Topic outline

  • Osaamistavoitteet

    • Yleiset osaamistavoitteet

      Kurssin jälkeen opiskelija osaa

      1. Määritellä ja selittää termodynamiikan peruskäsitteet sekä ilmaista ja selittää termodynamiikan pääsäännöt.
      2. Soveltaa termodynamiikan pääsääntöjä siirtyneen lämmön, tehdyn työn ja tilanfunktioiden muutosten määrittämisessä.
      3. Selittää lämpövoimakoneen toiminnan fysikaaliset periaatteet ja rajoitukset sekä määrittää hyötysuhteen lämpövoimakoneen toimintaa kuvaavalle ideaaliselle kiertoprosessille.
      4. Selittää entropian käsitteen sekä termodynamiikan että statistisen fysiikan perusperiaatteiden mukaisesti, ja määrittää entropian muutoksia termodynaamisissa prosesseissa.
      5. 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).

    • Viikko 1 (1.11.-5.11.)

      • Osaat selittää termodynamiikan peruskäsitteitä: systeemi (eristetty/suljettu/avoin), tila, tilanmuuttuja, tilanfunktio, sisäenergia, lämpötila, lämpö, lämpökapasiteetti, tilanyhtälö.
      • Osaat selittää termodynamiikan 0. pääsäännön.
      • Osaat laskea siirtyneen lämmön ja määrittää lämpötilan muutoksia yksinkertaisissa eristetyissä tai suljetuissa systeemeissä.
      • Osaat yleisellä tasolla kuvailla eri lämmönsiirron mekanismeja sekä näihin vaikuttavia tekijöitä.

    • Viikko 2 (8.-12.11.)

      • 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 3 (15.-19.11.)

      • 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 4 (22.11.-26.12.)

      • 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 5 (29.11.-3.12.)

      • Osaat selittää ideaalikaasun pätevyysalueen, sekä antaa esimerkkejä siitä miten ei-ideaalisia kaasuja voidaan kuvata tilanyhtälöllä (esim. van der Waalsin tilanyhtälö).
      • Osaat kuvailla kaasun molekyylien vauhtijakauman (Maxwellin ja Boltzmannin vauhtijakauman) sekä selittää siihen vaikuttavat tekijät.
      • Osaat tulkita pV-, pT- ja pVT-diagrammeja (faasialueet, koeksistenssikäyrät, kolmoispiste, kriittinen piste) sekä selittää tilanyhtälön yhteyden edellä mainittuihin kuvaajiin.

    • Viikko 6 (6.-10.12.)
      • Osaat selittää tilanfunktio entalpian.
      • Osaat selittää käsitteet termodynaaminen potentiaali, Helmholtzin funktio ja Gibbsin funktio.
      • Osaat selittää yleisellä tasolla suureen kemiallinen potentiaali: miten se määritellään, missä sitä käytetään.
Next section ►
Kurssin suorittaminen ja arvostelu