Γνωριμία με τις έννοιες της θερμοκρασίας, της θερμότητας, τους τρόπους μεταφοράς της, την θερμική διαστολή και συστολή και τις θερμικές μηχανές (Β΄ Γυμνασίου).
Εισαγωγή στις θεμελιώδεις έννοιες, τους νόμους και τις αρχές της Θερμοδυναμικής (Β΄ Λυκείου).

Β’ Γυμνασίου

Γιατί φοράμε μάλλινα ρούχα τον χειμώνα; Πώς λειτουργεί το καλοριφέρ; Γιατί τα μεταλλικά πόδια της καρέκλας είναι πιο κρύα από την ξύλινη επιφάνειά της; Γιατί οι Εσκιμώοι ζουν σε σπίτια από πάγο; Γιατί οι κατσαρόλες έχουν ξύλινες ή πλαστικές χειρολαβές;

Μια σειρά επιλεγμένων πειραμάτων για τη Β’ τάξη του Γυμνασίου που λύνει αυτές τις καθημερινές απορίες και βοηθά τους/τις μαθητές/τριες να διακρίνουν τις έννοιες της θερμοκρασίας και της θερμότητας, και να ανακαλύψουν πώς γίνεται η μεταφορά θερμότητας με αγωγή, με ρεύματα μεταφοράς και με ακτινοβολία. Οι μαθητές/τριες εξοικειώνονται με φαινόμενα όπως η διαστολή και η συστολή, η τήξη, η πήξη, η εξάχνωση, η εξάτμιση και η συμπύκνωση, και μελετούν τη συμπεριφορά των καλών και των κακών αγωγών της θερμότητας.

Ενότητες

1. Θερμοκρασία-Θερμότητα-Θερμική Ενέργεια.
2. Αρχή Διατήρησης της Ενέργειας.
3. Θερμικές Μηχανές-Αιολόσφαιρα του Ήρωνος.
4. Θερμική διαστολή και συστολή.
5. Καλοί και κακοί αγωγοί της θερμότητας.
6. Μεταφορά θερμότητας (Αγωγή, Ρεύματα, Ακτινοβολία).
7. Θερμική Ισορροπία.
8. Δομικοί λίθοι της ύλης.
9. Αλλαγές κατάστασης.

Β’ Λυκείου

Οι γνώσεις μας για την ύλη και τη θερμότητα προέρχονται από τις αρχές του 20ού αιώνα, όταν δηλαδή ξεκίνησε η μελέτη των αερίων. Τα αέρια παίζουν σημαντικό ρόλο στην καθημερινότητά μας και η κατανόηση της συμπεριφοράς τους οδήγησε στην ανάπτυξη πληθώρας τεχνολογιών, όπως οι μηχανές εσωτερικής καύσης (π.χ. αυτοκίνητα, πλοία και τρένα), οι φούρνοι, τα ψυγεία και τα κλιματιστικά.

Μέσα από ένα σύνολο πειραμάτων προσαρμοσμένων στην ύλη της Β΄ τάξης του Λυκείου οι μαθητές/τριες μελετούν τους νόμους και την καταστατική εξίσωση των αερίων και παρατηρούν την εφαρμογή των θερμοδυναμικών νόμων. Μαθαίνουν τη διαφορά μεταξύ θερμοκρασίας και θερμότητας, τους τρόπους μεταφοράς θερμότητας μεταξύ δύο σωμάτων, τη θερμική αγωγιμότητα υλικών, καθώς και τη σχέση μεταξύ της πίεσης, του όγκου και της θερμοκρασίας ενός αερίου. Απαντούν στο ερώτημα γιατί δεν μπορούμε να κατασκευάσουμε μια θερμική μηχανή που να μετατρέπει εξ ολοκλήρου τη θερμότητα σε ωφέλιμο έργο και κατανοούν την έννοια της εντροπίας και του βέλους του χρόνου.

Ενότητες

  1. Θερμοκρασία-Θερμότητα-Θερμική ενέργεια.
  2. Μεταφορά θερμότητας (Αγωγή, Ρεύματα, Ακτινοβολία).
  3. Θερμική Ισορροπία.
  4. Δομικοί λίθοι.
  5. Κινητική Θεωρία Αερίων.
  6. Νόμοι των Αερίων (Boyle, Charles, Gay-Lussac).
  7. Καταστατική Εξίσωση Ιδανικών Αερίων.
  8. 1ος Θερμοδυναμικός Νόμος.
  9. Διατήρηση Ενέργειας.
  10. Θερμικές Μηχανές.
  11. 2ος Θερμοδυναμικός Νόμος.
  12. Εντροπία.

Εκπαιδευτικοί στόχοι

  • Γνωριμία με τις θεμελιώδεις έννοιες της θερμοκρασίας, της θερμότητας και τις αρχές της Θερμοδυναμικής.
  • Ανάδειξη περίπλοκων εννοιών με απλό, ενδιαφέροντα και ευχάριστο τρόπο.
  • Ανάπτυξη κριτικής σκέψης.
  • Σύνδεση επιστήμης και τεχνολογίας.
  • Σύνδεση με την καθημερινότητα.


Πρόσθετο υλικό - Βιβλιογραφία

    1. Αντωνίου Νικόλαος, Δημητριάδης Παναγιώτης, Καμπούρης Κωνσταντίνος, Παπαμιχάλης Κωνσταντίνος, Παπατσίμπα Λαμπρινή, Φυσική Β’ Τάξη Γυμνασίου, Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών και Εκδόσεων «Διόφαντος», ISBN 978-960-06-2731-2
    2. Βλάχος Ιωάννης Α., Γραμματικάκης Ιωάννης Γ., Καραπαναγιώτης Βασίλης Α., Περιστερόπουλος Περικλής Εμ., Τιμοθέου Γιώργος Β., Ιωάννου Αλέκος, Ντάνος Γιάννης, Πήττας Άγγελος, Ράπτης Σταύρος, Φυσική Β’ Τάξη Γενικού Λυκείου Ομάδας προσανατολισμού Θετικών Σπουδών, Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών και Εκδόσεων «Διόφαντος», ISBN-13: 9789600648270
    3. Bloomfield, L. (2015), How Things Work: The Physics of Everyday Life, 4th ed, Wiley, New York, ISBN-13: 978-0470223994
    4. Douglas C. Giancoli, (2013), Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, Pearson Education Limited, ISBN-13: 978-1292020761
    5. Ehrlich, R. (1990), Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations, Princeton University Press, Princeton, New Jersey, ISBN-13: 978-0691023953
    6. Hewitt, P. (2015), Conceptual physics, 12th ed. Pearson, ISBN 13: 9780321909107
    7. Perelman, Y. (1972), Physics for entertainment, Mir Publishers, Moscow, ISBN-13: 978-2917260067
    8. Perelman, Y. (1984), Fun with maths and physics, Mir Publishers Moscow, ISBN-13: 978-2917260319
    9. Serway Raymond, Jewett W. John (2012), Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα, ISBN 9789604615094
    10. Serway, R. and Jewett, J. (2012), Principles of Physics: A Calculus-Based Text, Cengage Learning, Brooks/Cole, Boston, ISBN-13: 978-1133104261
    11. Young D. Hugh, (2009), Πανεπιστημιακή Φυσική με Σύγχρονη Φυσική – Πρώτος Τόμος, Εκδόσεις Παπαζήσης, Αθήνα, ISBN 9789600223385

κετ