Schładzanie wody

Poprawna odpowiedź

A

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
2.9. Energia. Uczeń opisuje zjawiska topnienia, krzepnięcia, parowania, skraplania, sublimacji i resublimacji
2.10. Energia. Uczeń posługuje się pojęciem ciepła właściwego, ciepła topnienia i ciepła parowania

Komentarz

Zadanie mierzy umiejętność wnioskowania na podstawie tekstu i zostało wykorzystane w badaniu, w którym wzięli udział uczniowie klas trzecich gimnazjum. Rozwiązywanie zadania należy zacząć od jego dokładnej lektury i zapoznania się z przytoczonymi w nim danymi liczbowymi. Dowiadujemy się mianowicie, że aby stopić pewną masę lodu, należy dostarczyć mu ilość energii wystarczającą do podniesienia temperatury tej samej masy wody aż o 80° C.

Zrozumienie tej informacji jest kluczowe, pozwala ona bowiem rozwiązać zadanie bez korzystania z jakichkolwiek wzorów i bez wykonywania skomplikowanych obliczeń. 

Zastanówmy się teraz, co należałoby zrobić, aby schłodzić wodę do niższej temperatury. Otóż należałoby znaleźć sposób na to, aby woda przekazała innemu ciału równowartość energii potrzebnej do jej podgrzania o tę samą temperaturę. Możemy w tym celu wykorzystać lód: jeśli wrzucimy go do wody, pobierze on od niej taką ilość energii, jaka jest potrzebna do jego stopienia, co poskutkuje obniżeniem temperatury wody. 

Jeśli przyjrzymy się bliżej sytuacji opisanej w zadaniu, zauważymy, że aby je rozwiązać, pozostaje w tej chwili ustalić, jaka ilość lodu pobierze od wody energię wystarczającą do obniżenia jej temperatury dokładnie o  20° C. Będzie to dokładnie ta sama ilość energii, która pozwoliłaby na jej ogrzanie o tę wartość. Energia potrzebna do podniesienia temperatury wody o 20° C to czwarta część energii potrzebnej do ogrzania tej samej masy wody o 80° C. A zatem wystarczy wrzucić do wody lód o masie czterokrotnie mniejszej niż masa wody znajdującej się w naczyniu, aby obniżyć jej temperaturę o żądaną wartość. Prawidłową odpowiedzią jest zatem odpowiedź A: „50 g”. 

Prawidłowej odpowiedzi udzieliło w badaniu 18% uczniów. Ogromna większość uczestników badania wskazywała jedną z odpowiedzi nieprawidłowych (79%). Tylko niewielki odsetek uczniów pozostawił zadanie bez rozwiązania (3%). Uzyskane wyniki wskazują na fakt, iż gimnazjaliści mają problem z zadaniami wymagającymi analizy tekstu i przeprowadzenia rozumowania z wykorzystaniem zawartych w nim informacji. Pomimo formy zadania, sugerującej, że trzeba będzie wykonać jakieś obliczenia, w tym przypadku wystarcza znajomość zasady zachowania energii  i umiejętność odniesienia jej do opisanej  sytuacji. 

Słowa kluczowe