Εισαγωγή στις έννοιες της θερμοκρασίας, στης θερμότητας, στους τρόπους μεταφοράς της, στην θερμική ισορροπία και θερμική αγωγιμότητα, στην θερμική διαστολή και συστολή και στις θερμικές μηχανές (Β΄Γυμνασίου).

Εισαγωγή στις θεμελιώδεις έννοιες, στους νόμους και στις αρχές της Θερμοδυναμικής, όπως ο νόμος των ιδανικών αερίων, ο 1ος και 2ος Θερμοδυναμικός νόμος, το έργο κατά την εκτόνωση ιδανικού αερίου, οι θερμικές μηχανές και η εντροπία (Β΄ Λυκείου).

Β’ Γυμνασίου

Γιατί φοράμε μάλλινα ρούχα το 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;

Μία σειρά επιλεγμένων πειραμάτων που απαντά σε καθημερινά ερωτήματα και βοηθά τους/τις μαθητές/τριες της Β’ Γυμνασίου να εξερευνήσουν έννοιες όπως η θερμοκρασία, η θερμότητα, η θερμική ενέργεια και η θερμική ισορροπία. Οι μαθητές/τριες πειραματίζονται με διαφορετικά υλικά και ανακαλύπτουν πώς γίνεται η μεταφορά θερμότητας με αγωγή, με ρεύματα μεταφοράς και με ακτινοβολία. 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 την 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 ιδανικών αερίων και παρατηρούν την εφαρμογή των θερμοδυναμικών νόμων.

Διακρίνουν τη διαφορά μεταξύ θερμοκρασίας και θερμότητας, τους τρόπους μεταφοράς θερμότητας μεταξύ δύο σωμάτων και μελετούν τη θερμική αγωγιμότητα των υλικών, καθώς και τη σχέση μεταξύ της πίεσης, του όγκου και της θερμοκρασίας ενός αερίου. Απαντούν στο ερώτημα γιατί δεν μπορούμε να κατασκευάσουμε μία θερμική μηχανή που να μετατρέπει εξ ολοκλήρου τη θερμότητα σε ωφέλιμο έργο και γιατί η θερμότητα μεταφέρεται αυθόρμητα και πάντοτε από τα θερμά στα ψυχρά σώματα.

Ενότητες

  1. Θερμοκρασία-Θερμότητα-Θερμική ενέργεια.
  2. Μεταφορά θερμότητας (Αγωγή, Ρεύματα, Ακτινοβολία).
  3. Θερμική Ισορροπία.
  4. Δομικοί λίθοι της ύλης.
  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», ISBN13 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