Fizyka

Wiązka zadań

Straty przy gotowaniu

Drukuj

Sugerowane przeznaczenie Praca na lekcji, Sprawdzian

Zadanie

Asia wlała półtora litra wody o temperaturze 20⁰C  do czajnika o mocy 1500 W.  Znając ciepło właściwe wody (4200J/kg°C)  obliczyła, że woda powinna zagotować się po 5 minutach i 36 sekundach od chwili włączenia czajnika. Faktycznie woda zagotuje się po czasie

  1. nieco dłuższym,
  2. nieco krótszym,

gdyż część dostarczonej z sieci energii elektrycznej zamiast na ogrzanie wody zostanie zużyta na

  1. ogrzanie samego czajnika i jego otoczenia,
  2. pracę jaką wykona prąd w spirali grzejnej czajnika.

Odpowiedź, podstawa programowa i omówienie zadania

Poprawna odpowiedź

A1

Wymaganie ogólne

1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.

Wymaganie szczegółowe

2.2. Energia. Uczeń posługuje się pojęciem pracy i mocy
2.3. Energia. Uczeń opisuje wpływ wykonanej pracy na zmianę energii
2.6. Energia. Uczeń analizuje jakościowo zmiany energii wewnętrznej spowodowane wykonaniem pracy i przepływem ciepła
2.10. Energia. Uczeń posługuje się pojęciem ciepła właściwego, ciepła topnienia i ciepła parowania
9.5. Wymagania doświadczalne. Uczeń wyznacza ciepło właściwe wody za pomocą czajnika elektrycznego lub grzałki o znanej mocy (przy założeniu braku strat)

Komentarz

Zadanie składało się z dwóch części, badających nieco inny aspekt tego samego zjawiska.

Pierwsze pytanie miało na celu zbadanie czy uczeń ma świadomość, że straty energii w czasie  gotowania skutkują wydłużeniem tego czasu.  Przy stałej szybkości dostarczania energii (czyli stałej mocy czajnika) wydłużenie to wynika to wprost z faktu konieczności dostarczenia dodatkowej energii równej energii strat.

Znaczna część uczniów rozwiązałaby zapewne tę część zadania nieco intuicyjnie. Przeprowadzone wśród uczniów klas I LO badanie wykazuje jednak, że intuicja ta idzie w parze z ogólnym poziomem umiejętności ucznia i wśród tych najsłabszych zdecydowanie zawodzi.  Badaną populację podzielono na sześć grup pod względem wyniku osiągniętego z całego testu. W najsłabszej grupie błędnych odpowiedzi było niemal połowa, podczas gdy w grupie uczniów o najwyższych wynikach błędne odpowiedzi trafiały się sporadycznie. W całej badanej populacji poprawną odpowiedź wskazało niemal 80% uczniów.

Część druga zadania była niewątpliwie dla wielu uczniów pułapką.  Praca, jaką wykonuje prąd w spirali grzejnej czajnika, może kojarzyć się z czymś zupełnie innym, niż energia zużyta na ogrzanie wody. Tymczasem faktycznie cała pobrana z sieci elektrycznej energia zmieniana jest w spirali czajnika w energię wewnętrzną, z której część zostaje następnie przekazana wodzie, a część otoczeniu (w tym samemu czajnikowi).

W przeprowadzonym badaniu poprawnej odpowiedzi udzieliło wprawdzie 42% uczniów, jednak wszystko wskazuje na to, że znaczna ich część zrobiła to bądź losowo, bądź wskutek „złapania się” w zastawioną pułapkę, gdyż brak korelacji między rozwiązaniem tej części zadania a ogólnym wynikiem ucznia.

Zadanie odnosi się wprost do punktu 2.6 podstawy programowej w gimnazjum: „uczeń analizuje jakościowo zmiany energii wewnętrznej spowodowane wykonaniem pracy i przepływem ciepła”.

Z tego względu można je wykorzystać w czasie lekcji jako ciekawy punkt wyjścia do dyskusji („dlaczego tak sądzicie?” „co stało się z pracą jaką wykonał prąd w spirali?”). Można też wykorzystać je jako ciekawe rozszerzenie obowiązkowej lekcji doświadczalnej  opisanej w punkcie 9.5 postawy programowej: „uczeń wyznacza ciepło właściwe wody za pomocą czajnika elektrycznego lub grzałki o znanej mocy (przy założeniu braku strat)” – poprzez pokazanie jakościowe tych strat i ich źródła.


Utwór jest chroniony prawem autorskim. Zasady i warunki korzystania z niego określa Regulamin Serwisu Bazy Dobrych Praktyk.

"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl

* Chcesz otrzymywać informacje o nowych zadaniach?

Zaprenumeruj newsletter na pierwszej stronie "Entuzjaści Edukacji"

* Słowa kluczowe

absorpcja światła   Akomodacja oka   amperomierz   amplituda   amplituda drgań   analiza tekstu   analiza wykresów   atom wodoru   barwy   bateria   biomasa   bryła sztywna   ciepło   ciepło topnienia   ciepło właściwe   ciężar   ciśnienie   cyfry znaczące   czas   częstotliwość drgań    
.