Α. Εσωτερική ενέργεια

(τεχνικές πληροφορίες: κάνετε αρχικά downloading από το

http://phet.colorado.edu/en/get-phet/full-install τον κατάλληλο installer για να

«τρέξετε» τις προσομοιώσεις του phet/colorado)

1. Από το κεντρικό μενού της προσομοίωσης phet/colorado/gas properties σε on-line

διαδικασια ( βλέπε στο http://phet.colorado.edu/en/simulation/gas-properties)( ή

μπορείτε να κάνετε download για off-line διαδικασία) επιλέξτε: α) το «heavy

species=30» και β) το «pressure» και κατόπιν παρατηρείστε την εικόνα.

- περιγράψτε το σχήμα της τροχιάς της κίνησης των

μορίων………………………………………….

- όλα τα μόρια έχουν την ίδια ταχύτητα-κινητική ενέργεια; ναι□ όχι□ άλλο □

- ειναι πρακτικό-εύκολο μαθηματικά, να αναφερθεί η κινητική ενέργεια των μορίων

του καθενός ξεχωριστά ; ναι□ όχι□

-θυμηθείτε πως υπολογίζεται ο αριθμητικός μέσος όρος.

Αν κ1, κ2, κ3….είναι οι κινητικές ενέργειες των μορίων, η μέση κινητική ενέργεια ν

μορίων είναι κμ=………………

2. Μελετείστε το κείμενο 1

Κείμενο 1

«η εσωτερική ενέργεια των αερίων αποδίδεται στη θερμική κίνηση των μορίων τους,

αφού θεωρούμε την αλληλεπίδραση και κατά συνέπεια τη δυναμική ενέργεια

μηδέν.».

-διαβάζοντας το κείμενο 1 πόση είναι η εσωτερική ενέργεια U ενός αερίου Ν

μορίων, όταν η μέση κινητική ενέργεια των μορίων είναι Κμ ;

3. μελετηστε το κειμενο 2:

Κείμενο 2

«η kinetic sculpture (art) είναι τέχνη που βασίζεται σε κινούμενα μέρη.».

Παρακολουθείστε on line (ή off line αφού κάνετε downloading το αρχείο) το video

στο youtube στη διεύθυνση http://www.youtube.com/watch?v=hvhvclfmg6y

Ειναι ένα kinetic sculpture γλυπτό στο μουσείο bmw στο Μόναχο:

-υπάρχει «κανονικότητα» στην κίνηση των τμημάτων που κινούνται στην αρχή του

video μέχρι το 37ο δευτερόλεπτο; ναι □ όχι □ άλλο □

-μοιάζει τo προανεφερθέν τμήμα του τεχνουργήματος της σύγχρονης τέχνης-

γλυπτικής (ανθρώπινη δημιουργία) με την θερμική κίνηση των μορίων; ναι □ όχι □

άλλο □

-έχει αισθητικό νόημα η συνέχεια της τυχαίας και χαοτικής κίνησης, μετά το 37ο

δυετερόλεπτο; ναι □ οχι □ αλλο □

β. Θερμική ισορροπία

Γίνεται εισαγωγή στους μαθητές της έννοιας της θερμικής ισορροπίας με την βοήθεια

και ενός απλού πειράματος:

1. παρακολουθείστε με προσοχή το πείραμα, που περιγράφεται στο σχήμα και θα

πραγματοποιήσει ο καθηγητής σας. (περιγραφή: το νερό στο δοχείο Δ1 θερμαίνεται σε

θ1 μεγαλύτερη από την θερμοκρασία θ2 του νερού στο δοχείο Δ2 και το δοχείο Δ1

εισάγεται μέσα στο δοχείο Δ2. ).

- σε ποιό δοχείο αυξάνεται η θερμοκρασία του νερού και σε ποιο μειώνεται;

Δ1:…….Δ2:……..

- πότε σταματά η μεταβολή της θερμοκρασίας του νερού στα δοχεία;

- μια μητέρα λέει στο παιδί της: «α) κλείσε το ψυγείο για να μην φύγει το ψύχος».

β) κλείσε την πόρτα του σπιτιού για να μην μπει το κρύο.». Σχολιάστε τις προτάσεις

αυτές.

2. μελετείστε το κείμενο 3

κείμενο 3

«Όταν οι θερμοκρασίες γίνουν ίσες σταματά η ανακατανομή των εσωτερικών

ενεργειών και τότε ούτε προσφέρεται ούτε απορροφάτε θερμότητα. Η κατάσταση

αυτή ονομάζεται θερμική ισορροπία.».

γ. Διατήρηση της ολικής ενέργειας

Γίνεται εισαγωγή στους μαθητές της έννοιας της διατήρησης της ολικής ενέργειας:

1. Μελετείστε το κειμενο 4 και την εικονα 1

κείμενο 4: «τα χιόνια έλιωσαν. η ενέργεια του ύψους μετατρέπεται εκκωφαντικά, σε

κίνηση, σε ήχο, σε παραμόρφωση και εγώ κάθομαι εκεί, κουρνιασμένος μες’ στην

λάσπη και απλά παρακολουθώ.». καταρράκτης «Λειβαδίτης» ξανθής-Μάρτιος 1995-

Κλεάνθης Βασδόκας

εικόνα 1

μελετείστε το κείμενο 5

κείμενο 5

η αρχή διατήρησης της ενέργειας ορίζει: «η ενέργεια δεν καταστρέφεται, δεν

δημιουργείται.».

-αφού μελετήσετε τις εικόνες 2 και 3 καθώς και τα κείμενα που τις συνοδεύουν

απαντήστε στις ερωτήσεις i και ii, που ακολουθούν:

εικόνα 2

the waterfalls at terni 1779-jacob philipp hackert-ζωγραφικη σε λαδι:

στο κίνημα του ρομαντισμού-τέλη του 18ου αιώνα-στις εικαστικές τέχνες, ( δείγμα του

είναι η εικόνα 2), η σύνθεση γεμίζει κίνηση και ενέργεια.

εικονα 3

λεπτομέρεια από το «ascending and descending», 1960 ,m. c. escher – λιθογραφία:

ο m.c. Escher (1898-1972) ήταν ζωγράφος περίφημος για τα σχεδία που έκανε (σε

λιθογραφίες) και αναπαρίσταναν «απίθανα» τοπία ή κατασκευές. Δείγμα μια

λεπτομέρεια έργου του, που απεικονίζεται στην εικόνα 3.

i) η εικόνα 2 συμφωνεί με την αρχή της διατήρησης της ενέργειας; Ναι □ Όχι □

ii) σχολιάστε την εικόνα 3 από την σκοπιά της αρχής διατήρησης της ενεργείας.

δ. Έργο αερίου

γίνεται εισαγωγή στους μαθητές της έννοιας του έργου σε αέριο:

1. παρακολουθείστε με προσοχή την παρουσίαση που θα πραγματοποιήσει ο

καθηγητής σας.

-συμφωνείτε με την άποψη ότι μειώθηκε η εσωτερική ενέργεια του αερίου;

Ναι □ Όχι □

ε. Μια άλλη έκφραση της αρχής διατήρησης της ενέργειας.

Γίνεται εισαγωγή στους μαθητές μιας άλλης έκφρασης της αρχής διατήρησης της

ενέργειας:

1. Από το κεντρικό μενού της προσομοίωσης phet/colorado/gas properties επιλέξτε α)

το «heavy species=30» και β) το «pressure» και κατόπιν επιλέξτε το «add» στο heat

control για 5 sec.

- τι συμβαίνει με την εσωτερική ενέργεια του αερίου;

- από που προέρχεται η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας αν αυτή συμβαίνει;

- γράψετε μια μαθηματική σχέση, που να συνδέει την προσφέρομε θερμότητα με την

εσωτερική ενεργεία του αερίου.

2. Παρακολουθείστε με προσοχή την παρουσίαση που θα πραγματοποιήσει ο

καθηγητής σας: (Περιγραφή: στο σχήμα (β) πάνω στο έμβολο τοποθετούνται

σταθμά. Το έμβολο θα κινηθεί προς τα άνω και η ένδειξη του θερμομέτρου θα

αυξηθεί, ενώ προσφέρεται θερμότητα στο νερό.).

-συμπληρώστε τις λέξεις που λείπουν στα κατωτέρω σχήματα:

αύξηση του όγκου του αερίου

δ δηλαδή προσφορά ενέργειας μέσω

του…….

απορρόφηση

θερμότητας Q

αύξηση της θερμοκρασίας δηλαδή

τ της……….

-Ποιος είναι ο μαθηματικός φορμαλισμός του προηγουμένου σχήματος;

στ. θερμοτητα

1. μελετηστε τα κειμενα 5, 6 και 7:

κείμενο 6: «…όπως το έργο w μετράει την ενέργεια, που μεταφέρεται από το ένα

σώμα σε κάποιο άλλο λόγω άσκησης δύναμης έτσι και η θερμότητα Q μετράει την

ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σώμα σε κάποιο άλλο, λόγω διαφοράς

θερμοκρασίας.». Φυσική γενικής παιδείας Α’ Λυκείου, β. Κόκκοτας

κείμενο 7: «οι ποσότητες W και Q δεν είναι χαρακτηριστικές της καταστάσεως

(ισορροπίας) του συστήματος αλλά μάλλον της διεργασίας με την οποία το σύστημα

κινείται από μια κατάσταση ισορροπίας σε μια άλλη, αλληλεπιδρώντας με το

περιβάλλον του.». Φυσική, Haliday-Resnick

κείμενο 8: « τα 4/5 των ρημάτων της ελληνικής γλωσσάς εκφράζουν ενεργό

διαδικασία-διεργασία, που καταλήγει σε κάποιο αντικείμενο. το ουσιαστικό είναι το

όνομα-αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας (εάν δεν είναι προσωπικό).». Γραμματική

της Ελληνικής Γλώσσας.»

-Με ποια πρόταση συμφωνείτε:

α. η θερμότητα είναι το ποσό της ενέργειας, που περιέχει ένα σώμα. □

β. όταν δυο σώματα που βρίσκονται σε διαφορετική θερμοκρασία, έλθουν σε επαφή,

τότε ποσό θερμότητας «ρέει» από το ένα στο άλλο. □

- συμφωνά με τα κείμενα 6,7 και 8, στην πρόταση του Δημοσθένη κατά του Αισχίνη

«…πράξη έπραξες αθλία.», ποια λέξη νομίζετε θα είχε αντιστοιχία ως προς την

διαδικασία της έννοιας της «θερμότητας» και ποια της «ενέργειας»;