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Erschienen in: Continuum Mechanics and Thermodynamics 2/2023

12.01.2023 | Original Article

Thermodynamic theory of the most energy-efficient natural repose angle

verfasst von: Jiří Zegzulka, František Maršík, Jan Nečas, Jakub Hlosta, David Žurovec, Igor Ivan

Erschienen in: Continuum Mechanics and Thermodynamics | Ausgabe 2/2023

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Abstract

This paper describes the formation of the natural repose angle of non-cohesive bulk materials. The repose angle of particulates \(\alpha \) is the angle between the tangent plane to the surface of the slope and the solid base. The paper presents a thermodynamic theory for the formation of the most energy-efficient natural slope \(\alpha \approx \) 30\(^{\circ }\) that can be found very often both in nature and industry. The theoretical foundation is based on Janssen theory of the statistical distribution of vertical and horizontal stress and adds its own consideration about dissipative work during the movement of material as a slope is being formed. The presented model is expanded to include an experimental part describing four methods of creation of a natural repose angle on three sand samples. The experiments performed demonstrated the validity of the submitted theory and the thermodynamic model with certain deviations derived from the essence of the experiments performed. These experiments explain a frequent occurrence of natural slopes with a repose angle of around 30\(^{\circ }\).

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Literatur
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Metadaten
Titel
Thermodynamic theory of the most energy-efficient natural repose angle
verfasst von
Jiří Zegzulka
František Maršík
Jan Nečas
Jakub Hlosta
David Žurovec
Igor Ivan
Publikationsdatum
12.01.2023
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Continuum Mechanics and Thermodynamics / Ausgabe 2/2023
Print ISSN: 0935-1175
Elektronische ISSN: 1432-0959
DOI
https://doi.org/10.1007/s00161-023-01184-1

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