Thermodynamics (3cr)

Evaluation scale

H-5

Content scheduling

Aloitusluento viikolla 7. Kontaktiopetusta viikkoteemoittain viikoilla 9-18. Tarkempi aikataulu kurssin Itslearning-sivuilla.

Objective

After completing the course, student will
* Understand the basic phenomena of heat and thermodynamics and their effects in technical applications
* Comprehend the fundamental thermodynamic quantities and be able to apply them in describing engineering problems.
* Comprehend the principles of heat transfer and its effects in engineering applications
* Be able to analyse computationally the flow of liquids and gases in engineering application
* Comprehend the ideal gas law and be able to utilize it in analysis of state-transitions
* Comprehend the principles of heat engines and heat pumps.

Content

* Pressure, excess pressure, and their units.
* Atmospheric pressure and hydrostatic pressure.
* Mass flow rate and volume flow rate.
* Continuity equation and Bernoulli’s equation.
* Fluids and viscosity.
* Temperature and temperature units.
* Thermal expansion.
*States of matter and their transitions.
* Heat energy.
* Heat capacity and latent heat.
* Gas state variables.
* Ideal gas law.
* Van der Waals equation.
* Enthalpy and entropy.
* The fundamental laws of thermodynamics.
* Principles of thermodynamic machines and cyclic processes.
* Energy balance, thermal efficiency, and coefficient of performance.
* Applications of thermodynamics in engineering.

Materials

Joko kirja
Tekniikan Fysiikka 1
Suvanto
Julkaisija Edita
ISBN 978-951-37-3842-6

tai kirja
Insinöörin FYSIIKKA (AMK), Osa I
Hautala, Peltonen
ISBN 978-952-5191-26-4

Lisäksi käytetään Itslearning-järjestelmän kautta jaettavaa tukimateriaalia. Oppikirjan korvaaminen näiden materiaalien avulla vaatii kuitenkin hyvää valmiutta englannin kielellä opiskeluun tai erinomaisia matemaattisia valmiuksia.

Teaching methods

Sulautuva oppiminen, kontaktiopetus, tehtäväperustaisuus, itsenäinen opiskelu, tiimityö, sähköiset materiaalit ja tehtävät.

Kurssilla perehdytään insinöörityön perustana oleviin fysiikan perustaitoihin. Työskentelyssä ovat ohjatun ja sähköisiin materiaaleihin ja oppikirjaan perustuvan itsenäisen opiskelun lisäksi olennaisessa osassa laskuharjoitukset. Laskuharjoituksia työstetään sekä itsenäisesti että pienryhmissä ohjatusti.

Exam schedules

Koe kampuksella toteutuksen päättyesssä. Kaksi uusintakoetta toteutuksen jälkeen.

Pedagogic approaches and sustainable development

Opintojakso toteutetaan lähiopetuksena kampuksella. Toteutus etenee viikkoteemoittan seuraavasti:
1. Opiskelijat tutustuvat itsenäisesti teeman aihepiiriin oppikirjan, opettajan tekemien opetusvideoiden ja erilaisten tukimateriaalien avulla (jaetaan Itslearningissä). Opettajan tekemät opetusvideot toimivat opintojakson luentoina.
2. Opiskelijat harjoittelevat viikkoteeman asioita tekemällä laskuharjoituksia itsenäisesti ja pienryhmissä. Laskuharjoitukset ovat Ville-järjestelmässä.
3. Viikoittain on laskuharjoitustilaisuus, jossa opettaja ohjaa laskuissa ja neuvoo avoimeksi jääneissä kysymyksissä.
4. Opettaja julkaisee laskuharjoitusten malliratkaisut

Student workload

Kurssin laajuus on 3 op, eli siihen kuuluva työmäärä on noin 81 h.
Työ jakautuu tasaisesti kurssin viikkoteemojen ajalle.

Evaluation methods and criteria

Arviointi perustuu pisteisiin, joita kerätään laskuharjoituksista (max 14 p.) ja kokeesta (max. 26 p.)

Opintojakson läpäistääkseen opiskelijan on saatava:
--Ville-järjestelmän Ville-pisteistä yhteensä vähintään 40% maksimipistemäärästä JA
--Kokeesta vähintään 7 pistettä JA
--Kokeesta ja laskuharjoituksista yhteensä vähintään 16 pistettä.

LASKUHARJOITUKSISTA SAATAVIEN PISTEIDEN MÄÄRÄYTYMINEN:
Laskuharjoituksista saa pisteitä Ville-järjestelmässä kerättyjen Ville-pisteiden perusteella. Pisteiden määrä on 14*Kerättyjen Ville-pisteiden osuus maksimista.

ARVOSANAN MÄÄRÄYTYMINEN:
Arvosana määräytyy pisteiden yhteisperusteella (koe ja laskuharjoitukset) seuraavan taulukon mukaan:
Arvosana 1 vaatii 16 pistettä
Arvosana 2 vaatii 21 pistettä
Arvosana 3 vaatii 26 pistettä
Arvosana 4 vaatii 31 pistettä
Arvosana 5 vaatii 36 pistettä

Kokeissa mitataan opiskelijan omatoimista osaamista ilman muita teknisiä apuvälineitä kuin funktiolaskin. Laskuharjoituksien tavoitteena on kehittää tätä osaamista. Täten laskuharjoituksissa tekoälyä voi käyttää apuvälineenä oman ymmärryksen rakentamisessa, mutta ei suoraan oman ajattelun korvaajana harjoitusten ratkaisemisessa.

Failed (0)

Yllä listatut läpäisykriteerit eivät täyty.

Assessment criteria, satisfactory (1-2)

Yllä listatut läpäisykriteerit täyttyvät ja pisteitä on vähintään 16, jolloin arvosana on 1. Jos pisteitä on vähintään 21, on arvosana 2.

Assessment criteria, good (3-4)

Yllä listatut läpäisykriteerit täyttyvät ja pisteitä on vähintään 26, jolloin arvosana on 3. Jos pisteitä on vähintään 31, on arvosana 4.

Assessment criteria, excellent (5)

Yllä listatut läpäisykriteerit täyttyvät ja pisteitä on vähintään 36.

Further information

Esitietoina tarvitaan:
---opintojakson Insinöörifysiikan perusteet JA
---Matemaattisten aineiden perustaidot tai Insinöörimatematiikan perusteet

Aiempien toteutusten kokemukset on huomioitu toteutustavan kehityksessä. Erityisesti opiskelijapalautteissa ja opetukseen liittyvissä keskusteluissa esiin nousseet puutteet on korjattu opintomateriaaleja täydennettäessä.