Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Jak zinterpretować II zasadę 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. objaśnia, czym jest entropia,

2. objaśnia, dlaczego w procesach spontanicznych entropia nie maleje,

3. wyjaśnia związek nieodwracalności zjawisk z kierunkiem upływu czasu,

4. wyjaśnia, dlaczego ciepło nigdy nie przepływa od ciała zimnego do gorącego,

5. określa, czym jest silnik cieplny i podaje sposób obliczenia jego sprawności,

6. podaje warunki, w jakich - zgodnie z II zasadą termodynamiki - silnik cieplny może działać.

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 brzmi II zasada termodynamiki?”, „Na czym polegają zjawiska odwracalne i nieodwracalne?”, „Entropia”, „Co to jest silnik cieplny?”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Wprowadzenie zgodnie ze wstępem.
Odwołanie do wiedzy uczniów o zjawiskach nieodwracalnych.

Faza realizacyjna:

Uczniowie podają przykłady z życia procesów nieodwracalnych. Nauczyciel wprowadza pojęcie entropii jako miary nieuporządkowania układu. Uczniowie w grupach dyskutują, jak zmienia się entropia w przykładowych procesach spontanicznych i z pomocą nauczyciela dochodzą do prawa wzrostu entropii. Nauczyciel wyjaśnia, że jest to najogólniejsza postać II zasady termodynamiki, zwracając przy tym uwagę, że nieodwracalność zjawisk wyznacza kierunek upływu czasu. Następnie nauczyciel tłumaczy, jak z prawa wzrostu entropii wynika niemożność przepływu ciepła od ciała zimnego do gorącego, a także dlaczego silnik cieplny nie może działać bez różnicy temperatur między grzejnikiem a chłodnicą. Uczniowie w grupach znajdują związek między ciepłem pobranym, oddanym i pracą wykonaną w 1 cyklu, oraz odpowiadają na pytanie, czy sprawność silnika może być równa 1.
Uczniowie oglądają film‑samouczek.

Faza podsumowująca:

Uczniowie rozwiązują zadanie 8 powiązane z filmem.

Praca domowa:

Obowiązkowo zadania 1‑4 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.