Energia ja lämpö (FY3)
Moduulissa tutkitaan termodynaamisia systeemejä, energian siirtymistä systeemien välillä ja energian siirtymisen vaikutuksia. Keskeiset sisällöt liittyvät esimerkiksi energiantuotantoon, ilmastonmuutokseen ja rakentamiseen. Moduuli antaa valmiuksia osallistua ympäristöä ja teknologiaa koskevaan keskusteluun ja päätöksentekoon.
Yleiset tavoitteet
Moduulin 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
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
Moduulin 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.
Monitieteinen ja luova osaaminen: Tavoitteena on, että opiskelija osaa tutkia aineen termodynaamiseen tilaan ja olomuodon muutoksiin liittyviä ilmiöitä. Opintojakson aikana harjoitellaan kokeellisten havaintojen keräämistä, mittaustulosten käsittelyä sekä mallintamista ja simulointia. Tavoitteena on myös termodynamiikan käsitteiden ja mallien soveltaminen energiantuotannon ratkaisujen tarkastelussa ja kestävän tulevaisuuden rakentamisessa.
Eettisyys ja ympäristöosaaminen: Tavoitteena on tutustua tutkimustietoon ja käytäntöihin ilmastonmuutokseen ja sen hillitsemiseen liittyen esimerkiksi energiantuotannossa, rakentamisessa ja energiankäytössä kodeissa. Tavoitteena on myös perehtyä kasvihuoneilmiöön liittyvään fysiikkaan ja periaatteisiin.
Laaja-alaisen osaamisen arviointi kytkeytyy osaksi opintojakson yleisestä arviointia. Laaja-alaista osaamista voidaan arvioida esimerkiksi projektitöiden, itsearvioinnin tai sopivien tehtävien avulla.
Laaja-alainen osaaminen
Monitieteinen ja luova osaaminen: Tavoitteena on, että opiskelija osaa tutkia aineen termodynaamiseen tilaan ja olomuodon muutoksiin liittyviä ilmiöitä. Opintojakson aikana harjoitellaan kokeellisten havaintojen keräämistä, mittaustulosten käsittelyä sekä mallintamista ja simulointia. Tavoitteena on myös termodynamiikan käsitteiden ja mallien soveltaminen energiantuotannon ratkaisujen tarkastelussa ja kestävän tulevaisuuden rakentamisessa.
Eettisyys ja ympäristöosaaminen: Tavoitteena on tutustua tutkimustietoon ja käytäntöihin ilmastonmuutokseen ja sen hillitsemiseen liittyen esimerkiksi energiantuotannossa, rakentamisessa ja energiankäytössä kodeissa. Tavoitteena on myös perehtyä kasvihuoneilmiöön liittyvään fysiikkaan ja periaatteisiin.
Laaja-alaisen osaamisen arviointi kytkeytyy osaksi opintojakson yleisestä arviointia. Laaja-alaista osaamista voidaan arvioida esimerkiksi projektitöiden, itsearvioinnin tai sopivien tehtävien avulla.