Opintojaksossa tutkitaan termodynaamisia systeemejä, energian siirtymistä systeemien välillä ja energian siirtymisen vaikutuksia. Keskeiset sisällöt liittyvät esimerkiksi energiantuotantoon, ilmastonmuutokseen ja rakentamiseen. Opintojakso antaa valmiuksia osallistua ympäristöä ja teknologiaa koskevaan keskusteluun ja päätöksentekoon.

Yleiset tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

• syventää ymmärrystään energiasta fysiikan keskeisenä käsitteenä
• osaa tutkia aineen termodynaamiseen tilaan ja olomuodon muutoksiin liittyviä ilmiöitä
• osaa soveltaa termodynamiikan käsitteitä ja malleja energiantuotannon ratkaisujen tarkastelussa ja kestävän tulevaisuuden rakentamisessa
• tunnistaa energiatasapainon ja lämmönsiirtymisen merkityksen ilmastonmuutoksessa.

Keskeiset sisällöt

• voima vuorovaikutuksen voimakkuuden mittana
• mekaaninen työ
• termodynaaminen systeemi ja tilanmuuttujat
• lämpötila, paine ja hydrostaattinen paine
• energian säilyminen, sisäenergia, energian siirtyminen ja lämpömäärä
• aineen lämpeneminen ja jäähtyminen sekä olomuodon muutokset
• lämpölaajeneminen
• kaasujen tilanmuutokset ja ideaalikaasun tilanyhtälö

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: energiantuotanto, rakentaminen ja energia kotona, ilmastonmuutos sekä lämpövoimakone.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: absoluuttisen nollapisteen määrittäminen (ekstrapolointi), veden ominaishöyrystymislämmön määrittäminen ja Boylen lain todentaminen.

Laaja-alainen osaaminen

Monitieteinen ja luova osaaminen: Tieto- ja viestintäteknologisia taitoja käytetään muun muassa tiedon etsimiseen, kokeellisten havaintojen keräämiseen, mittaustulosten käsittelyyn ja tulkitsemiseen, tuotosten laatimiseen ja esittämiseen sekä mallintamiseen ja simulointiin. Opintojaksoon liittyviä tutkimusaiheita ovat esimerkiksi absoluuttisen nollapisteen tai veden ominaishöyrystymislämmön määrittäminen sekä Boylen lain todentaminen.

Keskeisten sisältöjen omaksumisen myötä opiskelija kehittää kvantitatiivisia taitoja arvioida ja vertailla eri energiantuotantotapoja.

Eettisyys ja ympäristöosaaminen: Eettisyys ja ympäristöosaaminen vahvistuu, kun opiskelija tutustuu tutkimustietoon ja käytäntöihin, jotka liittyvät ilmastonmuutoksen hillitsemiseen (esimerkiksi energiantuotanto, rakentaminen ja energiankäyttö kodeissa).

Perehtymällä kasvihuoneilmiöön liittyviin fysiikan ilmiöihin ja periaatteisiin opiskelija saa valmiuksia ymmärtää, miten ihmisen toiminta vaikuttaa ilmakehän lämpenemiseen.

Esitietovaatimukset

Fysiikka ympärillämme (FY01+FY02)

Itsenäinen suoritus on mahdollinen.

Arviointi

Moduulin arvioinnissa huomioidaan tuntiaktiivisuus, tehtyjen tehtävien määrä ja laatu, koe sekä pakollinen oma tutkimus.

Numeroarviointi.