by 
Προβληματισμοί
Ας φανταστούμε ότι υπάρχουν μαθητές που μας ακούν, προσπαθούν να καταλάβουν τι λέμε και δεν μένουν στο «μάθε το όπως το λέει». (Αν απορρίψετε, ως απίθανη, την ύπαρξη ενός τέτοιου μαθητή – πολλά χρόνια τον ονειρεύομαι να υπάρχει- σκεφτείτε στη θέση του ένα «νεαρό» συνάδελφο που «ακούει τι λέει όταν παραδίδει» και κάποια στιγμή αναρωτιέται πόσο συνεπής είναι).
Τι θα απαντούσαμε αν ένας τέτοιος μαθητής, μετά από μια σειρά μαθημάτων στο κεφάλαιο της Ενέργειας, μας ρωτούσε:
- Κύριε, σε προηγούμενο μάθημα ορίσατε την ενέργεια ως την ικανότητα παραγωγής έργου. Σήμερα μας είπατε ότι η ενέργεια διατηρείται. Μαζί τα δυο παραπάνω σημαίνουν ότι διατηρείται και η ικανότητα παραγωγής έργου; (!) Προχθές μας είπατε ότι ένα κουρδιστό παιγνίδι κινείται «γιατί η ενέργεια το κάνει να κινείται». Μα και όταν σταματήσει, συνεχίζει να υπάρχει η ίδια ποσότητα ενέργειας, υποβαθμισμένη μεν – υπάρχει δε. Πως μπορεί η ενέργεια να είναι η αιτία που κάνει τα πράγματα να συμβαίνουν, αφού στην αρχή και στο τέλος του συμβάντος είναι παρούσα; Ένα από τα υπάρχοντα μοντέλα, προβλέπει ότι στο τέλος του σύμπαντος θα υπάρχει μεγάλο ποσό ενέργειας, αλλά καθόλου δυνατότητα παραγωγής έργου. Συμβιβάζεται αυτό με τον ορισμό «ενέργεια είναι η ικανότητα παραγωγής έργου;
[Άποψη: Και το νερό ως σύνολο διατηρείται αλλά το διαθέσιμο πόσιμο νερό ελαττώνεται. Μήπως, σε αναλογία με τους όρους πόσιμο νερό και νερό, ήταν χρήσιμο να έχουμε τον όρο «διαθέσιμη ενέργεια» (που κάνει τα πράγματα να συμβαίνουν – αποφεύγω τον όρο «ελεύθερη ενέργεια», γιατί πέραν των άλλων θα έχουμε και την παρανόηση των ειδημόνων του facebook) και ενέργεια (που διατηρείται); Μήπως, απλούστερα, να μην δίνουμε ορισμό για την ενέργεια;]
- Κύριε, μας είπατε ότι μια ιδιότητα της ενέργειας είναι ότι αποθηκεύεται. Στη συνέχεια ως μορφές ενέργειας, μεταξύ άλλων, μας αναφέρατε τη φωτεινή και την ηχητική. Καλά αυτές αποθηκεύονται; (το ίδιο και για περίπου 100 άλλες που βρήκα στα βιβλία).
[Άποψη: Μήπως είναι καλύτερο να κρατήσουμε τον όρο «μορφές ενέργειας» για τις: i) δυναμική, ii) κινητική, iii) χημική, iv) θερμική και v) πυρηνική (πέντε όλες και όλες σε μακροσκοπικό επίπεδο, με τις τρεις τελευταίες να ανάγονται σε μικροσκοπικό επίπεδο σε δυναμική και κινητική) και να ονομάζουμε τις άλλες «μορφές μεταφοράς της ενέργειας»; (κάτι ανάλογο με το έργο)]
- Και το τελευταίο: Χθες δέσατε ένα βαρίδι στην άκρη ενός σπάγκου. Κρατώντας το σπάγκο από την ελεύθερη άκρη του αναγκάζατε το βαρίδι να κινείται, σε κατακόρυφο επίπεδο, σαν απλό εκκρεμές. Όταν ήταν στην πάνω – πάνω θέση είπατε ότι το “σώμα (βαρίδι) έχει” δυναμική ενέργεια λόγω της θέσης του, διευκρινίσατε όμως και ότι αυτή η ενέργεια είναι του συστήματος Σώμα – Γη. Όταν το βαρίδι ήταν στην κατώτερη θέση είπατε ότι έχει κινητική ενέργεια και αυτή είναι του σώματος. Η απορία μου είναι: Η ενέργεια είναι ιδιότητα του συστήματος ή του σώματος; Νομίζω ότι δεν μπορεί να είναι άλλοτε του ενός και άλλοτε του άλλου, μας είπατε ότι η Φυσική ορίζει με σαφήνεια τα θέματα. Σε μια ενδιάμεση θέση της τροχιάς του σώματος τίνος είναι η ενέργεια;
[Άποψη: Μήπως τελικά και η κινητική ορίζεται σε σύστημα, τελικά ως προς τι ορίζεται η ταχύτητα; Ο επιβάτης ενός κινούμενου λεωφορείου ως προς τι έχει κινητική ενέργεια; Μήπως σε σύστημα ορίζεται επίσης και η θερμική και η χημική;]
Αν έχετε χρόνο και διάθεση περισσότερα θα βρείτε εδώ
Αγαπητοί συνάδελφοι Χρόνια Πολλά, μια καινούργια χρονιά με υγεία και ευτυχία προσωπική και οικογενειακή.
Χρόνια Πολλά Παναγιώτη.
Καλός δεν είμαι σε ορισμούς αλλά κάνω μια σκέψη.
Έχουμε ορίσει το έργο με τον γνωστό τρόπο (w=ΣF.dx.συνθ).
Σε μια ιδανική απλή μηχανή προσφέρω στην είσοδο έργο w και παίρνω στην έξοδο έργο επίσης w.
Σε ένα σύστημα προσφέρω έργο w και στην έξοδο παίρνω έργο w΄. Λέω ότι σε κάθε κατάσταση το σύστημα χαρακτηρίζεται από ένα μέγεθος, την ενέργεια, η μεταβολή του οποίου ισούται με w-w΄.
Χρειάζεται φυσικά γενίκευση ώστε να καλυφθούμε και στις περιπτώσεις δράσης φωτονιων κ.λ.π.
Παναγιώτη καλησπέρα και χρόνια πολλά. Κάποιες σκέψεις μου πολύ σύντομα:
1.Πως μπορεί η ενέργεια να είναι η αιτία που κάνει τα πράγματα να συμβαίνουν, αφού στην αρχή και στο τέλος του συμβάντος είναι παρούσα;
Θεωρώ ότι η αιτία είναι ο 2ος ΘΝ: Η ύλη και η ενέργεια έχουν την τάση να διασπείρονται.
2.Κύριε, μας είπατε ότι μια ιδιότητα της ενέργειας είναι ότι αποθηκεύεται. Στη συνέχεια ως μορφές ενέργειας, μεταξύ άλλων, μας αναφέρατε τη φωτεινή και την ηχητική. Καλά αυτές αποθηκεύονται;
Το ότι η ενέργεια αποθηκεύεται σημαίνει οπωσδήποτε σε κάθε μορφή της; Ως δυναμική και κινητική ενέργεια νομίζω μπορεί να αποθηκευτεί.
3.Η απορία μου είναι: Η ενέργεια είναι ιδιότητα του συστήματος ή του σώματος; Νομίζω ότι δεν μπορεί να είναι άλλοτε του ενός και άλλοτε του άλλου…
Θεωρώ ότι η ενεργεια είναι ιδιότητα του σύμπαντος.
Γεια σου Γιάννη και Χρόνια Πολλά.
Εκείνο που προσπαθώ αν πω είναι ότι είναι δυνατόν να έχουμε ενέργεια αλλά καμιά ικανότητα παραγωγής έργου ή οποιασδήποτε αλλαγής. Έγραφα: “Ένα από τα υπάρχοντα μοντέλα, προβλέπει ότι στο τέλος του σύμπαντος θα υπάρχει μεγάλο ποσό ενέργειας, αλλά καθόλου δυνατότητα παραγωγής έργου”, ας προσθέσω “ούτε καμιάς άλλης …. “
Θοδωρή γεια σου.
1) ακριβώς αυτό εννοώ, αφού η ενέργεια διασπείρεται (υποβαθμίζεται) πως
μπορεί ο ορισμός “ενέργεια είναι η ικανότητα παραγωγής έργου” να ισχύει από τη στιγμή που ισχύει ο 2ος Νόμος;
2) Νομίζω ότι άλλο πράμα είναι “μορφή ενέργεια” και άλλο “μορφή μεταφοράς ενέργειας”. Η ηχητική κτλ είναι στις μορφές μεταφοράς. Το έργο τι θα μπορούσε να είναι;
Καλησπέρα Παναγιώτη και Χρόνια Πολλά. Με υγεία, πρώτα από όλα, ο νέος χρόνος.
Όσον αφορά την ενέργεια και τους ορισμούς, κάποτε διάβασα ένα άρθρο με τίτλο:
“Γιατί η ενέργεια, δεν είναι η ικανότητα παραγωγής έργου”…
Το άρθρο είναι παλιό, το διάβασα την δεκαετία του 90, αλλά στο δίκτυο ανέβηκε το 2015, παραπέμποντας σε μετάφραση του Κώστα Παπαδάκη. Με κλικ εδώ.
Η γενίκευση σταματά π.χ. σε ένα σώμα που ακτινοβολεί ενώ δεν είναι σε ισορροπία με το πεδίο. Σε αυτή την περίπτωση η μεταφορά ενέργειας γίνεται όχι μέσω έργου ή θερμότητας αλλά με έναν συνδυασμό τους που είναι αδύνατον να διαχωριστεί. Γι αυτό και ο 1ος θερμοδυναμικός νόμος δεν αποτελεί τη γενική έκφραση της διατήρησης της ενέργειας. Κάποοι ακραίοι μάλιστα στη διδακτική της φυσικής θέλουν να τον ονομάσουν κανόνα!.
Καλησπέρα Διονύση και Χρόνια Πολλά.
Εκείνο που προσπαθώ να πω είναι ότι ένας ορισμός της ενέργειας πρέπει να παίρνει υπόψη του και το 2ο Νόμο. Αν δεν είναι δυνατόν να δώσουμε έναν σύντομο και απόλυτα ικανοποιητικό ορισμό ας “ζήσουμε” χωρίς αυτόν.
Πάρα από τον ορισμό “Ενέργεια είναι η ικανότητα παραγωγής έργου”, προβληματικό θεωρώ και τον ορισμό “ενέργεια είναι η ικανότητα των υλικών συστημάτων να επιφέρουν αλλαγές στον εαυτό τους ή στο περιβάλλον τους”.
Η ενέργεια δεν μπορεί να είναι το αίτιο της αλλαγής, από τη στιγμή που πριν και μετά την αλλαγή παραμένει ποσοτικά η ίδια. Η διαφοροποίηση στην ενέργεια, πριν και μετά την αλλαγή που παρατηρήθηκε, είναι μόνο στην ποιότητά της – η ενέργεια υποβαθμίστηκε. Μπορεί να έχουμε τεράστια ποσότητα ενέργεια και να “μην μπορεί να κάνει τίποτα”
Καλησπέρα και χρόνια πολλά σε όλους. Αντιγράφω από τις σημειώσεις που δίνω στην Α Λυκείου:
“Συνήθως η ενέργεια ορίζεται, ως η ικανότητα παραγωγής έργου. Όμως και το έργο ορίζεται μέσω της ενέργειας, επομένως φαίνεται ότι ο παραπάνω ορισμός είναι κυκλικός.
Ενώ δεν μπορεί να δοθεί αυστηρός ορισμός για την ενέργεια, είμαστε σίγουροι για τα παρακάτω:
Α. Η ενέργεια συναντάται σε διάφορες μορφές
Γνωστές μορφές ενέργειας είναι η μηχανική (το άθροισμα κινητικής και δυναμικής ενέργειας), η ηλεκτρική, η χημική, η θερμική και η πυρηνική ενέργεια.
Β. Η ενέργεια μεταβιβάζεται και μετασχηματίζεται (αλλάζει μορφές)
Κατά την εμφάνιση ενός φυσικού φαινομένου, ενέργεια μεταβιβάζεται από ένα σώμα σε άλλο, ενώ ταυτόχρονα μπορεί να μετατραπεί από μια μορφή σε άλλες. Έτσι όταν μετακινούμε ένα σώμα, ανεβάζοντάς το σε κεκλιμένο επίπεδο, του μεταβιβάζουμε ενέργεια, η οποία μετατρέπεται σε κινητική, βαρυτική δυναμική και θερμική ενέργεια.
Επίσης σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε άλλες μορφές, ανάλογα με τις συσκευές που το κύκλωμα τροφοδοτεί. Για παράδειγμα η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική (σε ένα μοτεράκι), σε θερμότητα (στεγνωτήρας μαλλιών), σε βαρυτική δυναμική (σε ένα ηλεκτρικό γερανό) κ.α.
Οι δύο βασικοί μηχανισμοί που επιτρέπουν μεταβίβαση ενέργειας από ένα σώμα σε άλλο είναι:
α. το μηχανικό έργο, το οποίο απαιτεί δύναμη και μετατόπιση και
β. η θερμότητα, η οποία μεταβιβάζεται μεταξύ σωμάτων διαφορετικής θερμοκρασίας.
Γ. Η ενέργεια διατηρείται ενώ υποβαθμίζεται
Η ενέργεια δεν παράγεται από το μηδέν, ούτε καταστρέφεται. Το σύμπαν δημιουργήθηκε με μια ποσότητα ενέργειας, η οποία παραμένει σταθερή. Ταυτόχρονα όμως η ενέργεια υποβαθμίζεται, με την έννοια ότι υπάρχουν μορφές της, οι οποίες είναι πολύ δύσκολα αξιοποιήσιμες (μετατρέψιμες).”
Παναγιώτη συμφωνώ απόλυτα ότι μπορούμε να ζήσουμε χωρίς ορισμό της ενέργειας, ιδιαίτερα αν αυτός δημιουργεί περισσότερα προβλήματα από αυτά που επιχειρεί να λύσει.
Καλησπέρα και πάλι Παναγιώτη.
Συμφωνώ ότι μπορούμε να ζήσουμε (και να διδάξουμε σε πρώτη επαφή…) και χωρίς έναν ορισμό της ενέργειας!
Καλησπερα και χρόνια πολλά..Οι αποριες του μαθητη στο 1 ειναι λογικες.Αν ενας καθηγητης ειχε ορισει την ενεργεια ως την ικανοτητα παραγωγης εργου θα επρεπε να βρει τροπο να απαντησει.Το οτι ενεργεια ειναι η ικανοτητα παραγωγης εργου δεν ειναι ορισμος.Ειναι μια ασαφης προταση η οποια δεν λεει τιποτα συγκεκριμενο.Τι ειναι αγαπη και τι ειναι ενεργεια δεν ειναι παρομοιες ερωτησεις.Παντα ταυτοχρονα με τον ορισμο ενος φυσικου μεγεθους πρεπει να οριζεται και η μοναδα μετρησης του.Ετσι ολα τα φυσικα μεγεθη οριζονται με μαθηματικο τροπο. Η Ενεργεια οριζεται μεσω του εργου.Για παραδειγμα δυναμικη ενεργεια ενος συστηματος ηλεκτρικων φορτιων ειναι το εργο που δαπανησαμε για να κατασκευασουμε το συστημα φερνοντας τα φορτια στις θεσεις που θελουμε απο το απειρο.
καλησπέρα σε όλους
Παναγιώτη κατά σύμπτωση έχω τοποθετηθεί πριν μερικές μέρες, ίσως δεν το είδες
η θέση μου συνοπτικά είναι:
α. η έννοια της ενέργειας προηγείται της έννοιας του έργου
β. όντας της “γραμμής” Μαρίνου, η ενέργεια, όπως και άλλες έννοιες, δεν ορίζεται
(Αποστόλη, προφανώς συμφωνώ)
Γεια σου Βαγγέλη καλή Χρονιά με υγεία .
Πράγματι μου διέφυγε.
Χρόνια Πολλά Βαγγέλη.
Το έργο έπεται μιας μη οριζόμενης έννοιας;
Αυτό σημαίνει ότι το έργο δεν ορίζεται;