.Методологические основы термодинамики грунтов
Основные понятия и определения. Термодинамическая система и геологическая
среда. Виды инженерно-геологических термодинамических систем; изолированная,
неизолированная, закрытая, открытая, гомогенная, гетерогенная. Фазы и компоненты
систем.
Количественное содержание компонентов, примеры различных
шкал
компонентов. Обобщенные координаты и обобщенные потенциалы инженерно геологических систем. Закон сохранения обобщенных координат.
Взаимодействие между объектами инженерно-геологических систем. Поля
плотностей обобщенных потенциалов;
однородное поле, неоднородное,
стационарное, нестационарное. Движущие силы процессов. Понятие обобщенной
работы. Виды работ в инженерно-геологических системах.
Законы термодинамики и их применение в инженерной геологии. Первый закон,
термодинамики. Внутренняя энергия инженерно-геологической системы. Второй
закон термодинамики. Понятие энтропии, направленность процессов в инженерно —
геологической системе. Третий закон термодинамики.
Метод термодинамических потенциалов и его применение в инженерной
геологии. Свободная энергия Гельмгольца, энтальпия, энергия
Гиббса.
Соотношения взаимности Максвелла. Условия равновесия инженерно-геологической
системы.
Основы применения теории неравновесной термодинамики в инженерной
геологии. Баланс обобщенных координат, их источники и стоки. Производство
энтропии. Линейное соотношение потоков и сил. Соотношения взаимности Онзагера.
Особенности применения термодинамики при изучении инженерно-геологических
систем разных иерархических уровней.
2. Термодинамика состава и структуры грунтов
Термодинамика фазового и компонентного состава грунтов. Термодинамика
твердых,
жидких,
газовых
фаз.
Треугольная
диаграмма
фазового состава грунта. Применение правила фаз Гиббса к грунтам;
особенности фазовых составов основных типов грунтов. Термодинамические
закономерности поверхностей раздела в грунтах.
Термодинамика воды в грунтах. Термодинамический потенциал воды в грунте.
Методы его определения. Закономерности формирования потенциала влаги в
грунтах. Термодинамика гидратации-дегидратации. Взаимосвязь фазового состава,
структуры грунтов и содержания в них энергетических форм воды.
Термодинамика
растворимости
компонентов
грунта,
газов,
твердых
компонентов. Константа равновесия растворимости. Произведение растворимости.
Математическое моделирование растворения в грунтах с помощью ЭВМ.
Термодинамика ионного обмена в грунтах. Константа обмена. Уравнения
ионного обмена. Определение направленности реакций ионного обмена в грунте.
Моделирование на основе термодинамики состава и массообмена компонентов
грунта с помощью ЭВМ.
Структура грунта, как отражение термодинамических условий его образования.
Термодинамика структурных связей. Влияние термодинамических факторов, на
процессы структурообразования.
3. Термодинамика процессов переноса в грунтах
Теплоперенос в немерзлых грунтах. Калорические и теплофизические свойства
грунтов. Температурные и тепловые поля немерзлых грунтов. Закономерности
теплопереноса. Закон теплопроводности, краевые условия. Критерии подобия в
теплопереносе. Моделирование теплообмена и методы расчёта основных параметров
тепловых процессов в грунтах с помощью ЭВМ.
Термодинамика массопереноса в грунтах. Изотермический и неизотермический
влагоперенос в ненасыщенных дисперсных грунтах. Коэффициенты влагопереноса,
влагопроводности, паропроводности, диффуззивности, термовлагопереноса и др. и
методы их определения в грунтах. Термодинамика диффузии и осмоса в грунтах.
Молекулярная термо- и бародиффузия солей. Эффективный коэффициент диффузии.
Математическое моделирование диффузионного равновесия в грунтах.
Термодинамика электропроводности и электрокинетических процессов в
грунтах. Взаимосвязь электрокинетических явлений и их характеристика на основе
неравновесной термодинамики. Электрокинетические коэффициенты и методы их
определения.
4. Термодинамика физико-механических процессов в грунтах
Термодинамика упругого и неупругого деформирования. Работа и мощность
деформирования. Методы оценки энергетических параметров деформирования.
Термодинамика одномерной сжимаемости грунтов. Термодинамика просадочности
лессов.
Термодинамика реологических процессов в грунтах. Кинетические и
термодинамические закономерности ползучёсти и релаксации. Влажностно температурно-временная аналогия. Термокинетические закономерности ползучести
грунтов.
Термодинамика прочности и разрушения. Энергетические проблемы и теории
прочности. Температурно-временная зависимость прочности. Критерии разрушения.
Термодинамические критерии прочности и методы их определения в грунтах.
Термокинетическая теория прочности грунтов. Прогноз прочности грунтов для
различных термодинамических условий.
Практические занятия
Задача 1. Анализ изменения фазового состава грунта с помощью диаграммы фазового
состава
Задача 2. Расчет и компьютерное моделирование равновесий растворимости в
грунтах.
Задача 3. Расчет и компьютерное моделирование ионного обмена в грунтах.
Задача 4. Расчеты на компьютере параметров теплопереноса в грунтах.
Задача 5. Расчет на компьютере коэффициентов диффузии ионов в грунтах.
Задача 6. Расчет и компьютерное моделирование диффузионного равновесия солей в
ненасыщенных грунтах.
Задача 7. Компьютерное моделирование влагопереноса в ненасыщенных грунтах.
Задача 8. Расчет на компьютере параметров термовлагопереноса в грунтах.
Задача 9. Расчеты на компьютере термокинетических параметров прочности грунтов
и прогноз длительной прочности.
4.The structure and content of the course
1
2
3
Introduction
Methodological
foundations of
thermodynamics
soil
Thermodynamics
of the
2
Kinds of study, including independent
work of students (labor input in hours)
Week of the semester
№
Section
discipline
Semester
Semester
Total labor discipline is 3 credit units, 108 hours, including 13 hours of lectures, 26 hours
of practical training and 69 hours - independent work.
lectures
semina
rs
1
2-4
1
3
5-6
3
indepen
dent
work
-
worksh
ops,
laborat
ory
work
5
6
-
5
14
13
14
Forms
ongoing
monitoring of
progress (by
week
semesters)
Form
intermediate
certification
(per semester)
Delivery of
training tasks
Delivery of
training tasks
4
5
6
composition and
structure of the
soil
Thermodynamics
of transport
processes in soils
The
thermodynamics
of physical and
mechanical
processes in soils
Total:
7-9
3
-
5
14
Delivery of
training tasks
1013
3
-
5
14
Delivery of
training tasks
13
13
-
26
69
Final
differentiated
credit
The course content
Introduction
The problem of energy processes of the geological environment. Primers and their files as
a thermodynamic system. The history of thermodynamics methods in geology. The current state
of application of thermodynamics in engineering geology : the methods of thermodynamics in
soil science, technical reclamation of rocks, soil mechanics, engineering geodynamics in share of
regional geology. The object and purpose of thermodynamics soils. Methodological foundations
of thermodynamics soils. The role and tasks of the thermodynamics of soil architecture,
engineering and environmental geological problems. Contact thermodynamics soils geotechnical
disciplines Geocryology, hydrogeology, soil science, physical and colloid chemistry, etc.
1.Metodologicheskie basics of thermodynamics soil
Basic concepts and definitions. Thermodynamic system and the geological environment.
Types of geotechnical thermodynamic systems, insulated, non-insulated, closed, open,
homogeneous, heterogeneous. Phase and system components. Quantification of components,
examples of the various components of scales. Generalized coordinates and generalized
potentials of geotechnical systems. The law of conservation of generalized coordinates. The
interaction between objects of geotechnical systems. Field densities of generalized potentials,
uniform field, nonuniform, stationary, non-stationary. The driving force of the process. The
notion of the work. Types of jobs in engineering and geological systems.
The laws of thermodynamics and their application in engineering geology. The first law of
thermodynamics. The internal energy of the geotechnical system. The second law of
thermodynamics. The concept of entropy and directionality of processes in engineeringgeological system. The third law of thermodynamics. The method of thermodynamic potentials
and its application in engineering geology. Helmholtz free energy, enthalpy, Gibbs energy.
Maxwell reciprocity relations. The equilibrium conditions of the geotechnical system. Basics of
applying the theory of non-equilibrium thermodynamics in engineering geology. The balance of
the generalized coordinates, their sources and sinks. The entropy production. Linear relationship
flows and forces. Onsager reciprocity relations. Features of the application of thermodynamics in
the study of engineering and geological systems at different hierarchical levels.
2. Thermodynamics of the composition and structure of the soil
Thermodynamics of phase and component of soils. Thermodynamics of solid, liquid and
gas phases. The triangular diagram phase composition of the soil. Application of the Gibbs phase
rule to the ground ; features of the phase compositions of the main types of soils.
Thermodynamic laws of interfaces in the soil.
Thermodynamics of water in soils. The thermodynamic potential of water in the soil.
Methods for its determination. Patterns of capacity building of moisture in the soil.
Thermodynamics of hydration - dehydration. The relationship of the phase composition, soil
structure and content of the forms of water energy.
Thermodynamic solubility soil components, gases or solids. The equilibrium constant
solubility. The solubility product. Mathematical modeling of dissolution in the soil with the help
of computers.
Thermodynamics of ion exchange in soils. Constant exchange. Equations ion exchange.
Determining the direction of the ion exchange reactions in the soil. Modeling based on
thermodynamics and mass transfer of soil components with a computer. The structure of the soil,
as a reflection of the thermodynamic conditions of its formation. Thermodynamics of structural
connections. The influence of thermodynamic factors on the processes of structure formation.
3. Thermodynamics of transport processes in soils
Heat transfer in non-frozen soils. Caloric and thermal properties of soils. The temperature
and thermal fields unfrozen soils. Patterns of heat transfer. Law of heat conduction, the boundary
conditions. The similarity criteria in heat transfer. Modeling of heat transfer and the methods of
calculating the basic parameters of thermal processes in the soil with the help of computers.
Thermodynamics of heat transfer in soils. Isothermal and non-isothermal moisture
transfer in unsaturated soils disperse. Coefficient of storage, hydraulic conductivity, steam
piping, diffuzzivnosti, termovlagoperenosa and others, and methods for their determination in
soils. Thermodynamics of diffusion and osmosis in soils. Molecular thermal and barodiffusion
salts. The effective diffusion coefficient. Mathematical modeling of steady-state in the ground.
Thermodynamics of the electric conductivity and electrokinetic processes in soils. The
relationship of electrokinetic phenomena and their ha ¬ tics on the basis of non-equilibrium
thermodynamics. Electrokinetic factors and methods for their determination.
4. The thermodynamics of physical and mechanical processes in soils
Thermodynamics of elastic and inelastic deformation. Work and power of deformation.
Methods of evaluating the energy of deformation parameters. Thermodynamics of a onedimensional compressibility of soils. Thermodynamics subsidence of loess.
Thermodynamics of rheological processes in soils. The kinetic and thermodynamic laws
of creep and relaxation. Humid - temperature-time analogy. Thermokinetic patterns of soil creep.
Thermodynamics of strength and fracture. Energy problems and theory of strength. Temperaturetime dependence of strength. Failure criteria. Thermodynamic strength criteria and methods for
their determination in soils. Thermo-kinetic theory of strength of soils. Prediction strength of
soils for various thermodynamic conditions.
Practical exercises
Task 1. Analysis of changes in the phase composition of the soil with the aid of a diagram of the
phase composition
Task 2. Calculations and computer modeling of equilibrium solubility in the soil.
Task 3. Calculation and computer simulation of ion exchange in soil.
Task 4. Calculations on the computer parameters of heat transfer in soils.
Task 5. Calculation on a computer ion diffusion coefficients in soils.
Task 6. Calculations and computer modeling of steady-state salts of unsaturated soils.
Task 7. Computer modeling of moisture transfer in unsaturated soils.
Task 8. The calculation of the parameters on the computer termo-water transport in soils.
Target 9. Calculations on the computer Thermokinetic strength parameters of soils and weather
long-term strength.
5. Рекомендуемые образовательные технологии
Освоение данного курса целесообразно проводить с использованием
мультимедийных презентаций (для лекций), а также в форме выполнения практических
задач по готовым прикладным программам. Самостоятельная подготовка студентов к
выполнению задач и итоговому зачету проводится с использованием возможностей
Интернета и специальных прикладных программ.
5. Recommended educational technology
The development of this course is advantageously carried out with the use of multimedia
presentations (lecture), as well as in the form of the practical problems on the finished
application programs. Self prepare students to meet the goals and the final standings conducted
using the Internet and special applications.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины.
Контрольные вопросы:
1. В чем состоит проблема оценки энергетики геологических процессов?
2. Что такое термодинамическая система?
3. Какова история применения термодинамики в геологии? В инженерной геологии?
4. Что является объектом и предметом исследования термодинамики грунтов?
5. Охарактеризуйте виды термодинамических систем в инженерной геологии.
6. Как характеризуются фазы и компоненты систем?
7. Что такое обобщенные координаты?
8. Что такое обобщенные термодинамические потенциалы?
9. Как осуществляется термодинамическое взаимодействие между объектами
термодинамических инженерно-геологических систем?
10. Каковы движущие силы процессов в грунтах?
11. Приведите понятие обобщенной работы в инженерно-геологической системе.
12. Каковы виды работ в инженерно-геологических системах?
13. Назовите первый закон термодинамики и охарактеризуйте его применение в
инженерной геологии.
14. Назовите второй закон термодинамики и охарактеризуйте его применение в
инженерной геологии.
15. В чем состоит метод термодинамических потенциалов?
16. Каково значение соотношений взаимности Максвелла?
17. Сформулируйте условия равновесия термодинамической инженерногеологической системы.
18. В чем состоит идея применения теории неравновесной термодинамики в
инженерной геологии?
19. В чем состоит баланс обобщенных координат, их источников и стоков?
20. Сформулируйте закон линейного соотношения потоков и сил.
21. Охарактеризуйте соотношения взаимности Онзагера.
22. Каковы особенности применения термодинамики при изучении инженерно геологических систем разных иерархических уровней?
23. Каковы свойства треугольной диаграммы Гиббса применительно к анализу
фазового состава грунта?
24. Каковы основные закономерности термодинамики воды в грунтах?
25. Что такое термодинамический потенциал воды в грунте?
26. Укажите основные закономерности термодинамики растворимости
компонентов грунта, газов, твердых компонентов.
27. В чем состоит термодинамика ионного обмена в грунтах?
28. Каково влияние термодинамических факторов, на процессы
структурообразования грунтов?
29. Охарактеризуйте закономерности теплопереноса в грунтах.
30. Каковы закономерности термодинамики диффузии и осмоса в грунтах?
31. Сформулируйте основные закономерности термодинамики упругого и
неупругого деформирования.
32. В чем состоит термодинамика реологических процессов в грунтах?
33. В чем состоит термодинамика прочности и разрушения грунтов?
34. Каковы основные положения термокинетической теории прочности грунтов?
6. Methodological support students' independent work. Evaluation tools for monitoring
progress, interim certification on the basis of the development of the discipline
Control questions :
1. What is the problem of estimating the power of geological processes?
2. What is a thermodynamic system ?
3. What is the history of geology in the application of thermodynamics ? In engineering
geology ?
4. What is the object and the subject of study of thermodynamics of soil ?
5. Describe the types of thermodynamic systems in engineering geology.
6. As characterized by phase and system components ?
7. What is the generalized coordinates ?
8. What is the generalized thermodynamic potentials ?
9. How is the thermodynamic interaction between objects thermodynamic geotechnical
systems?
10. What are the driving forces of the processes in the soil ?
11. Give the notion of the work in engineering- geological system.
12. What are the types of jobs in engineering and geological systems ?
13. Name the first law of thermodynamics and describe its application in engineering
geology.
14. Name the second law of thermodynamics and describe its application in engineering
geology.
15. What is the method of thermodynamic potentials ?
16. What is the meaning of the reciprocal relations of Maxwell ?
17. Specify the conditions of equilibrium thermodynamic engineering- geological system.
18. What is the idea of applying the theory of non-equilibrium thermodynamics in
engineering geology ?
19. What is the balance of the generalized coordinates, their sources and sinks ?
20. State the law of the linear correlation of flows and forces.
21. Describe the Onsager reciprocity relations.
22. What are the features of the application of thermodynamics in the study of engineering
and geological systems at different hierarchical levels?
23. What are the properties of the triangular diagram of Gibbs applied to the analysis of the
phase composition of the soil ?
24. What are the basic laws of thermodynamics of water in the soil ?
25. What is the thermodynamic potential of water in the soil ?
26. Enter the basic laws of thermodynamics solubility of soil components, gases, or solids.
27. What is the thermodynamics of ion exchange in soil ?
28. What is the influence of thermodynamic factors on the process of
Soil structure formation ?
29. Describe the laws of heat transfer in soils.
30. What are the laws of thermodynamics, diffusion and osmosis in the ground ?
31. Specify the basic laws of thermodynamics, elastic and inelastic deformation.
32. What is the thermodynamics of the rheological processes in the soil ?
33. What is the thermodynamics of strength and fracture soil ?
34. What are the main provisions of the thermokinetic theory of the strength of soils ?
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1. Королев В.А. Термодинамика грунтов./ Уч. пособие. – М., Изд-во МГУ, 1997, - 168 с.
2. Базаров И.П. Термодинамика, - М., Высш. шк. 1983.-344с.
3. Булатов Н.К., Лундин А.Б. Термодинамика необратимых физико-химических
процессов. – М., Химия, 1984 - 336с,
4. Булах А.Г. Методы термодинамики в минералогии. - Л. Недра, 1974 - 184. с.
5.Дмитриев А.П., Гончаров С.А. Термодинамические процессы в горных породах, М.,
Недра,1983, –312с.
б) дополнительная литература:
1. Воронин А.Д. Структурно-функциональная гидрофизика почв. - М., изд-во МГУ,
1984, - 202 с.
2. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. – М.,. Высшая шк.- 1978, - 447
с.
3. Вялов С.С Термодинамические аспекты механики мерзлых грунтов. - М., Наука,
1988.
4. Глобус А.М. Физика неизотермического внутрипочвенного влагообмена. - Л.,
Гидрометеоиздат, 1983, - 280 с.
5. Лыков А.В. Тепломассобмен. Справочник. - М., Энергия, 1971, - 560 с.
6. Моделирование процессов засоления и осолонцевания почв. – М., Наука,- 1980.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
 специальные авторские программы для компьютера по термодинамическим
расчетам состава, состояния, свойств и процессов в грунтах (9 программ по числу
задач). Для работы этих программ необходимы пользовательские программы Basic.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для чтения лекций необходим мультимедийный проектор. Для проведения
расчетов необходимы компьютеры для каждого студента.
8. The logistics of discipline
To give lectures needs a multimedia projector. For the calculations needed computers for
each student.
9. Краткое содержание дисциплины (аннотация)
Курс нацелен на изучение грунтов и их массивов методами термодинамики. Задача
курса научить студентов применять методы термодинамики для решения различных
инженерно-геологических задач и при изучении грунтов. В ходе овладения курсом
студенты выполняют термодинамические расчеты и компьютерное моделирование ряда
процессов в грунтах на базе термодинамики.
9. Course Description (abstract)
The course focuses on the study of soils and their methods of arrays of thermodynamics.
The course aims to teach students to apply the methods of thermodynamics to solve various
geotechnical problems in the study of soils. In the course of mastering the course students
perform thermodynamic calculations and computer simulations of a number of processes in the
soil on the basis of thermodynamics.
Разработчики:
Геологический факультет МГУ
Профессор
Королёв В.А.
(место работы)
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)
Рабочий телефон, мобильный телефон, e-mail: 939-35-87 (сл.), [email protected]
Эксперты:
Геологический факультет МГУ
___Профессор
(место работы)
(занимаемая должность)
_________Трофимов В.Т.
(инициалы, фамилия)
Программа одобрена на заседании Ученого совета Геологического факультета МГУ
(протокол № от
)