Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Jak brzmi II zasada termodynamiki?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa

Cele kształcenia – wymagania ogólne
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
VI. Termodynamika. Uczeń:
17) interpretuje drugą zasadę termodynamiki, podaje przykłady zjawisk odwracalnych i nieodwracalnych.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenie Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. wypowiada różne sformułowania II zasady termodynamiki,

2. wyjaśnia równoważność tych sformułowań,

3. opisuje, czym jest silnik cieplny i objaśnia, jak obliczyć jego sprawność,

4. wymienia warunki, w jakich zgodnie z II zasadą termodynamiki silnik cieplny może działać,

5. definiuje pojęcie entropii,

6. wyjaśnia, dlaczego entropia w układach izolowanych nie maleje.

Strategie nauczania

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna (dostrzeganie i definiowanie problemów)

Metody nauczania

wykład informacyjny, pokaz multimedialny, analiza pomysłów

Formy zajęć:

praca w grupach, praca indywidualna

Środki dydaktyczne:

komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia

Materiały pomocnicze:

e‑materiały „Jak zinterpretować II zasadę termodynamiki?”, „Na czym polegają zjawiska odwracalne i nieodwracalne?”, „Entropia”, „Cykl Carnota”, „Co to jest silnik cieplny?”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Wprowadzenie zgodnie z treścią w części „Czy to nie ciekawe?”.
Odwołanie do wiedzy uczniów o wyrównywaniu temperatur.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel wprowadza dwa sformułowania II zasady termodynamiki podane przez Clausiusa i Kelvina. Uczniowie w dyskusji z pomocą nauczyciela dochodzą do wniosku, że są one równoważne. Nauczyciel opowiada o próbach stworzenia perpetuum mobile, a uczniowie zgłaszają pomysły, z jakimi zasadami fizyki są one sprzeczne. Nauczyciel podaje ogólną zasadę działania silnika cieplnego i wprowadza pojęcie sprawności. Podaje wzór na sprawność maksymalną i tłumaczy dlaczego w świetle II zasady termodynamiki jest ona zawsze mniejsza od 1. Nauczyciel wprowadza pojęcie entropii jako miary uporządkowania układu. Uczniowie w grupach dyskutują, jak zmienia się entropia w przykładowych procesach spontanicznych i dochodzą do prawa wzrostu entropii.
Uczniowie oglądają film‑samouczek i wykonują powiązane z nim polecenia.

Faza podsumowująca:

Uczniowie w grupach rozwiązują zadanie 6 powiązane z filmem i zadania 7‑8 z zestawu ćwiczeń.

Praca domowa:

Obowiązkowo zadania 1‑3 i do wyboru 1 z pozostałych zadań z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Film samouczek może być wykorzystany przez uczniów po lekcji do powtórzenia i utrwalenia materiału.