Wiązka zadań
Ciepło i praca
Zadanie
Najczęściej wzrost temperatury ciała wiąże się z dostarczeniem mu ciepła, tzn. z przekazaniem energii przez stykające się z nim inne ciało o wyższej temperaturze. Wzrost temperatury może też wiązać się z inną przyczyną – z wykonaniem pracy przez czynnik zewnętrzny. Wśród poniższych przykładów wskaż te, w których temperatura ciała rośnie wskutek dostarczenia im ciepła, oraz te, w których odbywa się to wskutek wykonania pracy.
| Ciało | Przyczyna wzrostu temperatury |
| 1. spirala grzejna podłączonej do prądu suszarki do włosów | `square` Dostarczenie ciepła / `square` Wykonanie pracy |
| 2. woda ogrzewana w czajniku elektrycznym | `square` Dostarczenie ciepła / `square` Wykonanie pracy |
| 3. wiertło podczas wiercenia w ścianie | `square` Dostarczenie ciepła / `square` Wykonanie pracy |
| 4. powietrze w pompce w czasie intensywnego pompowania piłki | `square` Dostarczenie ciepła / `square` Wykonanie pracy |
Poprawna odpowiedź
1. Wykonanie pracy
2. Dostarczenie ciepła
3. Wykonanie pracy
4. Wykonanie pracy
Wymaganie ogólne
1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.
Wymaganie szczegółowe
2.6. Energia. Uczeń analizuje jakościowo zmiany energii wewnętrznej spowodowane wykonaniem pracy i przepływem ciepła
4.13. Elektryczność. Uczeń wymienia formy energii na jakie zamieniana jest energia elektryczna.
Komentarz
Zadanie podejmuje dość rzadko spotykaną tematykę związaną z I zasadą termodynamiki. Przekazywanie ciepła i wykonywanie pracy są wprawdzie pojęciami obecnymi w życiu, ale często w nieco innym znaczeniu niż w nauce. W świetle zaś nowej podstawy programowej równie ważna jak obliczanie ciepła potrzebnego do ogrzania domu jest umiejętność odróżniania od siebie procesów fizycznych zachodzących w realnym świecie.
Przekazywanie ciepła i wykonanie pracy mogą prowadzić do tego samego skutku – wzrostu temperatury ciała. Dlatego umiejętność ich odróżniania od siebie wcale nie jest dla ucznia taka łatwa. Na ogół też zjawiska zachodzące w realnym świecie są nieco bardziej skomplikowane niż w książkowych przykładach, co powoduje dodatkowe trudności w ich wyodrębnianiu.
Już w pierwszym wierszu uczeń może łatwo dokonać niewłaściwego wyboru. Spirala grzejna bowiem, choć sama jest ogrzewana pracą prądu elektrycznego, grzeje przepływające przez suszarkę powietrze poprzez przekaz ciepła. Jeżeli zatem uczniowie wybiorą tu „dostarczanie ciepła” – warto poprosić ich o uzasadnienie, dlaczego wybrali taką odpowiedź. Niezbędne jest wówczas wyjaśnienie, że sama spirala nie może być ogrzewana w ten sposób, bo nie ma w suszarce ciała o wyższej temperaturze, które dostarczałoby jej ciepła. Zapewne uczniowie zauważą wówczas, że dostarczanie ciepła dotyczy powietrza, które faktycznie ogrzewa się w ten sposób przez kontakt z rozgrzaną spiralą grzejną.
Wiersz drugi raczej nie powinien budzić wątpliwości, choć tu sytuacja może być odwrotna niż w wierszu pierwszym – część uczniów może odruchowo potraktować czajnik jako urządzenie w którym ogrzewanie odbywa się za pomocą pracy prądu elektrycznego. Trzeba więc zwrócić uwagę, że dotyczy to samej spirali, a nie wody zawartej wewnątrz czajnika. Warto odnieść się przy tym do dyskusji w wierszu pierwszym.
Wiersz trzeci to sytuacja często opisywana w podręcznikach jako przykład przekazu energii za pomocą wykonywania pracy. Tarcie wiertła o ścianę w czasie szybkiego wirowania powoduje wykonanie sporej pracy, często znacznie zwiększającej jego temperaturę.
Ostatni wiersz dotyczy sytuacji być może najtrudniejszej dla uczniów, gdyż o ile praca polegająca na pokonaniu oporów tarcia jest im intuicyjnie znana, to ściskanie powietrza niekoniecznie kojarzy się uczniom z wykonaniem pracy, a pewnie jeszcze tym mniej ze wzrostem temperatury powietrza. Niewątpliwie osobiste doświadczenie pompowania piłki lub dętki rowerowej wydaje się bardzo pomocne, jednak dziś coraz więcej pompek wykonuje się w taki sposób, że w czasie pracy nie dotykamy bezpośrednio ich obudowy. Wzrost temperatury może wówczas pozostać niezauważony.
Zadanie można wykorzystać również podczas sprawdzianu, pozostawiając wówczas dokładne omówienie na później, po sprawdzeniu prac.
Utwór powstał w ramach projektu "Badanie jakości i efektywności oraz instytucjonalizacja zaplecza badawczego” współfinansowanego przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl
