Osaamistavoitteet
Yleiset osaamistavoitteet
Kurssin jälkeen opiskelija osaa
- 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).Viikko 1 (24.-28.10.)
- Osaat selittää termodynamiikan peruskäsitteitä: systeemi (eristetty/suljettu/avoin), sisäenergia, tila, tilanmuuttuja, tilanfunktio, tilanyhtälö, lämpö, lämpötila, lämpökapasiteetti.
- Osaat selittää termodynamiikan 0. pääsäännön.
- Osaat laskea siirtyneen lämmön ja määrittää lämpötilan muutoksia yksinkertaisissa eristetyissä tai suljetuissa systeemeissä.
Viikko 2 (31.10.-4.11.)
- Osaat määritellä ja selittää termodynamiikan käsitteet työ, kvasistaattinen prosessi ja ideaalikaasu (klassisen termodynamiikan mukainen määritelmä).
- Osaat esittää yhtälömuodossa ja selittää termodynamiikan 1. pääsäännön.
- Osaat laskea tehdyn työn ja siirtyneen lämmön ideaalikaasun yksinkertaisissa termodynaamisissa prosesseissa (isokoorinen, isobaarinen, isoterminen, adiabaattinen).
- Osaat määritellä tilanfunktio entalpian ja selittää sen merkityksen vakiopaineessa tapahtuvissa termodynaamisissa prosesseissa.
Viikko 3 (7.-11.11.)
- Osaat sanallisesti ilmaista ja selittää termodynamiikan toisen pääsäännön (Clausiuksen ja Kelvinin-Planckin muotoilut).
- Osaat määritellä ja selittää käsitteet palautuva ja palautumaton prosessi.
- 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 (14.-18.11.)
- Osaat selittää Clausiuksen epäyhtälöstä seuraavan määritelmän entropian muutoksen lausekkeelle.
- Osaat laskea entropian muutoksia yksinkertaisissa termodynaamisissa prosesseissa.
- Osaat antaa entropialle mikroskooppisen, tilastollisen tulkinnan Boltzmannin yhtälön mukaisesti.
Viikko 5 (21.-25.11.)
- Osaat muotoilla termodynaamisen tasapainon yleiset ehdot entropian avulla.
- Osaat selittää käsitteen termodynaaminen potentiaali.
- Osaat määritellä Helmholtzin ja Gibbsin funktiot sekä selittää missä olosuhteissa ne ovat sopivia termodynaamisia potentiaaleja.
- Osaat muotoilla termodynaamisen tasapainon yleiset ehdot entropian avulla.
Viikko 6 (28.11.-2.12.)
- Osaat selittää yleisellä tasolla suureen kemiallinen potentiaali: miten se määritellään, missä sitä käytetään.
- Osaat muotoilla yleisen faasitasapainon ehdon.
- Osaat tulkita pV-, pT- ja pVT-diagrammeja (faasialueet, koeksistenssikäyrät, kolmoispiste, kriittinen piste) sekä selittää tilanyhtälön yhteyden edellä mainittuihin kuvaajiin.
- Osaat johtaa ja selittää Clausiuksen ja Clapeyronin yhtälön.