Page tree
Skip to end of metadata
Go to start of metadata

1. Opintojakson nimi

Termofysiikan perusteet

Termofysikens grunder

Basics of Thermophysics

2. Opintojakson tunniste (koodi)

FYS2001

Aikaisemmat leikkaavat opintojaksot 530286 Termofysiikan perusteet , 4 op.

3. Opintojakso pakollisuus/valinnaisuus


-mikä koulutusohjelma vastaa opintojaksosta
-mihin opintokokonaisuuteen opintojakso kuuluu
-onko opintojakso tarjolla muiden koulutusohjelmien opiskelijoille


4. Opintojakson taso (alempi/ylempi/tohtori /eurooppalaisen viitekehyksen(EQF) tasot 6,7,8)

Kanditaso=alempi korkeakoulututkinto/EQF-taso 6

5. Opintojakson suositeltu suoritusajankohta/vaihe


-suoritusajankohtaa voidaan suositella esim. tiettyjen opintojaksojen suorittamisen jälkeen

6. Opintojakson järjestämisajakohta lukukauden/ periodin tarkkuudella


-järjestetään kevät- tai syyslukukaudella, tai molemmilla
-mainitaan, mikäli opintojaksoa ei järjestetä joka vuosi
-periodi

7. Opintojakson laajuus opintopisteinä

5 op

8. Opintojaksosta vastaava opettaja


9. Opintojakson osaamistavoitteet

Opiskelija ymmärtää termodynamiikan peruskäsitteet: termodynaaminen tila, tilamuuttujat, tilanyhtälö, työlämpö, lämpötila, lämpökapasiteetit, ideaalikaasuprosessit, kvasistaattinen ja reversiibeli muutos, entropia.

Opiskelija ymmärtää termodynamiikan neljän pääsäännön sisällön ja osaa soveltaa niitä yksinkertaisiin käytännön ongelmiin. Opiskelija ymmärtää lämpövoimakoneen perusperiaatteen ja osaa määrittää koneiden tekemää työn ja hyötysuhteen erilaisissa kiertoprosesseissa. Opiskelija osaa laskea entropian muutoksen yksinkertaisissa prosesseissa ja johtaa entropian muutoksen avulla relaatiota mitattavien termodynaamisten muuttujien välille.

Matemaattisesti opiskelija osaa määrittää onko differentiaali eksakti vai epäeksakti, ymmärtää kokonaisdifferentiaalin ja integroiva tekijän käsitteet sekä pystyy ratkaisemaan yksinkertaisia termodynaamisia ongelmia osittaisderivaattojen avulla.


10. Opintojakso toteutus

Kurssi toteutetaan lähiopetuksena, eikä luennoilla ole läsnäolopakkoa. Kurssi suoritetaan joko arvosteltavaksi palautettavilla laskuharjoituksilla ja kurssikokeella tai vaihtoehtoisesti tentillä.


11. Edeltävät opinnot tai edeltävä osaaminen

Fysiikan perusteet. Differentiaali- ja integraalilaskennan perusteet.


12. Suositeltavat valinnaiset opinnot


Kurssi FYS2002 Termodynaamiset potentiaalit suositellaan käytäväksi välittömästi tämän kurssin jälkeen.

13. Opintojakson sisältö

  • Termofysiikan matemaattiset apuneuvot
  • Johdanto termofysiikkaan (ideaalikaasun tilanyhtälö, termodynaaminen tasapainotila ja muita peruskäsitteitä, Van der Waalsin tilanyhtälö)
  • Termodynamiikan nollas pääsääntö
  • Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö (työ, reversiibelit prosessit, lämpö ja energian säilyminen, lämpökapasiteetit, ideaalikaasuprosesseja)
  • Lämpövoimakone ja termodynaamiikan toinen pääsääntö (Carnot’n kone, jääkaappi ja lämpöpumppu, kiertoprosessit, Clausiuksen epäyhtälö)
  • Entropia (entropia ja termodynamiikan toinen pääsääntö, entropian tilastollinen tulkinta, esimerkkejä entropian muutoksen laskemisesta, Maxwellin relaatiot, fundamentaalinen yhtälö, kemiallinen potentiaali sekä Gibbsin ja Duhemin yhtälö, entropian differentiaali ja eräitä sovelluksia, termodynamiikan kolmas pääsääntö)


14. Suositeltava tai pakollinen kirjallisuus

Pääasiallisena kurssimateriaalina käytetään luentomonistetta Termofysiikan perusteet, Hanna Vehkamäki ja Ismo Napari, 2015 (päivitetty 4.7.2016; luvut 1-7)

Lisälukemistona voi käyttää kirjaa 'Thermodynamics, Statistical Thermodynamics, and Kinetics' (third edition), kirjoittajat Thomas Engel ja Philip Reid, kustantaja Pearson.

Kurssin tukena voi hyödyntää myös muuta termofysiikan kirjallisuutta. Alla on lueteltu muutamia kirjavaihtoehtoja:

  • Classical nucleation theory, H. Vehkamäki, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2006.
  • Methods of Thermodynamics, H. Reiss, Dover Publications, Inc, 1996
  • Thermophysics, A.L. King, Freeman, 1962
  • Statistical physics, L.D. Landau ja E.M. Lifshitz, Elsevier, Butterworth-Heinemann 3. painos, osa 1, 1980
  • An introduction to thermal Physics, D.V. Schroeder, Addison-Wesley-Longman, 2000
  • Basic Thermodynamics, G. Carrington, Oxford University Press, 1995
  • Modern thermodynamics: From heat engines to dissipative structures, D. Kondepudi, I. Prigogine, Wiley, 1998


15. Oppimista tukevat aktiviteetit ja opetusmenetelmät

Viikottaiset luennot, opiskelijan itsenäinen työskentely, viikoittain palautettavat laskuharjoitukset, joita lasketaan osittain laskupajoissa assistenttien tuella pienryhmissä ja osittain itsenäisesti. Laskuharjoitukset palautetaan assistenteille jotka pisteyttävät ne.


16. Arviointimenetelmät ja –kriteerit sekä arvosteluasteikko

Kurssin arvostellaan asteikolla 0 – 5. Arvosanaa määritettäessä 2/3 pisteistä tulee kurssikokeen ja 1/3 pisteistä laskuharjoitusten perusteella.


17. Opetuskieli


-kotimaiset kielet suomi/ruotsi
-ruotsi
-englanti

 

 

 

 

  • No labels