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

1. Opintojakson nimi

Termodynaamiset potentiaalit

Termodynamiska potentialer

Thermodynamic Potentials

2. Opintojakson tunniste (koodi)

FYS2002


Vastaavat opintojaksot:

  • 530287 Termodynaamiset potentiaalit, 6 op
  • FYS2022 Termodynamiska potentialer, 5op
  • BSPH2002 Thermodynamic potentials, 5 op

3. Opintojakso pakollisuus/valinnaisuus

Opintojaksosta vastaa fysikaalisten tieteiden kandiohjelma.

Opintojakso kuuluu pakollisena fysiikan (FYS2100), fysiikan laaja-alaisen kandin (FYS2200), teoreettisen fysiikan (FYS2300) ja meteorologian (FYS2500) aineopintokokonaisuuksiin. Muilla fysikaalisten tieteiden opintosuunnilla opintojakson voi sisällyttää valinnaisiin aineopintoihin.

Opintojakso on tarjolla muiden koulutusohjelmien opiskelijoille. Muiden koulutusohjelmien opiskelijat voivat sisällyttää opintojakson fysikaalisten tieteiden opintokokonaisuuteen (FYS1900) tai fysiikan aineopintokokonaisuuteen (FYS2700).


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

Kanditaso=alempi korkeakoulututkinto/EQF-taso 6. Aineopinnot.

5. Opintojakson suositeltu suoritusajankohta/vaihe


Suositeltu suoritusajankohta fysikaalisten tieteiden kandiohjelmassa: 2. opiskeluvuosi, periodi II. Katso tarkemmat opintosuuntakohtaiset ohjeet opintojen ajoitusmalleista.

6. Opintojakson järjestämisajakohta lukukauden/ periodin tarkkuudella

Opintojakso järjestetään vuosittain syyslukukaudella 2.periodissa.

7. Opintojakson laajuus opintopisteinä

5 op

8. Opintojaksosta vastaava opettaja


9. Opintojakson osaamistavoitteet

Opiskelija tuntee useiden termodynaamisten potentiaalien eli vapaiden energioiden määritelmät, ymmärtää niiden yhteyden termodynaamisiin kylpyihin ja tietää millaisissa olosuhteissa kutakin vapaata energiaa on hyödyllistä käyttää. Opiskelija osaa soveltaa vapaita energioita yksinkertaisissa systeemeissä tapahtuvien prosessien kuvailuun.

Opiskelija tuntee faasitasapainon ehdot ja faasimuutokset, ymmärtää milloin systeemi on stabiili, osaa lukea faasikuvaajaa ja soveltaa Clausiuksen ja Clapeyronin yhtälöä faasitasapainotilan paineen ja lämpötilan välisen yhteyden laskemiseen.

Opiskelija tuntee partiaalisten molekyylisuureiden määritelmän, ja osaa laskea laimeiden liuosten kylläisen höyryn paineen sekä osmoottisen paineen.

Opiskelija osaa laskea kaasusta muodostuvan nestepisaran tasapainokoon


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

Kurssin voi suorittaa FYS2001 Termofysiikan perusteet jälkeen.


12. Suositeltavat valinnaiset opinnot


13. Opintojakson sisältö

  • Termodynaamiset potentiaalit (kylvyt ja Clausiuksen epäyhtälö, eri termodynaamisten potentiaalien määritelmät ja niihin liittyvät Maxwellin relaatiot, esimerkkejä termodynaamisten potentiaalien laskemisesta ja käytöstä)
  • Faasit ja faasimuutokset (faasitasapaino, faasidiagrammit, Clausiuksen ja Clapeyronin yhtälö, faasimuutokset ja van der Waalsin tilanyhtälö)
  • Liuosten termodynamiikkaa (partiaaliset molekyylisuureet, laimeiden liuosten kylläisen höyryn paine, osmoosi)
  • Esimerkki termodynaamisen koneiston käytöstä: nestepisaran muodostuminen kaasusta


14. Suositeltava tai pakollinen kirjallisuus

Pääasiallisena kurssimateriaalina käytetään luentomonistetta Termofysiikan perusteet, Hanna Vehkamäki ja Ismo Napari, 2015 (päivitetty 4.7.2016; luvut 8 - 11)

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