ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

 

Η ενότητα ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ (Η ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΜΕΤΑΒΑΛΛΕΙ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ) εντάσσεται στη γενική ενότητα ΘΕΡΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ.Η πλήρης ανάπτυξή της γίνεται σε 7 (επτά) διδακτικές - ωριαίες ενότητες,σύμφωνα με το αναλυτικό πρόγραμμα.

Τα γνωστικά στοιχεία,οι επιδιώξεις και οι στόχοι χαρακτηρίζονται από τις αρχές:

-Της σπειροειδούς διάταξης της ύλης (ώστε να εξασφαλίζεται η λειτουργική σύνδεση και προώθηση των γνώσεων).

-Της παραδειγματικής παρουσίασης (ώστε να παρέχεται η δυνατότητα της παράλληλης εξέτασης και σύγκρισης,του περιορισμού του μεγέθους της ύλης,της ένταξής της στο γενικότερο διδακτικό σύνολο, της μεταφορας μάθησης κ.λ.π.)

-Της συνύφανσης της ύλης (ώστε ο φυσικός κόσμος να παρουσιάζεται μέσα απο τις αλληλεξαρτήσεις και αλληλεπιδράσεις του ως ένα ενιαίο σύνολο που διέπεται από νόμους και αρχές).

Τα φαινόμενα που συμβαίνουν στον ανόργανο κόσμο (φυσικά-χειμικά) διέπονται απο τις αρχές:

-Της αιτιοκρατίας (αλληλουχία αιτίας αποτελέσματος),

-Της διατήρησης (μετασχηματισμοί της ύλης χωρίς τίποτε να χάνεται),

-Της μέτρησης (στοιχεία και κινήσεις μπορούν να μετρηθούν).

Οι σκοποί της διδασκαλίας του μαθήματος σύμφωνα με το Α.Π. είναι:

1.Οι μαθητές να αναπτύξουν ικανότητες ώστε:

α.να αντλούν δεδομένα απο επιστημονικές παρατηρήσεις,
β.να συγκρίνουν τα δεδομένα αυτά και να τα ταξινομούν,
γ.να κάνουν υποθέσεις και να τις ελέγχουν πειραματικά,
δ.να καταγράφουν προσεκτικά τα σχετικά δεδομένα, χρησιμοποιώντας το κατάλληλο λεξιλόγιο,
ε.να ερμηνεύουν και να κάνουν τις ανάλογες γενικεύσεις.

2.Να αφομοιώνουν τις αντίστοιχες έννοιες,ώστε να κατανοήσουν καλύτερα το φυσικό περιβάλλον.

3.Να αναπτύξουν έφεση για τη μελέτη και έρευνα του οργανικού και ανόργανου φυσικού κόσμου και να καλλιεργήσουν δημιουργική σκέψη.

4.Να συνειδητοποιήσουν:α)την ανάγκη για τη διατήρηση της ισσοροποίας στη φύση και β)τις επιπτώσεις του τεχνικού πολιτισμού στη ζωή του ανθρώπου.

5.Να καλλιεργήσουν βασικές στάσεις συμπεριφοράς,όπως συνεργατικότητα υπευθυνότητα επιμονή στην επιδίωξη του σκοπού,αυτοπεποίθηση,ερυνητική προσπάθεια και αγάπη προς τη φύση.

 

ΓΝΩΣΤΙΚΗ ΔΙΑΠΡΑΓΜΑΤΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

 

1.Η ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΜΕΤΑΔΙΔΕΤΑΙ ΜΕ ΑΓΩΓΗ

Η θερμότητα μεταδίδεται με τρείς διαφορετικούς τρόπους: α) με αγωγή, β) με ρεύματα και γ) με ακτινοβολία.

Η θερμότητα μεταδίδεται με αγωγή κυρίως στα στερεά σώματα απο το ένα μόριο στο άλλο και απο τη θερμότερη περιοχή του σώματος προς την ψυχρότερη.

Η μετάδοση της θερμότητας με αγωγή γίνεται με διαφορετική ταχύτητα στα διάφορα υλικά.

- Μεγάλη ταχύτητα θερμότητας = υλικά καλοί αγωγοί θερμότητας (μέταλλα).

- Τα υγρά παρουσιάζουν μικρή θερμική αγωγιμότητα (εκτός του υδραργύρου) απο τα στερεά , τα αέρια ακόμη μικρότερη.Υγρά & αέρια = κακοί αγωγοί της θερμότητας.

Πολλά υλικά όπως π.χ. ο φελλός,είναι κακοί αγωγοί της θερμότητας,γιατί μέσα τους υπάρχει κλεισμένος αέρας σε κοιλότητες,που δεν μπορεί να κυκλοφορήσει ώστε να μεταδοθεί η θερμότητα με ρεύματα.

Ο τρόπος μετάδοσης της θερμότητας εξηγείται με τη θεωρία της θερμικής κίνησης των μορίων*.

 

2.Η ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΜΕΤΑΔΙΔΕΤΑΙ ΜΕ ΡΕΥΜΑΤΑ

Όταν θερμάνουμε ένα στρώμα ρευστού (υγρά-αέρια),τότε γίνεται ελαφρότερο λόγω μείωσης της πυκνότητάς του.Αυτό το φαινόμενο έχει σαν αποτέλεσμα να μετακινείται το θερμό στρώμα προς τα πάνω, ενώ το ψυχρότερο στρώμα με τη μεγαλύτερη πυκνότητα προς τα κάτω.Με τις μετακινήσεις αυτές των μαζών των ρευστών (υγρά-αέρια)-πράγμα που δε συμβαίνει με τους άλλους τρόπους μετάδοσης της θερμότητας- μεταδίδεται η θερμότητα με τα ρεύματα.

Όταν υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας σε δυο περιοχές στην ατμόσφαιρα ή στη θάλασσα,τότε δημιουργούνται άνεμοι ή θαλλάσια ρεύματα αντίστοιχα.

 

3.Η ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΜΕΤΑΔΙΔΕΤΑΙ ΜΕ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

Χαρακτηριστικό γνώρισμα της διάδοσης της θερμότητας με ακτινοβιλία είναι ότι μπορεί να διαδίδεται μέσα σε υλικά σώματα (αέρας,γυαλί,κ.λ.π.)αλλά και μέσα στο κενό.Η διάδοση της θερμότητας με αυτό τον τρόπο γίνεται με ηλεκτρομαγνητικά κύματα και με ταχύτητα ίση με την ταχύτητα του φωτός.

Η θερμότητα που διαδίδεται με ακτινοβολία είναι μορφή ενέργειας που την ονομάζουμε θερμική ακτινοβολία.Το αίτιο που προκαλεί την εκπομπή θερμικής ακτινοβολίας απο τα σώματα είναι η θερμοκρασία.

Η θερμική ακτινοβολία που εκπέμπει ένα σώμα είναι ανάλογη με το εμβαδό της επιφάνειάς του και τη θερμοκρασία του.

 

4.ΤΗΞΗ ΚΑΙ ΠΗΞΗ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

Πολλές φορές στην καθημερινή ζωή χρησιμοποιούμε τη λέξη <<λιώνει>>,εννοώντας την τήξη ενός στερεού σώματος ή τη διάλυση κάποιου στερεού σώματος σε ένα υγρό.Στη φυσική όμως η τήξη και η διάλυση είναι δυο εντελώς διαφορετικές έννοιες με διαφορετική σημασία.

Οι νόμοι που αφορούν την τήξη και πήξη των σωμάτων είναι οι ακόλουθοι:

1.Η θερμοκρασία τήξης και πήξης,όταν η πίεση παραμένει σταθερή,είναι χαρακτηριστική και σταθερή για κάθε σώμα.

2.Κατά τη διάρκεια της πήξης ή τήξης ενός σώματοςτο σώμα παρουσιάζεται και στη στερεή και υγρή του κατάσταση.

3.Για κάθε σώμα η θερμοκρασία τήξης είναι ίδια με τη θερμοκρασία πήξης.

4.Η θερμοκρασία παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια της πήξης ή τήξης ενός σώματος.

- Η πίεση μπορεί να επιδράσει στο σημείο τήξης ενός σώματος.

Έτσι,για τα σώματα που διαστέλλονται κατά την πήξη τους,όταν αυξήσουμε την εξωτερική πίεση,τότε αυξάνει και το σημείο τήξης.Το αντίστροφο συμβαίνει για τα σώματα που συστέλλονται κατά την πήξη τους.

Κατά την τήξη ενός στερεού μεταβάλλεται και ο όγκος του.Πειραματικά έχει βρεθεί ότι ο όγκος στα περισσότερα σώματα αυξάνει μετά την τήξη.Σε ορισμένα σώματα,όπως ο πάγος και ο σίδηρος,συμβαίνει το αντίστροφο.

 

5.ΤΑ ΥΓΡΑ ΕΞΑΤΜΙΖΟΝΤΑΙ

Όταν ένα υγρό μετατρέπεται σε αέριο (ατμό), τότε έχουμε το φαινόμενο της εξαέρωσης.Μετατροπή ενός υγρού σε αέριο μπορούμε να έχουμε με εξάτμιση ή βρασμό.Η διαφορά μεταξύ εξάτμισης και βρασμού είναι ότι κατά την εξάτμιση η εξαέρωση γίνεται μόνο απο απο την ελεύθερη επιφάνεια του υγρού, ενώ κατά το βρασμό έχουμε μετατροπή του υγρού σε αέριο απ` όλη τη μάζα του υγρού.

Άν μετρήσουμε τη μάζα του υγρού που εξατμίζεται σε κάποιο χρονικό διάστημα, μπορούμε να υπολογίσουμε την ταχύτητα της εξάτμισης.Δηλαδή το πηλίκο της μάζας του υγρού προς το χρόνο που έγινε η εξάτμιση εκφράζει την ταχύτητα εξάτμισης.

Οι παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα εξάτμισης είναι:

1.Η φύση του υγρού που εξατμίζεται.

2.Το εμβαδό της ελεύθερης επιφάνειας του υγρού.

3.Η θερμοκρασία του υγρού.

4.Η πίεση που ασκείται στην επιφάνεια του υγρού.

5.Η ταχύτητα με την οποία απομακρύνονται οι ατμοί απο την ελεύθερη επιφάνεια του υγρού (ρεύματα αέρα).