Fysiikka 3

Tässä moduulissa syvennämme lämpöopin osaamistamme tutustumalla niihin vaikutuksiin, joita energianmuutoksilla on aineeseen. Samalla katsomme yksinkertaisia malleja, joilla näitä muutoksia voi mallintaa. Lämpötilan noustessa kiinteä kappale tai yleisemmin missä tahansa olomuodossa oleva systeemi tyypillisesti esimerkiksi laajenee. Lämpötilan nostamiseen tarvitaan tietty määrä energiaa, joka muuttuu aineen rakenneosasten energiaksi ja jonka suuruus voidaan kokeellisesti määrittää.

Lämpöoppi kuvaa aivan erityisesti sellaisia systeemejä, jotka koostuvat monista rakenneosasista. Esimerkiksi kaasulla täytetyssä ilmapallossa on niin paljon kaasumolekyylejä, että sen mallintaminen näiden osasten kautta mikrotasolla on käytännössä lähes mahdotonta. Makroskooppinen kuvaus tilavuuden, lämpötilan ja paineen avulla sen sijaan onnistuu oikein hyvin.

Lämpöopin ilmiöiden hahmottamista helpottavat energian säilymislaki ja lämpöopin pääsäännöt. Niiden avulla on helpompi ymmärtää miten ja miksi yhdestä systeemistä siirtyy toiseen energiaa. Samalla ne auttavat meitä ymmärtämään esimerkiksi energiantuotannon kannalta tärkeiden lämpökoneiden toimintaa.

Tämä moduuli sisältää paljon uutta fysiikan termistöä, jonka opettelu vie oman aikansa. Käsiteltävistä ilmiöistä puhuminen ja niiden tarkempi analysointi helpottuu sitä mukaa mitä paremmin hallitsee tämän kielen. Kannattaakin tehdä itselleen lista kaikista vastaan tulevista uusista fysiikan termeistä ja tarkistaa moduulin edetessä muistatko jo jokaisen merkityksen

Tapio Salminen, FT