
1.-4. vuosi
FY
lämpötila kelvin celsiusaste
Lämpö ja lämpötila
- Aineen tilan määräävät tilanmuuttujat:
- Lämpötila [T] = K
- Paine [p] = Pa
- Tilavuus [V] = m3
- Ainemäärä [n] = mol
Kuva. Jääpuikkoja talon katolla keväällä. (M. Kaunisto)
- Termodynaaminen systeemi
- Termodymaainen systeemi on lämpöopissa käytetty nimitys kappaleelle tai kokonaisuudelle, jota tarkastellaan esim. termospullo, luokkahuone
- Termodynaaminen systeemi voi olla:
Eristetty: ei vaihda ainetta eikä energiaa ympäristön kanssa (esim. hyvä termospullo, kylmälaukku)
Suljettu: vaihtaa energiaa, mutta ei ainetta ympäristön kanssa (esim. kaukolämpöverkko, jääkaappi)
Avoin: vaihtaa ainetta ja energiaa ympäristön kanssa (esim. mukillinen kahvia)
- Systeemejä voidaan tarkastella:
Mikrotasolla eli rakennehiukkasten tasolla
Makrotasolla eli tilanmuuttujien avulla, aistein nähtävästi
- Lämpöenergia: Rakenneosasten liike-energiaa
- Lämpötila: Rakenneosasten liikettä
- Lämpötila-asteikot:
- Kelvinasteikko [T] = K, Absoluuttisen nollapisteen (0 K) ja veden kolmoispisteen (273,16 K) mukaan
- Celsiusasteikko [t] = °C, Jään sulamispisteen (0°C) ja veden kiehumispisteen (100°C) mukaan
Lämpötila kelvinasteikolla T = t + 273,15
Lämpötila celsiusasteikolla t = T - 273,15
Esim. 37 °C = (37 + 273,15) K = 310,15 K
260 K = (260 - 273,15) ºC = -13,15 ºC
Huomaa! Kelvin ja celsiusaste ovat yhtä suuret eli 1 K = 1 °C (peruskiintopisteet vain erikohdissa), joten muutos lämpötilassa on kummallakin asteikolla yhtä suuri eli Δt = ΔT
- Fyysikoita
- Galileo Galilei (1564-1642)
- D.Fahrenheit(1686-1736)
- Anders Celsius (1701-1744)
- William Thomson (lordi Kelvin) (1824-1907)
- Simulaatiot
- Lisätietoa
- Tähden lämpötila ja väri: https://fi.wikipedia.org/wiki/Spektriluokka
- Lämpötilan alaraja: https://www.school-for-champions.com/science/temperature_limits.htm#.XjxpZxMzY1J
- Lämpötilan yläraja: https://www.tiede.fi/keskustelu/25820/ketju/onko_lampotilalla_ylarajaa
- Veden kolmoispiste: https://www.youtube.com/watch?v=MP6MVLWuNZQ
Kuva. Jääkukkia (M. Kaunisto)
Pohdittavaa
1. Kirjaa ylös tilanmuuttujasuureet sekä niiden SI-järjestelmän yksiköt.
2. Määrittele termodynaaminen systeemi.
3. Anna esimerkki kustakin termodynaamisesta systeemistä.
4. Määrittele lämpötila. Kirjaa ylös sen SI-järjestelmän mukainen suureen tunnus sekä yksikkö.
5. Miten lämmittäminen vaikuttaa kaasun liikkeeseen ja paineeseen?
Laskettavaa
1. Muunna huoneen lämpötila 22 °C kelvineiksi.
2. Muunna auringon pintalämpötila 5500 K celsiusasteiksi.
Opetussuunnitelman mukaisesti:
Kurssin tavoitteena on, että opiskelija
- osaa käyttää ja soveltaa lämpöilmiöiden käsitteitä jokapäiväisen elämän, ympäristön, yhteiskunnan ja teknologian ilmiöissä
- osaa tutkia aineen termodynaamiseen tilaan ja olomuodon muutoksiin liittyviä ilmiöitä
- syventää ymmärrystään energiasta fysiikan keskeisenä käsitteenä
- kehittää valmiuksia osallistua ympäristöä ja teknologiaa koskevaan päätöksentekoon.
Keskeiset sisällöt (*
- fysiikan merkitys energiantuotannon(1 ratkaisuissa ja kestävän tulevaisuuden rakentamisessa
- lämpö ja lämpötila(4
- kaasujen tilanmuutokset(9, lämpölaajeneminen(7 ja paine(8
- kappaleiden lämpeneminen, jäähtyminen, olomuodon muutokset(5 ja lämpöenergia(6
- mekaaninen työ, teho ja hyötysuhde(3
- energian säilyminen(2 lämpöopissa ja lämmön siirtymissuunta
- tutkimuksen tai ongelmanratkaisun(10 ideointia ja suunnittelua
* Yläindeksinumerointi viittaa tämän kurssisuunnitelman numerointiin
Lähde: Lukion opetussuunnitelman perusteet 2015
https://www.oph.fi/fi/koulutus-ja-tutkinnot/lukion-opetussuunnitelmien-perusteet