Huomaa! Kurssikuvaus vahvistetaan kahdeksi lukuvuodeksi (1.8.2018-31.7.2020) kerrallaan ja esimerkiksi osaamistavoitteet, arviontimenetelmät ja keskeinen sisältö pysyvät pääsääntöisesti samana. Kullakin toteutuskerralla voidaan kuitenkin kurssiesitteen avulla tarkentaa ja muuttaa kurssin toteutustapaa, kuten kontaktiopetuksen järjestämistapaa, arviointimenetelmien painotusta tai materiaaleja.
OSAAMISTAVOITTEET
- Kurssin suoritettuaan opiskelija osaasuorittaa fysikaalisia mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
- ratkaista nesteiden virtauksia jatkuvuusyhtälön ja Bernoullin yhtälön avulla,
- ratkaista elastisen kappaleen lämpövenymiä ja -jännityksiä sekä paineen aiheuttamia elastisia muodonmuutoksia,
- soveltaa termodynamiikan pääsääntöjä termodynaamisiin prosesseihin,
- selittää kineettisen kaasuteorian ja ideaalikaasun tilanyhtälön yhteyden,
- analysoida termodynaamisia kiertokoneita ja laskea näiden hyötysuhteen sekä käyttöpaineen, -lämpötilan ja -tilavuuden.
Laajuus: 5
Aikataulu: 08.09.2020 - 23.10.2020
Vastuuopettaja (voimassa 01.08.2020-31.07.2022): Ville Havu, Jani Sainio
Vastuuopettaja (koskee tätä kurssikertaa): Ville Havu, Jani Sainio
Kurssin yhteystiedot (voimassa 13.08.2020-21.12.2112):
Yhteydenotot sähköpostitse: etunimi.sukunimi@aalto.fi
Kurssin CEFR-taso (koskee tätä kurssikertaa):
Opetuskieli ja suorituskielet (voimassa 01.08.2020-31.07.2022):
Opetuskieli: suomi
Suorituskielet: suomi
SISÄLTÖ, ARVIOINTI JA KUORMITTAVUUS
Sisältö
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Aina välttämätön aines: Tietäminen: Peruskäsitteet: paine, tilavuus, lämpötila, sisäenergia, entalpia, entropia sekä lämpö, työ ja lämpökapasiteetti sekä jännitys, venymä ja kimmokerroin; Lämmön johtuminen, Fourierin laki; Ideaalikaasun tilanyhtälö, molaarinen ominaislämpökapasiteetti ja adiabaattivakio; Kineettinen kaasuteoria ja ekvipartitioteoreema; Maxwellin vauhtijakauma; Termodynamiikan pääsäännöt; Termodynaamiset prosessit pV-tasossa; Kiertokoneet: lämpövoimakone, jäähdytyskone ja lämpöpumppu; Bernoullin yhtälö ja jatkuvuusyhtälö. Soveltaminen: Lämmön johtuminen eri aineissa; Kaasun tila tilanyhtälön avulla; Termodynaamisen prosessin tekemä työ ja ottama lämpö; Kiertokoneen ottama lämpö, tekemä työ ja hyötysuhde (lämpövoimakoneista vain Otto-sykli); Sauvan venymä ja jännitys voiman vaikuttaessa; Pyörteettömän, kokoonpuristumattoman ja kitkattoman virtauksen nopeus ja paine.Tarpeellinen ja täydentävä aines: Tietäminen: Muut kuin ideaalikaasun tilanyhtälöt; Dulongin ja Petitin laki; Prosessit muissa kuin pV-tasossa; Ei-reversiibelit prosessit; Diffuusio; Lämpövenymä ja -jännitys; Paine pallosymmetrisenä jännityksenä, noste.
Soveltaminen: Todennäköisin ja keskimääräinen kaasumolekyylin vauhti Maxwellin vauhtijakaumasta; Kiertokoneen tehollinen keskipaine ja puristussuhde; Lämpö, työ ja hyötysuhde muissa kuin Otto-syklillä toimivissa lämpövoimakoneissa; Sauvan venymä ja jännitys lämpötilan muuttuessa.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Luennot, harjoitukset, laboratoriotyöt, tentti.
Koskee tätä kurssikertaa:
Syksyn 2020 kurssin suorittaminen koostuu viidestä osiosta:
- Tentti, josta voi saada enintään 30 pistettä
- Laskuharjoitukset, joista voi saada enintään 30 pistettä
- Luentojen esitehtävät, joista voi saada enintään 10 pistettä
- Viikottaiset kertaustehtävät, josta voi saada enintään 10 pistettä
- Laboratoriotyöt, jotka on suoritettava hyväksytysti ja joista voi saada enintään 20 pistettä
Maksimipistemäärä
on siis 100 pistettä. Lopulliset pisteet lasketaan siten, että
laskuharjoitusten, luentojen esitehtävien ja oppimisopäiväkirjan
yhteispisteet ovat korkeintaan neljä kertaa tentistä saadut pisteet.
Matemaattisesti siis, kun
T = tenttipisteet
LE = luentojen esitehtävät
LH = laskuharjoituspisteet
VK = viikottaisten kertaustehtävien pisteet
LB = laboratoriopisteet
niin lopulliset pisteet ovatP = T + min(4·T, LE+LH+VK) + LB
Osasuoritukset
ovat voimassa siihen asti, kun kurssi järjestetään seuraavan kerran.
Syksyn 2020 suoritukset ovat voimassa vuoden 2021 kesän loppuun
poislukien laboratoriotyöt jotka ovat voimassa vielä syksyn 2021 kurssilla eli jakson I/2021 loppuun.
Työmäärä toteutustavoittain
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Kontaktiopetus 52 h, itsenäinen työskentely 80 h.
PERUSTIETOJA
Oppimateriaali
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Douglas C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 4th Edition, Pearson Prentice Hall.
Korvaavuudet
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Vastaavat kurssit PHYS-A0120/PHYS-A3122 Termodynamiikka ja PHYS-A5120 Termodynamik.
Kurssi korvaa kurssin PHYS-A3120 Termodynamiikka (ENG), Tfy-3.1182 Fysiikka IB tai Tfy-3.1242 Fysiikka IB. Kurssin voi korvata kurssilla PHYS-A3120 Termodynamiikka (ENG) tai kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1182 Fysiikka IB tai Tfy-3.1242 Fysiikka IB ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka IA, Fysiikka IIA, Fysiikka IIB tai Laboratoriotyöt).
Esitiedot
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssit FY2, FY3, FY4 ja FY5 (LOPS 2003) tai FY2, FY4, FY5 (LOPS 2015) soveltuvin osin.
LISÄTIETOJA
- Lärare: Ville Havu
- Lärare: Kimmo Kulmala
- Lärare: Jani Sainio
- Lärare: Petri Salo