Määritellä ja selittää termodynamiikan peruskäsitteet sekä ilmaista ja selittää termodynamiikan pääsäännöt.
Soveltaa termodynamiikan pääsääntöjä siirtyneen lämmön, tehdyn työn ja tilanfunktioiden muutosten määrittämisessä.
Selittää
lämpövoimakoneen toiminnan fysikaaliset periaatteet ja rajoitukset sekä
määrittää hyötysuhteen lämpövoimakoneen toimintaa kuvaavalle
ideaaliselle kiertoprosessille.
Selittää entropian käsitteen
sekä termodynamiikan että statistisen fysiikan perusperiaatteiden
mukaisesti, ja määrittää entropian muutoksia termodynaamisissa
prosesseissa.
Selittää termodynaamisen potentiaalin käsitteen.
Tämän lisäksi kurssin edetessä alle ilmaantuu viikkokohtaisia pienempiä osaamistavoitteita, joiden tehtävänä on tukea opiskeluasi (mitä pitäisi oppia, mihin pitäisi kiinnittää erityistä huomiota).
Osaat laskea siirtyneen lämmön ja määrittää lämpötilan muutoksia
yksinkertaisissa eristetyissä/suljetuissa systeemeissä (kalorimetria).
Osaat yleisellä tasolla kuvailla eri lämmönsiirron mekanismeja sekä näihin vaikuttavia tekijöitä.
Viikko 2 (2.-8.11.)
Osaat selittää ideaalikaasun pätevyysalueen, sekä antaa esimerkkejä siitä miten ei-ideaalisia kaasuja voidaan kuvata tilanyhtälöllä (esim. van der Waalsin tilanyhtälö).
Osaat tulkita pV-, pT- ja pVT-diagrammeja (faasialueet, koeksistenssikäyrät, kolmoispiste, kriittinen piste) sekä selittää tilanyhtälön yhteyden edellä mainittuihin kuvaajiin.
Osaat selittää millä oletuksilla ja miten ideaalikaasun kineettinen malli tuottaa ideaalikaasun tilanyhtälön ja yhdistää molekyylien keskimääräisen kineettisen energian lämpötilaan.
Osaat selittää mitkä tekijät vaikuttavat kaasun ominaislämpökapasiteettiin vakiotilavuudessa (CV) sekä kvalitatiivisesti selittää missä määrin nämä eri tekijät vaikuttavat lämpötilan muuttuessa.
Osaat kuvailla kaasun molekyylien vauhtijakauman (Maxwellin ja Boltzmannin vauhtijakauman) sekä selittää siihen vaikuttavat tekijät.
Viikko 3 (9.-15.11.)
Osaat määritellä ja selittää termodynamiikan käsitteet työ, kvasistaattinen prosessi, ideaalikaasu (klassisen termodynamiikan mukainen määritelmä).
Osaat matemaattisesti muotoilla ja selittää termodynamiikan 1. pääsäännön.
Osaat laskea tehdyn työn ja siirtyneen lämmön ideaalikaasun yksinkertaisissa termodynaamisissa prosesseissa (isokoorinen, isobaarinen, isoterminen, adiabaattinen).
Viikko 4 (16.-22.11.)
Osaat määritellä ja selittää termodynaamisen tilansuure entalpian.
Osaat määritellä ja selittää käsitteet palautuva ja palautumaton prosessi.
Osaat sanallisesti ilmaista ja selittää termodynamiikan toisen pääsäännön (Clausiuksen ja Kelvinin-Planckin muotoilut).
Osaat
selittää lämpövoimakoneen toimintaperiaatteen ja perusteet
suurimmalle mahdolliselle lämpövoimakoneen hyötysuhteelle.
Osaat
laskea kiertoprosessissa tehdyn työn ja siirtyneen lämmön sekä
näiden pohjalta määrittää kiertoprosessin ideaalisen
hyötysuhteen.
Viikko 5 (23.-29.11.)
Osaat selittää Clausiuksen epäyhtälöstä seuraavan määritelmän entropian muutoksen lausekkeelle.
Osaat laskea entropian muutoksia yksinkertaisissa termodynaamisissa prosesseissa.
Osaat selittää statistisen fysiikan peruskäsitteet mikrotila ja makrotila.
Osaat antaa entropialle tilastollisen tulkinnan Boltzmannin yhtälön mukaisesti.
Viikko 6 (30.11.-6.12.)
Osaat selittää käsitteet termodynaaminen potentiaali, Helmholtzin funktio ja Gibbsin funktio.
Osaat selittää käsitteen kemiallinen potentiaali, sekä ilmaista sen avulla ehdon kemialliselle tasapainolle.