Thermodynamics (5 cr)

Evaluation scale

H-5

Content scheduling

Opintojakso toteutuu tiistaisin ja perjantaisin viikoilla 7-17.

Opintojaksolla tutustutaan termodynamiikan ilmiöihin sekä harjoitellaan niihin liittyviä laskuja ja mittauksia fysiikan näkökulmasta. Perjantain tunnit ovat etänä pidettäviä teoriatunteja viikon aiheesta. Samalla kerrataan edellisviikon laskuissa epäselviksi jääneitä asioita. Tiistaisin on lähilaskupaja (1t) kummallekin ryhmälle erikseen.

Teoriatuntien lisäksi opintojakso sisältää kolme pakollista lähilabratyötä, jotka toteutetaan kolmena keskiviikkona (viikoilla 10-13) pienryhmissä. Labratöiden alustavat aiheet: Termistorin resistanssin lämpötilariippuvuus, lämmönjohtavuus ja kalorimetria. Yhden labratyön voi halutessaan korvata MATLAB Simulink-ohjelmistolla tehtävällä etälabratyöllä termistorin resistanssin lämpötilariippuvuudesta.

Sisältö
- Termofysiikan/termodynamiikan perussuureet, kaavat, yksiköt, paine, noste
- Termodynaaminen systeemi, lämpötila ja lämpölaajeneminen
- Lämpökapasiteetti, lämpöenergia ja energian siirtyminen
- Olomuodon muutokset ja energia olomuodon muutoksissa
- Nesteiden ja kaasujen virtaukset, virtausyhtälöt
- Nesteen viskositeetti
- Ideaalikaasun tilanyhtälö
- Termodynamiikan I ja II pääsääntö
- Kaasujen kiertoprosessit
- Lämpö- ja kylmäkoneiden toimintaperiaate
- Kostean ilman fysiikan perusteet ja Mollier-käyrästö

Objective

The aim of the course is to familiarize students with the fundamentals of heat transfer and thermodynamics, thereby creating a basis for their application in the design and calculation of machines, equipment, and processes.
After completing the course, student:
- is familiar with the basic quantities of thermodynamics and can perform related calculations
- understands heat transfer and its effects in substances and structures (heat conduction , thermal expansion, phase changes)
- can calculate the heat quantity in various state changes
- can perform calculations related to the flow of liquids and gases
- knows the ideal gas equation and can apply it in various state change processes
- understands the state changes of ideal gases and the cycles based on them
- can determine the thermal efficiency of a heat engine as well as the coefficients of performance of a heat pump and a refrigeration machine
- can evaluate the energy efficiency of different machines
- is familiar with the Mollier diagram and its use in calculations related to heat transfer processes
- can investigate thermodynamic phenomena using measurement setups

Content

- the main principles of thermodynamics
- pressure, temperature, measurement
- heat conduction
- thermal expansion
- heat capacity
- quantity of heat
- flow equation, Bernoulli's equation, viscosity of liquids
- changes in the state of gases and vapors
- energy balance, thermal efficiency
- operating principles of thermodynamic machines and cycles
- moist air and Mollier diagram
- measurements related to thermodynamics and reporting of results

Materials

Insinöörin FYSIIKKA(AMK), Osa I (Hautala, Peltonen)
Verkko-oppimisympäristössä oleva ja sinne linkitetty materiaali

Teaching methods

Osallistava oppiminen, käänteinen oppiminen

Exam schedules

Alustavasti välikokeet viikoilla 12 ja 17 tai vaihtoehtoisesti kurssitentti viikolla 17.
Uusintamahdollisuudet EY-tekniikan yleisissä uusintakokeissa toukokuun ja kesäkuun uusinnoissa.

International connections

Opiskelijan omaan aktiivisuuteen, kokemukseen ja tiedon rakentamiseen perustuvat menetelmät

Completion alternatives

Osaamisen näyttö teoriakokeella

Student workload

Opiskelijan työmäärä 135t jakautuu seuraavasti
- Teoriatunnit ja laskuharjoitukset 36t
- Labratyöt 6t
- Koe 2-4t (riippuen siitä tekeekö kaksi välikoetta vai yhden kurssitentin)
- Itsenäinen opiskelu 89-91t

Further information

Väylä: 3 opiskelijan kiintiö
Opintojakson tärkeimmät ilmoitukset lähetetään sähköpostitse. Opiskelijoiden toivotaan olevan yhteydessä opettajaan ensisijaisesti sähköpostitse. Myös tuntien yhteydessä voi avoimesti kysyä ja keskustella asioista.
Ajankohtaisista asioista ilmoitetaan its-kurssin Yleiskatsaus-sivulla.