Специальный физический практикум (стр. 3 )

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание лекций по дисциплине.

Тема 1. Введение в практикум. Знакомство с лабораториями, измерительной аппаратурой и техникой безопасности.

Тема 2. Диэлектрические методы исследования веществ. Теоретические основы метода. Теория Дебая диэлектрической релаксации. Уравнение Онзагера-Кирквуда-Фрелиха, g-фактор Кирквуда. Диэлектрические свойства воды и ее растворов в объемном и связанном состоянии. Оценка по диэлектрическим измерениям межмолекулярных взаимодействий в многокомпонентных и многофазных системах.

Тема 3. Явления переноса в жидкостях. Явления вязкого трения, теплопроводности и электропроводности в жидкостях. Методы их экспериментального исследования. Оценка межмолекулярных взаимодействий в жидких системах по энергии активации явлений переноса. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Динамическое напряжение сдвига.

Тема 4. Явления на межфазных границах. Особые свойства веществ на межфазных границах. Межфазное натяжение и влияние на него ПАВ и электролитов. Явления смачивания и растекания, адгезии и когезии. Эмульсии. Критические нано - и микроэмульсии.

Тема 5. Дисперсные и многофазные системы. Дисперсные системы и их устойчивость. ξ-потенциал дисперсных частиц. Особые свойства адсорбционных пленок воды и нефти в породах. Связанная вода и методы ее изучения.

Тема 6. Фазовые переходы. Методы исследования систем с фазовыми переходами. Явления плавления, кристаллизации, конденсации и испарения и их роль в процессах нефтегазового комплекса. Термодинамические условия образования газогидратов.

Тема 7. Явления на поверхности твердых тел и пористой структуре пород. Пористость и проницаемость пород. Процессы на границе раздела нефть-вода - порода. Влияние ПАВ на гидрофильность и гидрофобность пород, вытеснение нефти. Связанная вода в пористой структуре пород. Кристаллизация воды в породах. Метастабильное переохлажденное состояние воды в пористой структуре пород.

Тема 8. Нанообъекты и методы их исследования. Нанообъекты и нанотехнологии. Методы исследования нанообъектов. Зондовая микроскопия. Методы оценки размеров коллоидных наночастиц в растворах.

Тема 9. Микрофлюидика. Капиллярные волны на поверхности тонкого горизонтального слоя жидкости. Диссипативная структура «ячейки Бенара». Термо - и концентрационно-капиллярные течения жидких пленок (2 часа).

5.2. Перечень лабораторных работ по дисциплине.

Лабораторные работы по теме 2. Диэлектрические методы исследования веществ.

Лабораторная работа № 1. Исследование жидких растворов по их диэлектрическим свойствам в низкочастотной области.

Лабораторная работа № 2. Определение полярности молекул ПАВ по диэлектрическим измерениям их растворов в низкочастотной области.

Лабораторная работа № 3. Исследование явления синергизма в композиционных жидких реагентах по диэлектрическим измерениям в области СВЧ-частот.

Лабораторные работы по теме 3. Явления переноса в жидкостях.

Лабораторная работа № 4. Оценка межмолекулярных взаимодействий в водных растворах солей по температурной зависимости электропроводности их растворов.

Лабораторная работа № 5. Оценка по температурной зависимости электропроводности растворов солей эффективности ингибиторов солеотложения.

Лабораторная работа № 6. Оценка межмолекулярных взаимодействий в нефтяных растворах ПАВ по температурной зависимости их вязкости.

Лабораторная работа № 7. Оценка эффективности ингибиторов парафиноотложения по температурной зависимости вязкости их растворов.

Лабораторная работа № 8. Исследование процесса теплопередачи в жидкостях.

Лабораторные работы по теме 4. Явления на межфазных границах.

Лабораторная работа № 9. Исследование поверхностной активности ПАВ по измерению поверхностного натяжения их растворов методом сталагмометра.

Лабораторная работа № 10. Исследование скорости разрушения водонефтяных эмульсий и влияния на нее температуры, размеров капель эмульсии и введения специальных реагентов – деэмульгаторов.

Лабораторная работа №11. Исследование влияния на эффективность деэмульгаторов водонефтяных эмульсий размера их частиц в растворах.

Лабораторные работы по теме 5. Дисперсные и многофазные системы.

Лабораторная работа №12. Исследование адсорбции ПАВ на поверхности дисперсных частиц по величине их ξ-потенциала.

Лабораторная работа № 13. Исследование процессов структурообразования в глинистых растворах вискозиметрическим методом.

Лабораторная работа № 14. Исследование связанного состояния водных растворов на поверхности пород по диэлектрическим измерениям в низкочастотной области.

Лабораторная работа № 15. Исследование процесса теплопередачи в грунтах различной влажности.

Лабораторные работы по теме 6. Фазовые переходы.

Лабораторная работа № 16. Исследование процесса выпадения парафинов из нефтей.

Лабораторная работа № 17. Исследование процесса испарения легких углеводородов из нефтей.

Лабораторная работа № 18. Исследование процесса образования газогидратов.

Лабораторные работы по теме 7. Явления на поверхности твердых тел и пористой структуре пород.

Лабораторная работа № 19. Исследование процесса замерзания и оттаивания грунтов методом теплопередачи.

Лабораторная работа № 20. Исследование метастабильного переохлажденного состояния воды в породах.

Лабораторная работа № 21. Исследование фильтрации флюидов через пористую структуру пород.

Лабораторная работа № 22. Исследование смачиваемости пород водой и растворами ПАВ.

Лабораторные работы по теме 8. Нанообъекты и методы их исследования.

Лабораторная работа № 23. Знакомство с зондовым микроскопом и определение размеров наночастиц ПАВ на твердой подложке.

Лабораторная работа № 24. Определение распределения наночастиц ПАВ по размерам в их растворах.

Лабораторная работа № 25. Исследование распределения частиц по размерам в критических наноэмульсиях.

Лабораторные работы по теме 9. Микрофлюидика.

Лабораторная работа № 26. Капиллярные волны на поверхности тонкого горизонтального слоя жидкости. (2 часа).

Лабораторная работа № 27. Диссипативная структура «ячейки Бенара» (2 часа).

Лабораторная работа № 28. Термо - и концентрационно-капиллярные течения жидких пленок (2 часа).

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

6.1 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля)

Данной рабочей программой предусмотрена самостоятельная работа в объеме 108 часов. В соответствии с Положением о самостоятельной работе студентов в ГОУ ВПО «Тюменский государственный университет», под самостоятельной работой студентов (далее СРС) понимается «учебная, научно-исследовательская и общественно-значимая деятельность студентов, направленная на развитие общих и профессиональных компетенций, которая осуществляется без непосредственного участия преподавателя, хотя и направляется им».

По дисциплине «Специальный физический практикум» студентам предлагаются следующие формы СРС:

· изучение обязательной и дополнительной литературы для получения допуска к выполнению лабораторных работ, получения зачета на собеседовании по теоретической части лабораторной работы,

· изучение методик эксперимента лабораторных работ по методическим указаниям;

· проведение необходимых расчетов и оформление отчетов по выполненным лабораторным работам.

Основной вид самостоятельной работы студентов заключается в самостоятельной теоретической подготовке по теме работы, поэтому от студентов требуются умения и навыки работы с литературой и другими источниками информации. Кроме того, студенты должны знать основы теории ошибок и применять их для обработки экспериментальных результатов.

Контроль выполнения самостоятельной работы осуществляется на лабораторных занятиях один раз в неделю.

7.2. Формы текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

В качестве форм текущей аттестации используется еженедельная аттестация студентов. По каждой лабораторной работе практикума студент должен получить зачеты по ее теоретическим основам на основании устного собеседования, а также оформленному отчету по результатам проведенных экспериментов с обязательной оценкой погрешности найденных экспериментальных величин. Промежуточный контроль представляет собой зачет, который выставляется при наличии у студента зачетов по теории и практике необходимого количества лабораторных работ практикума.

8. Образовательные технологии

В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки для реализации компетентностного подхода предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм образовательных технологий: проведение лабораторных занятий и внеаудиторная работа в учебно-научных лабораториях.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)

Перечень основной и дополнительной учебной литературы, включая электронно-библиотечные ресурсы (с исходными данными)

9.1. Основная литература:

, , , Чиганов : наблюдение, эксперимент, моделирование. Учебное пособие. Под редакцией:   2-е изд. (эл.) - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 20 с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. *****/book/120495/. (Дата обращения: 31.01.2014г)

Шабаров : учеб. пособие для студентов вузов, обуч. по спец. "Теплофизика" напр. подготовки "Техническая физика" / . - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 20с.

9.2. Дополнительная литература:

, Федорец и концентрационно-капиллярные течения в тонких слоях жидкости. - Тюмень.: Издательство Тюменского государственного университета, 20с.

Кислицын, теплофизики. / .- Тюмень.: Изд-во Тюм. ун-та.200с.

Ландау, физика. В 10 т. Т.6. Гидродинамика / , .- М.: Наука, 200с.

9.3.Программное обеспечение и Интернет-ресурсы

1. Научная электронная библиотека (Москва) http://e-library.su.

2. Образовательные ресурсы «Единое окно» http://window. *****/window/library

3. Книго-поиск. http://www. *****

4. Справочники и энциклопедии по физике http://www. /

5. Курсы физики http://www. *****/courses/physics_course. html

10.Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины

Научно-исследовательские лаборатории кафедр «Механика многофазных систем» и «Микро - и нанотехнологий» с необходимым для практикума научно-исследовательским оборудованием.

Приложение 1

Карта компетенций дисциплины «Специальный физический практикум»

Код компетенции	Формулировка компетенции	Результаты обучения в целом	Результаты обучения по уровням освоения материала	Виды занятий	Оценочные средства
минимальный	базовый	повышенный
ОК-1	Способностью демонстрировать углубленные знания в области математики и естественных наук	Знает: Основные принципы работы приборов для анализа поверхности объектов на микро и наноуровне	Имеет общие представления о микроструктуре поверхностей объектов, принципах сканирования поверхности.	Понимает физику взаимодействия зондов с поверхностями, модификации поверхности.	Знает нюансы взаимодействия зондов с поверхностями, специфику формирования сигналов.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Умеет: Работать с приборами для анализа поверхности объектов на микро и наноуровне.	Знает общее устройство и принцип действия сканирующих микроскопов.	Умеет осуществлять управление и базовую настройку приборов.	Знает нюансы управления и углубленной настройки различных видов сканирующих микроскопов.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Владеет: Программными средствами контроля приборов.	Базовые навыки работы с программами управления	Навыки настройки программ управления и знание особенностей различных режимов сканирования.	Способность полностью самостоятельно работать и настраивать программы управления приборами.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
ОК-7	Способностью адаптироваться к изменению научного и научно- производственного профиля своей профессиональной деятельности, изменению социокультурных и социальных условий деятельности	Знает: Различные способы осуществления научной деятельности	Имеет представление об основных способах осуществления научной деятельности	Основные принципы подбора способа осуществления научной деятельности для решения поставленной задачи	Характерные особенности различных видов научной деятельности в применении к различным задачам.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Умеет: Подбирать подходящие методы осуществления научной деятельности.	Выбирать метод научной деятельности для решения базовых научно-технических задач	Выбирать метод научной деятельности для решения усложненных и нестандартных научно-технических задач	Сочетать различные методы научной деятельности для извлечения максимального результата по поставленной задаче	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Владеет: Способностью адаптироваться к изменению научно-технического профиля задачи.	Способностью адаптировать метод научной деятельности для решения поставленной задачи	Способность выбирать метод осуществления научной деятельности для решения поставленной задачи	Способностью сочетать различные методы научной деятельности для решения поставленной задачи	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
ПК-1	способность свободно владеть фундаментальными разделами физики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач	Знает: Теоретические основы физики поверхности материалов	общие сведения о физике поверхности материалов	основные сведения о физике поверхности материалов, умение решать простые задачи	Теоретические основы физики поверхности материалов, умение решать комплексные задачи	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Умеет: Находить в сети Интернет необходимые научные книги, табличные данные по различным свойствам веществ.	Уметь пользоваться сетью Интернет	Находить в сети Интернет необходимые научные книги, табличные данные по различным свойствам веществ.	Находить в сети Интернет необходимые научные книги, табличные данные по различным свойствам веществ.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Владеет: Основами программирования	Знаком с одним языком программирования.	Свободно владеет одним языком программирования и может программировать в различных средах.	Свободно владеет более одного языка программирования и может программировать в различных средах.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
ПК-2	способность использовать знания современных проблем физики, новейших достижений физики в своей научно-исследовательской деятельности	Знает: Принципы подхода к анализу поверхности, методики анализа для выявление необходимых характеристик материалов.	Имеет представление об основных методиках анализа поверхности и информации, извлекаемой с их помощью.	Основные принципы выбора методики для решения поставленной задачи, правильное применение методики.	Углубленные особенности различных методик исследования поверхности, их сильные и слабые стороны, комбинирование методик.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Умеет: Получать необходимую информацию о веществах с помощью экспериментального оборудования.	Исследовать структуры поверхности микрообъектов.	Исследовать структуры поверхности и фазовый состав микрообъектов.	Исследовать комплекс характеристик микрообъектов, выявлять скрытые особенности структуры.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Владеет: Способностью обосновывать, использовать и внедрять свои знания и идеи.	Способностью использовать свои знания.	Способность обосновывать и использовать свои знания и идеи.	Способностью обосновывать, использовать и внедрять свои знания и идеи.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
ПК-3	способность самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований в области физики и решать их с помощью современной аппаратуры, оборудования, информационных технологий с использованием новейшего отечественного и зарубежного опыта	Знает: Основы иностранного языка для ориентирования в зарубежных литературных источниках	Имеет представление о нормах современного технического английского языка	Знание современного технического английского языка для понимания информации в зарубежных литературных источниках	Знание современного технического английского языка на углубленном уровне	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Умеет: Обсуждать результаты научной деятельности, принимать участие в научных дискуссиях	Отвечать на вопросы по своей научной теме, выяснять информацию у коллег по деятельности	Вести научную дискуссию и обсуждения результатов работ на базовом уровне.	Предлагать решения научных проблем, вести научные дискуссии обсуждения результатов научной деятельности на углубленном уровне	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Владеет: Технической терминологией на русском и английском языках	Умением формулировать и применять базовые научные термины	Умением формулировать и применять специализированные научные термины в изучаемой области	Умением формулировать и применять специализированные научные термины, осуществлять перевод научных терминов с различных языков	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
ПК-6	способность свободно владеть разделами физики, необходимыми для решения научно-инновационных задач	Знает: Основные способы организации научно-исследовательских работ	Имеет представление об основных способах организации научно-исследовательских работ	Знает способы организации научно-исследовательской деятельности на углубленном уровне	Знает критерии выбора способа организации научно-исследовательской деятельности для решения поставленной задачи	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Умеет: Ставить научные задачи для решения научных проблем, осуществлять руководство научным коллективом	Формулировать научные задачи для осуществления поставленных целей	Координировать научную деятельность в научном коллективе.	Координировать научно-исследовательскую деятельность в научном коллективе, корректировать задачи при изменении специфики проблемы	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Владеет: Способностью руководить научным коллективом, формулировать и изменять научные задачи	Умением осуществлять базовое руководство научным коллективом	Умением формулировать и изменять научные задачи при изменении специфики работ	Умением осуществлять руководство научным коллективом, координировать и корректировать его деятельность.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
ПК-7	Способность свободно владеть профессиональными знаниями для анализа и синтеза физической информации	Знает: координацию работы научно-исследовательского персонала для комплексного решения инновационных проблем и требования информационной безопасности	организацию работы научно-исследовательского коллектива;	постановку цели и задач по совершенствованию и повышению эффективности наукоемкого производства в избранной области экспериментальной физики	координацию работы научно-исследовательского персонала для комплексного решения инновационных проблем и требования информационной безопасности	Лекции, лабораторные занятия, учебная задача, электронные тесты	Промежуточные аттестации зачет
Умеет: разрабатывать методические и нормативные документы, техническую документацию, а также предложения и мероприятия по реализации разработанных проектов	разрабатывать технические задания на проектирование и изготовление нестандартного физико-технического оборудования	разрабатывать технические задания на проектирование и изготовление инструментальных средств реализации технологических процессов	разрабатывать методические и нормативные документы, техническую документацию, а также предложения и мероприятия по реализации разработанных проектов	Лекции, лабораторные занятия, учебная задача, электронные тесты	Промежуточные аттестации зачет
Владеет: разработкой планов научно-исследовательских работ и управлением ходом их выполнения	разработкой программ учебных дисциплин и курсов на основе изучения научной, технической и научно-методической литературы, а также результатов собственной профессиональной деятельности	анализом состояния научно-технической проблемы,	разработкой планов научно-исследовательских работ и управлением ходом их выполнения	Лекции, лабораторные занятия, учебная задача, электронные тесты	Промежуточные аттестации зачет
ПК-8	способность проводить свою профессиональную деятельности с учетом социальных, этических и природоохранных аспектов	Знает: Особенности структуры поверхностей различных материалов после различных видов обработки	Имеет представление об особенностях структуры поверхностей различных химических веществ	Отличительные черты поверхностей различных веществ после различных видов обработки.	Физическую природу модификации поверхностей, углубленные знания о структуре различных химических соединений.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Умеет: Подбирать методику и характер исследования для образцов различной структуры	Подбирать методику исследования простых веществ.	Подбирать методику исследования модифицированных веществ, выявлять особенности модифицирования	Подбирать методику исследования сложных веществ, соединений, изучать комплексные характеристики образцов.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Владеет: Практическими навыками представления результатов исследования.	базовыми навыками работы в Microsoft office.	Способностью проведения расчетов в Excel, графического представления результатов расчетов, сопоставления их с табличными данными, оценки погрешности расчетов.	Способностью проведения расчетов в программных комплексах, графического представления результатов расчетов, сопоставления их с табличными данными, оценки погрешности расчетов.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
ПК-9	способностью организовать и планировать физические исследования	Знает: актуальность исследования и основные научные достижения	физические основы измерений	противоречие между существующей теорией и результатами эксперимента	актуальность исследования и основные научные достижения	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Умеет: проводить экспресс-анализ данных и корректировать работу измерительного комплекса	подбирать приборы для проведения измерений	согласовывать работу измерительных приборов и автоматизированных методов сбора данных	проводить экспресс-анализ данных и корректировать работу измерительного комплекса	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Владеет: методами статистической обработки информации и визуализации процессов	методами теоретического и экспериментального анализа	компьютерными методами обработки экспериментальных данных	методами статистической обработки информации и визуализации процессов	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
ПК-11	Способностью руководить научно-исследовательской деятельностью студентов младших курсов и школьников в области физики	Знает: Основные способы организации научно-исследовательских и учебных работ среди студентов и школьников	Имеет представление об основных способах организации научно-исследовательских работ	Знает способы организации научно-исследовательской деятельности на углубленном уровне	Знает критерии выбора способа организации научно-исследовательской деятельности для решения поставленной задачи	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Умеет: Ставить научные задачи для решения научных проблем, осуществлять руководство научным коллективом	Формулировать научные задачи для осуществления поставленных целей	Координировать научную деятельность в научном коллективе.	Координировать научно-исследовательскую деятельность в научном коллективе, корректировать задачи при изменении специфики проблемы	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы
Владеет: Способностью руководить научным коллективом, формулировать и изменять научные задачи	Умением осуществлять базовое руководство научным коллективом	Умением формулировать и изменять научные задачи при изменении специфики работ	Умением осуществлять руководство научным коллективом, координировать и корректировать его деятельность.	Лабораторный практикум	Отчет, защита лабораторной работы

_________________

_________________

Зав. кафедрой _________________