by 
Το πρώτο αξίωμα του Νεύτωνα είνα απόρροια του δεύτερου; Πόσο βάρος έχουν οι αστροναύτες; Τι απέδειξε ο Γαλιλαίος; Ποιά δύναμη κινεί ένα αυτοκίνητο; Που οφείλεται η τεράστια ενέργεια που εκλύεται από μία πυρηνική αντίδραση; Σε αυτό το άρθρο επιχειρούμε να απαντήσουμε σε αυτές και σε μερικές άλλες ερωτήσεις που πιθανώς πολλοί μαθητές μας θα δίνανε λανθασμένες απαντήσεις.
Εσύ το ξέρεις αλλά να παρατηρήσω για τους φίλους ότι το “ουδείς άσφαλτος” δεν είναι λάθος.
Σαραντάκος:
-Πολύ είχαν χλευαστεί τα γλωσσικά λάθη της λαίδης Άντζελας Δημητρίου. Και μπορεί να βγάζει γέλιο το «τρώω είδη υγιεινής», αν υποθέσουμε ότι το είπε, αλλά πολλοί γέλασαν και με το «ουδείς άσφαλτος», παρόλο που το άσφαλτος = αλάνθαστος που είναι απολύτως υπαρκτός και λεξικογραφημένος τύπος……
Σ’ ευχαριστώ και πάλι. Οι διορθώσεις έγιναν. Αν βρεις και άλλες ανακρίβειες θα ήμουν υπόχρεος να μου τις υποδείξεις. Τους χαιρετισμούς μου από Κέρκυρα
Δεν βρήκα τίποτα που να με προβληματίσει.
Τολμηρό το σημείο με το γεωκεντρικό σύστημα αλλά καλή η περιγραφή σου.
Καλησπέρα.
Γράφει ο κ. Μουρούζης (αναφερόμενος σε δημοσιεύσεις του J W Jewett) «Οι διαδικασίες μεταφοράς ενέργειας ( … ) δεν είναι μόνο 2 το έργο και η θερμότητα. Είναι 6». Δηλαδή ότι στην γνωστή σχέση dU = δQ + δW που εκφράζει τον 1ο θερμοδυναμικό νόμο πρέπει να προστεθούν και άλλοι όροι. Αν όμως ανοίξει κανείς οποιοδήποτε σοβαρό βιβλίο Θερμοδυναμικής (πχ Callen , Thermodynamics) μπορεί να δει ότι μια (απειροστή) μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας κλειστού(ως προς την μεταφορά μάζας) συστήματος είναι πάντα άθροισμα ενός θερμικού όρου (θερμότητα) και ενός μη θερμικού όρου (έργο) Το έργο αυτό (που μπορεί να είναι άθροισμα διαφόρων ειδών έργου) είναι το μέρος της μεταβολής της εσωτερικής ενέργειας που οφείλεται σε μεταβολές των μακροσκοπικών εκτατικών μεταβλητών του συστήματος. Για ημιστατικές μεταβολές, κάθε ένα από τα έργα αυτά είναι το γινόμενο της (απειροστής) μεταβολής της αντίστοιχης εκτατικής μεταβλητής με την συζυγή εντατική μεταβλητή (γενικευμένη δύναμη) Θερμότητα είναι το μέρος της μεταβολής της εσωτερικής ενέργειας που δεν αντιστοιχεί σε μεταβολές μακροσκοπικών μεταβλητών και πραγματοποιείται λόγω διαφοράς θερμοκρασίας. Υπάρχει και ένας λειτουργικός ορισμός του έργου που βασίζεται στο γνωστό πείραμα του Joule: Μια αλληλεπίδραση μεταξύ δύο συστημάτων ονομάζεται έργο όταν ο προκύπτων μετασχηματισμός μπορεί να αναπαραχθεί ανεξάρτητα για κάθε σύστημα, έχοντας ως μοναδικό εξωτερικό αποτέλεσμα τη μετατόπιση μιας μάζας μέσα σε ένα βαρυτικό πεδίο.
Αυτά που λέει ο Jewett είναι νομίζω παράδειγμα περιπτωσιολογίας και θολώνουν την γενική θεωρητική εικόνα. Οι επιπλέον όροι ΤMW , ΤΕR , ΤΕΤ που προτείνει ο Jewett ως διαφορετικούς τρόπους μεταφοράς ενέργειας δεν είναι στην πραγματικότητα διαφορετικοί τρόποι. Οι ΤMW , ΤΕΤ εκφράζουν έργο ενώ ο ΤΕR είναι θερμότητα εκτός αν είναι ακτινοβολία τύπου laser οπότε είναι έργο.
Καλησπέρα. Κύριε Βλάχο και εγώ τον 1ο ΘΝ είχα στο μυαλό μου. Βλέπω όμως ότι οι Φυσικοί του δικτύου δεν αντιδρούν και παραξενεύομαι…
Καλημέρα και καλή Κυριακή σε όλους.
Ο πρώτος θερμοδυναμικός νόμος, μια χαρά είναι, αλλά δεν νομίζω ότι πρέπει να μας περιορίζει για να αναφερθούν και τρόποι μεταφοράς ενέργειας, που δεν είναι έργο ούτε θερμότητα.
Όταν διδάσκουμε στο σχολείο τον 1ο νόμο, ορίζουμε το έργο W σαν την ενέργεια που μεταφέρεται στο σύστημα, μέσω έργου κάποιας δύναμης, μια άκρως οργανωμένη μεταφορά ενέργειας και της θερμότητας, η οποία οφείλεται σε άτακτη μεταφορά ενέργειας, η οποία πραγματοποιείται λόγω διαφοράς θερμοκρασίας και εδώ σιωπηλά βάζουμε στο τσουβάλι και κάθε άλλη μεταφορά, όπως π.χ. μέσω ακτινοβολίας. Είναι αυτή μεταφορά λόγω διαφοράς θερμοκρασίας;
Έτσι χωρίς να αλλάξουμε τον 1ο Θ. Ν. η άποψή μου είναι ότι δεν κάνει κακό το ξεδίπλωμα της εξίσωσης σε 2ο επίπεδο, όπως κάνει ο συγγραφέας:
όπου:
ΥΓ
Για να μην λες Θοδωρή ότι δεν παίρνουμε θέση…
Καλημέρα. Δεν μπορεί να είναι μια χαρά ο 1ος ΘΝ (δηλαδή ότι δεν χρειάζεται η προσθήκη και άλλων όρων στον τύπο που τον εκφράζει) και ταυτόχρονα να λέμε ότι υπάρχουν τρόποι μεταφοράς ενέργειας (για κλειστά συστήματα) που δεν είναι ούτε έργο ούτε θερμότητα. Αυτά που γράφουμε εδώ δεν αφορούν μαθητές οπότε δεν έχει σημασία πως ορίζουμε το έργο όταν διδάσκουμε τον 1ο ΘΝ στο σχολείο. Σημασία έχει πως ορίζεται το έργο στη θερμοδυναμική. Είναι χαρακτηριστικό ότι στην θερμοδυναμική εκτός από το γνωστό έργο PdV , υπάρχει ηλεκτρικό έργο(Vdq) , μαγνητικό έργο (HdM) , χημικό έργο (μdn) , κ.τ.λ.
Καλημέρα Δημήτρη.
Εντάξει αν περάσουμε στη γενίκευση ότι “έργο είναι κάθε μορφή μεταφοράς ενέργειας, η οποία δεν οφείλεται σε διαφορά θερμοκρασίας”, έχεις δίκιο. Και αυτό σε τελευταία ανάλυση λέει η Θερμοδυναμική.
Και έχεις δίκιο επίσης ότι εδώ δεν είμαστε στην τάξη, αλλά ας μην ξεχνάμε ότι αναφερόμαστε σε άρθρα του John W. Jewett Jr με τίτλο ” Ενέργεια και ο μαθητής σε σύγχυση “, συνεπώς, μιλάμε εν τελει για το πώς περνάμε κάποια πράγματα στους μαθητές, χωρίς να τους αφήνουμε σε σύγχυση…
Καλημερα σε ολους. Μαλλον συμφωνω με τον κύριο Βλάχο.Απ οτι ξερω,η πιο γενικη μορφη της εξισωσης που εκφραζει ενα ενεργειακο ισοζυγιο μεταξυ συστηματων ειναι ΔU=Q-W. Οχι μονο Callen ή Zemansky,αλλα ολα τα καλα βιβλια αυτο γραφουν.Τωρα μια πιο αναλυτικη κατηγοριοποιηση ειναι δυνατη και αν θελουμε να ειμαστε πολυ αναλυτικοι,μπορουμε να φτιαξουμε 20 ορους οχι μονο 6. Ομως τελικα καθε καινουργιος ορος ειναι ειδικη περιπτωση εργου ή θερμοτητας. Αρα στην περιπτωση αυτη,κατα την γνωμη μου δεν μπορουμε να γραψουμε μια εξισωση οπως την εχει γραψει εδω πιο πανω ο Διονυσης (Καλημερα Διονύση).Αν χωρισουμε τα W,Q σε επιμερους ορους τοτε τα W,Q πρεπει να εξαφανιστουν απο την εξισωση αλλοιως η εξισωση δεν ειναι λογικη. Για παραδειγμα η ενεργεια που διαδιδεται μεσω μηχανικων κυματων ειναι εργο,αρα δεν μπορει να υπαρχει ξεχωριστα απο τον ορο W αφου υπαρχει μεσα σε αυτον.
Καλημέρα Κωνσταντίνε.
Καλημέρα παιδιά.
Θα συμφωνήσω και με τον Δημήτρη και με τον Διονύση, όσο και αν αυτό θυμίζει τον Ναστρεντίν Χότζα.
Διαβάζουμε στο βιβλίο του Γιαννακόπουλου που χρησιμοποιήσαμε σαν φοιτητές ότι το δw δεν μπορεί να σημαίνει μόνο αυτό το P.dV διότι μπορεί το σύστημα να τεθεί σε περιστροφή χωρίς μεταβολή του όγκου του. Γράφει ότι στην περίπτωση αυτήν το έργο υπολογίζεται αλλά όχι από τη σχέση P.dV. Λογικό διότι δεν έχουμε μεταβολή όγκου.
Λέει μετά ότι δεν είναι σωστό το να πούμε ότι εξωτερικώς προσφερόμενη ενέργεια μετατρέπεται σε έργο.
Μετά περνάει το βιβλίο στο ηλεκτρικό έργο στη συνέχεια γενικεύει την έννοια.
Έτσι όντως η σχέση dU = δQ + δW σωστή είναι.
Όμως και ο Διονύσης καλά τα λέει.
Ο Jewett ασχολείται με το πως θα περάσουμε αυτά σε μαθητές και όχι με το πως θα γράψουμε ένα βιβλίο Θερμοδυναμικής. Έτσι δεν είναι κακό να του πούμε ότι αυτό το δw δεν είναι μόνο το συνδεδεμένο με το κινούμενο έμβολο που σπρώχνουμε ή τραβάμε.
Σε ασκήσεις τώρα:
Θα βάλουμε τη θερμότητα που προσφέρεται από μια αντίσταση μέσα στον όρο δw ή στον όρο δQ ; Στα σχολικά βιβλία συνήθως γίνεται το πρώτο.
Καλημέρα πάλι σε όλους. Στον πρωτότυπο τίτλο των άρθρων του Jewett γίνεται λόγος για confused student και προφανώς αναφέρεται σε πρωτοετείς φοιτητές που διδάσκονται γενική φυσική. Αυτά που γράφει ο Jewett μπορεί να είναι αποτελεσματικές φροντιστηριακές μεθοδολογίες που διευκολύνουν την επίλυση ασκήσεων. Όμως συσκοτίζουν το γενικό θεωρητικό πλαίσιο.
Διονύση , Γιάννη πιστεύετε ότι πρέπει να λέμε στους μαθητές ότι υπάρχουν και άλλοι τρόποι μεταφοράς ενέργειας εκτός από έργο και θερμότητα κάτι που είναι σοβαρό επιστημονικό λάθος;
Δημήτρη δεν το έκανα αυτό ούτε στις Δέσμες ούτε στην Κατεύθυνση της Β’ Λυκείου.
Η μόνη περίπτωση που έκανα με λίγες ασκήσεις ήταν αυτή με θέρμανση μέσω αντίστασης.
Σ΄ αυτήν το δοχείο ήταν θερμομονωτικό και ο όρος Ι^2 .R.Δt ήταν αυτό που μπήκε στη θέση του Q ενώ το m.g.Δh αυτό που μπήκε στο όρο W.
Στο βιβλίο ο τύπος είναι Q=ΔU+W. Δηλαδή το έργο είναι αυτό που προσφέρει το αέριο και όχι αυτό που του προσφέρουμε.
Καταλαβαίνω ότι επιστημονικά σωστότερο θα ήταν να θεωρήσω Q=0 και να πω ότι
W=Ι^2 .R.Δt-m.g.h. Καταλαβαίνω ότι έκπτωση έκανα τότε αλλά μια έκπτωση προσιτή στα παιδιά.
Ο Γιαννακόπουλος τονίζει το λάθος που έκανα (εξωτερικώς προσφερόμενη ενέργεια που γίνεται έργο ή θερμότητα) αλλά πρόβλημα δεν πρόκυπτε.
Ο Αλεξόπουλος αλλά και οι Χαλιντέυ – Ρέσνικ χρησιμοποιούν τη γραφή Q=ΔU+W.
Ερμηνεύουν ως Q την προσφερόμενη στο αέριο ή σύστημα θερμότητα, ΔU την μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας και W το υπό του αερίου (ή συστήματος) παραγόμενο έργο και όχι το προσφερόμενο σ’ αυτό έργο.
Η γραφή αυτή υιοθετήθηκε στα σχολικά βιβλία Δέσμης και Κατεύθυνσης αλλά όχι σε τεχνικά βιβλία, τα βιβλία της ΑΕΝ κ.λ.π.
Ένα πρόβλημα το έχω όταν σε ένα δοχείο με αέριο ρίχνουμε ακτινοβολία 10 J..
Να τη συμπεριλάβουμε στο έργο;
Να πούμε δηλαδή ότι το έργο είναι -10J διότι δεν ακτινοβολεί το αέριο αλλά ακτινοβολείται;
Ή να πούμε ότι η ακτινοβολία ισοδυναμεί με προσφορά θερμότητας ίσης με 10 J ;
Δημήτρη είμαι πολύ κακός με τη γλώσσα και τους όρους. Προσπαθώ να καταλάβω τι λέει ο άλλος.
Γνωρίζεις τα σχετικά με την παρεξήγηση Κρητικού- Αρβανίτη στη Βαβυλωνία.
Καλημέρα Γιάννη, καλημέρα και πάλι σε όλους.
Δημήτρη, δεν ζήτησα αλλαγή του 1ου Θερμοδυναμικού νόμου!!!
Έγραψα στο προηγούμενο σχόλιό μου:
«Εντάξει αν περάσουμε στη γενίκευση ότι “έργο είναι κάθε μορφή μεταφοράς ενέργειας, η οποία δεν οφείλεται σε διαφορά θερμοκρασίας”, έχεις δίκιο. Και αυτό σε τελευταία ανάλυση λέει η Θερμοδυναμική.»
Βλέπω δεν σε καλύπτει… Δεν έχω να προσθέσω κάτι πάνω σε αυτό.
Αλλά το 2ο μέρος του σχολίου, μάλλον δεν πρέπει να έχει εμφανιστεί!!! Το μεταφέρω λοιπόν
«…ας μην ξεχνάμε ότι αναφερόμαστε σε άρθρα του John W. Jewett Jr με τίτλο ” Ενέργεια και ο μαθητής σε σύγχυση “, συνεπώς, μιλάμε εν τέλει για το πώς περνάμε κάποια πράγματα στους μαθητές, χωρίς να τους αφήνουμε σε σύγχυση…»
Να πω κάτι ακόμη, πάνω στο τελευταίο:
Ρωτώ το copilot:
«Ποιοι οι τρόποι μεταφοράς θερμότητας;»
Και παίρνω την απάντηση:
1. Αγωγή (Conduction)
2. Ρεύματα ή Μεταφορά (Convection)
3. Ακτινοβολία (Radiation)
Νομίζω ότι η απάντηση που πήρα είναι αυτή που διδάσκουμε στους μαθητές.
Πάμε λοιπόν στον τρίτο τρόπο. Η ακτινοβολία, σύμφωνα με τη Θερμοδυναμική, δεν μεταφέρει ενέργεια λόγω διαφοράς θερμοκρασίας, άρα θεωρείται έργο.
Δηλαδή στο σύστημα μεταφέρεται ενέργεια μέσω έργου!
Τελικά μεταφέρεται έργο ή θερμότητα μέσω ακτινοβολίας;
Και πότε θα διδάσκουμε το ένα και πότε το άλλο;
Φταίει ο μαθητής, που είναι σε σύγχυση;