FY3 · 2 op · Valinnainen

Energia ja lämpö

Miten energia siirtyy lämpönä ja työnä, ja miten se muuttaa ainetta?

16 oppituntia

Oppitunnit

1. Voima, työ ja lämpötila

   Luku 1Voima vuorovaikutuksen mittana ja paino $G = mg$

   Miksi astronautti painaa Kuussa vain kuudesosan siitä, mitä hän painaa Maassa, vaikka hänestä ei ole kadonnut mitään?
2. Luku 2Työ ja energia

   Miksi painavan repun kantaminen tasaista käytävää pitkin ei fysiikan mielessä ole työtä, vaikka olkapäät väsyvät?
3. Luku 3Termodynaaminen systeemi, tilanmuuttujat ja lämpötila

   Miksi pyörän rengas tuntuu kovemmalta kuumana kesäpäivänä kuin pakkasella, vaikka renkaaseen ei pumpata lisää ilmaa?
4. Luku 4Absoluuttisen nollapisteen määrittäminen

   Miksi alin mahdollinen lämpötila voidaan määrittää koulun laboratoriossa, vaikka lämpömittari ei ulotu lähellekään sitä?

5. Paine, lämpö ja olomuodot

   Luku 5Paine ja hydrostaattinen paine

   Miksi padon muuri on paljon paksumpi pohjalta kuin yläreunasta, vaikka sitä vasten on samaa vettä koko syvyydeltä?
6. Luku 6Sisäenergia, lämpömäärä ja energian säilyminen

   Miksi polkupyörän pumppu kuumenee, kun rengasta pumpataan, vaikka pumppua ei lämmitetä millään?
7. Luku 7Aineen lämpeneminen ja jäähtyminen: $Q = cm\Delta T$

   Miksi uimarannan hiekka polttaa jalkapohjia jo aamupäivällä, kun vesi on vielä viileää, vaikka aurinko on paistanut molempiin yhtä kauan?
8. Luku 8Olomuodon muutokset

   Miksi kiehuvan veden lämpötila ei nouse yli $100\,{}^\circ\text{C}$:n, vaikka liesi on täysillä ja kattilaan siirtyy koko ajan energiaa?
9. Luku 9Lämpötasapaino olomuodon muuttuessa

   Miksi jääpalat viilentävät juomaa niin tehokkaasti, vaikka jää itse on vain nollan asteen lämpöistä? Entä miksi lasin pohjalle voi jäädä jäätä, vaikka juoma oli huoneenlämpöistä?

10. Laajeneminen ja kaasut

    Luku 10Lämpölaajeneminen

    Miksi pitkän sillan päässä on kampamainen teräsliitos, jonka yli auton renkaat kolahtavat?
11. Luku 11Kaasujen tilanmuutokset ja Boylen laki

    Miksi suljettu sipsipussi pullistuu lentokoneessa kireäksi, vaikka siihen ei ole lisätty mitään?
12. Luku 12Ideaalikaasun tilanyhtälö $pV = nRT$

    Miksi heliumpallo on paljon kevyempi kuin samankokoinen ilmapallo? Onko siinä vähemmän kaasua?
13. Luku 13Kaasun tekemä työ ja lämpövoimakone

    Miksi lämpövoimalaitos saa polttoaineen energiasta sähköksi vain alle puolet, ja minne loput energiasta menee?

14. Energia ja ympäristö

    Luku 14Energiantuotanto ja voimalaitosten hyötysuhde

    Miksi voimalaitos tarvitsee polttoainetta noin kaksi ja puoli kertaa enemmän kuin se tuottaa sähköä, ja miten loput energiasta saadaan käyttöön?
15. Luku 15Lämmön siirtyminen, energiatasapaino ja ilmastonmuutos

    Miksi maapallon keskilämpötila on noin $+15\,{}^\circ\text{C}$ eikä pakkasen puolella, vaikka maapallo säteilee avaruuteen yhtä paljon energiaa kuin imee Auringosta?
16. Luku 16Soveltava tunti: lämpöilmiöt arjessa

    Miksi kylmälaukun jääpussi pitää juomat viileinä tuntikausia helteellä, mutta kun jää on sulanut, juomat lämpenevät nopeasti?