Tämän päivän ohjelma: ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto Luento 1 /

Transkriptio

1 ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto Luento 1 / v. 04 / T. Paloposki Tämän päivän ohjelma: Tutustuminen Motivointi Kurssin tavoitteet ja sisältö Kurssin asema opinnoissa ja suhde muihin kursseihin Käytännön seikkoja 1

2 9/10/2018 Mitä termodynamiikka on 1 Käsitteitä Sovellutusesimerkki Energia Työ Lämpö Lämpötila Hyötysuhde Sähkön ja kaukolämmön yhteistuotanto 2

3 Mitä termodynamiikka on 2 Faasi Käsitteitä Faasimuutos Sulaminen Höyrystyminen Sovellutusesimerkki Energian varastointi (video ks. seuraava dia) Alijäähtyneen natriumasetaattitrihydraatin kiteytyminen (video: Mikko Keinänen) 3

4 Mitä termodynamiikka on 3 Käsitteitä Järjestys Epäjärjestys Entropia Tasapaino Sovellutusesimerkki Sekoittuminen Maxwellin vauhtijakautuma Todennäköisyystiheys [s/m] Argon (M = 39.9 kg/kmol) T = 298 K T = 596 K Vauhti [m/s] 4

5 Tavoitteet 1. Viralliset tavoitteet (Oodi) Kurssin jälkeen opiskelija ymmärtää ja hallitsee termodynamiikan perusteorian, sen loogisen rakenteen ja käsitteet sekä osaa lämmönsiirto-opin alkeita. Tavoitteet 2. Epäviralliset tavoitteet (piilo-ops) Kurssin jälkeen opiskelija osaa: - Rajata ongelmia ja keskittyä olennaiseen. - Etsiä tietoa ja arvioida löytämänsä tiedon luotettavuutta. - Kertoa tekemistään ratkaisuista ja saavuttamistaan tuloksista (teksti, kaavakuvat ja graafiset esitykset, lähdeviitteiden merkintä, jne.). 5

6 Sisältö 1. Virallinen sisältö (Oodi) Termodynamiikan pääsäännöt ja näistä täsmällisesti johdettu perusteoria. Lämpö- ja virtausteknisten laitteiden analysointi termodynamiikan avulla. Lämmönsiirto-opin perusilmiöt ja yksinkertaiset lämmönsiirtolaskelmat. Sisältö 2. Sisältö käytännön toimintaan peilattuna: Ongelmien muotoilua ja rajausta Tiedonhakua ja tiedon luotettavuuden arviointia Laskemista Tulosten raportoimista 6

7 Perimmäinen tavoite on saavuttaa kyky itsenäiseen soveltamiseen Opetusfilosofia Kaikki voivat oppia, mutta kaikkien on tehtävä työtä. Jatkuva arviointi => tasainen työkuorma. Kaksisuuntainen viestintä => korjaava palaute. 7

8 Syksyn 2017 tilasto Onko termodynamiikka vaikeaa?... termodynamiikan opettaminen ja oppiminen on käytännössä vaikeaa, vaikka kyseessä ovat varsin yksinkertaiset perusasiat. (Martti Tikkanen kirjan Helppoa termodynamiikkaa esipuheessa) Thermodynamics is a rather difficult and complex subject when we come to apply it... (Richard Feynman kirjassa The Feynman lectures on physics, luvun 45 alku) 8

9 Miksi termodynamiikka on koettu vaikeaksi? Mitä asialle pitäisi tehdä? Monissa oppikirjoissa esitetään näkemys, että termodynamiikka muuttuu helpoksi silloin kun asiat opetetaan ja opiskellaan juuri siinä kirjassa esitetyllä tavalla. Puhdasoppisuuspuolue Jos ongelma olisi oikeasti näin yksinkertainen, se olisi ratkaistu jo kauan sitten. Realismi Jokaisella on oma tiensä Termodynamiikan sisältöä ei voi kukaan omaksua toisen puolesta. Jokainen joutuu etsimään oman tapansa oivaltaa. Kokeile erilaisia tapoja. Lue paljon ja lue eri kirjoja. Aina kun olet mielestäsi ymmärtänyt jonkin uuden asian, kokeile, osaatko myös soveltaa tietojasi laskemiseen. 9

10 Kurssin asema opinnoissa Lämmönsiirto Termodynamiikka Virtausmekaniikka Kemia Fysiikka Matematiikka (Kaaviossa näkyy vain pieni osa opintojen kokonaisuudesta) Kemia massa (kg), ainemäärä (mol) moolimassa (g/mol, kg/kmol) reaktioyhtälöt, aineen häviämättömyys 10

11 Fysiikka Matematiikka 11

12 Tiedotus Suorittaminen EI välikokeita EIKÄ tenttejä Suorittaminen kotilaskuilla - 12 kotilaskukierrosta (1/viikko) - max. 6 p. / kotilasku - Maksimipistemäärä 6 x 12 = 72 Kotilaskupisteiden ja arvosanan välinen riippuvuussuhde: 12

13 Kotilaskujen palautus Sähköinen palautus (MyCourses). Katso ohjeet MyCourses-sivuilta. Noudata määräaikoja (ne ovat ehdottomia)! Testaa, että osaat käyttää järjestelmää. Huomaa, että kullakin kierroksella arvostellaan viimeinen ennen määräaikaa tekemäsi palautus! Miksi ei välikokeita eikä tenttejä? 1. Tenttitilanne ei vastaa työelämän toimintatapoja: Toimiminen yksin/ryhmässä Lähdemateriaalin käyttö Apuvälineiden käyttö 13

14 Miksi ei välikokeita eikä tenttejä? 2. Tentti mittaa samaa asiaa kuin laskuharjoituksetkin: Kotilaskupisteiden ja välikoepisteiden välinen riippuvuus syksyllä 2016 Miksi ei välikokeita eikä tenttejä? 3. Tenttiin liittyy joukko teknisiä riskejä: Tehtävävalinnan onnistuminen Tiedotuksen toimivuus Ulkoiset tekijät Muu mahdollinen sählinki 14

15 Kuormittavuus Virallinen työmäärä 5 op x 26,7 h/op = 133,5 h Jakautuu n. 13 viikon ajalle => n. 10 h/vko TAI: Ristiriita 50 % n. 17 % syksyn työmäärästä => n. 7 h/vko Kirjallisuus Lueteltu MyCourses-sivustolla (alkajaisiksi; etsi itse enemmän!) Lisämateriaalia jaetaan MyCourses-sivuston kautta (esim. luentokalvoja) Tee omia muistiinpanoja! Etsi itse muutakin luettavaa! 15

16 9/10/2018 Kirjallisuus Kurssikirja: Lampinen, Otatieto 582 Myynti: Gaudeamus (myymälä ja nettikauppa) Käytettyjä kirjoja tarjolla Saatavana myös kirjastoissa Muuta kirjallisuutta 16

17 Opiskelijapalaute Vaihtoehto 1: Webropol-järjestelmä Aalto-yliopiston vakiojärjestelmä Palaute kerätään yksilöllisesti ja nimettömästi Palaute kerätään kurssin päätyttyä => hyödyntäminen jää tuleviin vuosiin Vaihtoehto 2: palauteryhmä Kokeiluasteella olevaa toimintaa Palauteryhmään tarvitaan vapaaehtoisia, jotka uskaltavat toimia omalla nimellään ja kasvoillaan Palaute kerätään jo kurssin aikana => hyödyntäminen voi periaatteessa alkaa jo kurssin kestäessä Nyt on aika siirtyä itse asiaan. Onnea matkaan! 17