Σκεφθήκατε ποτέ ποιες μπορεί να είναι οι θερμοδυναμικές διεργασίες που συμβαίνουν μέσα σε ένα κύλινδρο αυτοκινήτου ή σε μία μηχανή ενός στροβίλου; Μπορούμε να προσδιορίσουμε αυτές τις θερμικές μεταβολές και να τις μελετήσουμε;
Η μελέτη αυτών των μεταβολών ,μέσω των πειραμάτων που θα πραγματοποιηθούν, θα είναι το υπόβαθρο για την κατανόηση όλων γενικά των ενεργειακών μεταβολών και γι’ αυτό αποτελεί σημαντικό εργαλείο για την διεξαγωγή συμπερασμάτων.
ΕΡΓΑΣΙΑ
Ο τρόπος που θα εργαστείτε θα είναι το πείραμα. Θα χωριστείτε σε 3 ομάδες και κάθε ομάδα θα αναλάβει ένα συγκεκριμένο πείραμα.
Στόχος των πειραμάτων είναι να επεξεργαστείτε τα πειραματικά δεδομένα και μέσω αυτών να καταλήξετε σε νόμους και προτάσεις
Τα πειράματα που θα πραγματοποιηθούν είναι:
1.Ισόθερμη μεταβολή
Σκοπός είναι να μελετήσουμε τον νόμο του Bοyle.
2. Ισόχωρη μεταβολή
Με αυτό το πείραμα θα μελετήσουμε τον νόμο του Charles
3. Ισοβαρής μεταβολή
Εδώ θα μελετήσουμε τον νόμο του Gay-Lussac
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ
1η ομάδα:
Παιδιά, θα μελετήσετε την ισόθερμη μεταβολή
Για το πείραμα της ισόθερμης μεταβολής παίρνουμε ένα ογκομετρικό δοχείο με διαθερμικά τοιχώματα, το οποίο να περιέχει ορισμένη ποσότητα αερίου. Στην επιφάνεια του δοχείου υπάρχει ένα έμβολο. Τοποθετούμε το δοχείο με το αέριο σε ένα λουτρό με νερό του οποίου η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή (Τ=σταθ). Στο δοχείο προσαρμόζουμε ένα μανόμετρο για να μετρήσουμε την πίεση του αερίου. Από αυτό το πείραμα θα παρατηρήσετε την μεταβολή του μεγέθους p*V με σταθερή την θερμοκρασία. Για να εφαρμόσετε όλα αυτά που περιγράφονται απλά ανοίξτε το Java applet .
Αφού πραγματοποιήσετε το πείραμα ανοίξτε το παρακάτω pdf για εμπέδωση της θεωρίας: Ισόθερμη
2η ομάδα :
Εσείς παιδιά θα μελετήσετε την ισόχωρη μεταβολή
Στο συγκεκριμένο πείραμα θα πάρουμε ένα κλειστό δοχείο σταθερού όγκου μέσα στο οποίο θα υπάρχει ένα αέριο. Το δοχείο αυτό το θερμαίνουμε, όπως φαίνεται στο σχήμα. Στο δοχείο είναι ενσωματωμένο ένα θερμόμετρο για την μέτρηση της θερμοκρασίας του αερίου, καθώς και ένα μανόμετρο για την μέτρηση της πίεσης. Κατά την διάρκεια του πειράματος καταγράφετε τις τιμές πίεσης και θερμοκρασίας σε έναν πίνακα, και παρατηρείτε τα αντίστοιχα διαγράμματα. Για εμπέδωση και εφαρμογή του πειράματος απλά κάντε κλικ στο παρακάτω Java applet . Μετά το πέρας του πειράματος ανοίξτε το παρακάτω pdf για περαιτέρω εμπέδωση: Ισόχωρη
3η ομάδα:
Εσείς παιδιά θα μελετήσετε την ισοβαρή μεταβολή
Για την μελέτη της ισοβαρούς μεταβολής θα χρησιμοποιήσουμε ένα κυλινδρικό δοχείο, στην επιφάνεια του οποίου υπάρχει ένα έμβολο. Πάνω στο έμβολο θα τοποθετήσουμε ένα βαρίδιο, έτσι ώστε η πίεση στο δοχείο να διατηρείται σταθερή. Ακόμη στο δοχείο είναι ενσωματωμένο το θερμόμετρο. Καθώς θα αυξάνεται την παροχή θερμότητας θα παρατηρούμε αλλαγή στον όγκο του αερίου. Καθώς θα πραγματοποιείται το πείραμα θα καταγράφετε τις τιμές της θερμοκρασίας και του όγκου, και θα παρατηρείτε τα αντίστοιχα διαγράμματα. Απλά επισκεφθείτε τον παρακάτω σύνδεσμο για να κάνετε πράξη όσα αναφέρονται: Java applet . Στη συνέχεια επισκεφθείτε την παρακάτω διεύθυνση για εξάσκηση και εμπέδωση της θεωρίας: Ισοβαρής
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Μετά το τέλος των πειραμάτων οι μαθητές θα :
1. Αναγνωρίζουν την κάθε μεταβολή ξεχωριστά και θα διατυπώνουν τους νόμους που ισχύουν γι’ αυτήν.
2. Μπορούν να χειρίζονται το εικονικό εργαστήριο της θερμοδυναμικής και να εξάγουν συμπεράσματα άμεσα
3. Έχουν αποκτήσει το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο της θερμοδυναμικής ,ώστε να μπορέσουν να κατανοήσουν και άλλα ενεργειακά μαθήματα.
