Termofysiikka ja teknillinen termodynamiikka (5 op)

Tavoitteet

Tunnistat lämpölaajenemiseen, lämpöenergian varastoitumiseen ja lämpöenergian siirtymiseen sekä kaasuihin ja ilman kosteuteen liittyvät perusilmiöt, tärkeimmät suureet, yksiköt, määritelmät ja luonnonlait.
Tunnet termodynamiikan perusfunktiot ja niihin liittyvät suureet ja käsitteet. Osaat lukea virtausaineiden tilapiirroksia ja ominaisuustaulukoita ja -käyrästöjä ja -kirjastoja. Osaat määrittää stationääriprosessin massa- ja energiataseet. Hahmotat lämpövoimalaitoksien perustyypit ja erilaiset höyry- ja kaasukiertoprosessit.
Osaat soveltaa käsitteistöä tekniikan alan ongelmien ratkaisemisessa.
Osaat tutkia ilmiöitä ja määrittää suureita kokeelliselta pohjalta.

Sisältö

Mitkä ovat lämpölaajenemisen, lämpöenergian varastoitumisen ja lämmönsiirtymisen sekä kaasujen ja ilman kosteuden perusilmiöt, tärkeimmät suureet, yksiköt, määritelmät ja luonnonlait?
Mitä on termodynamiikka ja mitkä ovat sen keskeiset käsitteet ja suureet ja miten ne liittyvät koneisiin, laitteisiin ja järjestelmiin? Mikä on höyry- tai/ja kaasukiertoprosessi ja miten lämpövoimalaitos toimii?
Miten käsitteistöä sovelletaan tekniikan alan ongelmien ratkaisemisessa?
Miten ilmiöitä tutkitaan ja suureita määritetään kokeellisesti?

Opiskelumateriaali

Ensimmäisen osion kurssimateriaali on jaossa kurssin Learn-alustalla. Ensimmäisen osion materiaali pohjautuu osittain kirjaan "Insinöörin (AMK) fysiikka, osa 1, Hautala ja Peltonen, 2016, 12. painos". Myös muut painokset käyvät. Toisessa osiossa Learnissa jaetut opetusmonisteet, tehtävät ja oheisaineistot.

Opiskelumuodot ja -menetelmät

Ensimmäisessä ja toisessa osiossa materiaali ja tehtävät ratkaisuineen ovat saatavilla Learnissä, joka mahdollistaa itseopiskelun, mutta lähitunneille osallistumista suositellaan. Ensimmäisen osion suoritukseen vaaditaan hyväksytty tentti, joka suoritetaan paperikokeena luokkatilassa. Toisessa osiossa on palautettavia tunti-/kotitehtäviä ja Learn-tentti, minkä hyväksytysti läpäisy vaaditaan. Kokonaisarvosana muodostuu ensimmäisen ja toisen osan tenttien painotettuna keskiarvona.

TKI ja työelämäyhteistyö

Opintojakso ei sisällä työelämäyhteistyötä.

Tenttien ja tehtävien ajoittuminen

Kurssin ensimmäisen osion koetta voi uusia kaksi kertaa. Toisen osion koti- ja tuntitehtävät kannattaa tehdä ennen tenttiä. Toisen osion tentin voi uusia kaksi kertaa.

Opiskelijan työmäärä

Kurssi on viiden opintopisteen laajuinen joka vastaa 135 tunnin työskentelyä.

Toteutuksen osien kuvaus

Kurssi sisältää lähiopetusta sekä harjoitustehtäviä. Osa harjoitustehtävistä voi olla palautettavia.

Kurssin ensimmäisessä osiossa käydään läpi termofysiikan perusteita ja käsitteistöä.
Ensimmäisessä osiossa käydään mm. lämpö-opin pääsäännöt, aineen olomuodot. kaasuteoriaa, lämpölaajeneminen ja lämpövoimakoneet.

Toisessa osiossa käsitellään: Höyryvoimalaitosprosessi termodynaamisena kiertoprosessina. Voimalaitosprosessin piirrosmerkit. Prosessien laskennan termodynaamiset perusteet. Energia- ja ainetaseet avoimissa virtaussysteemeissä ja erityisesti voimalaitosprosessissa. Termodynaamisten ominaisuustaulukoiden ja –piirrosten käyttöharjoituksia ja sovellusesimerkkilaskuja. Voimalaitosprosessin ja prosessivaiheiden tehojen ja hyötysuhteiden laskenta.

Arviointiasteikko

1-5

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Kurssin arvosana määrittyy kahden erillisen osan arvioinnista. Osien arviointiin käytetään koetuloksia sekä osaamista palautettavissa harjoitustehtävissä ja lähitunneilla.

Esitietovaatimukset

Ei edellytä aiempaa osaamista