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.
Ευχαριστώ Δημήτρη.
Γράφεις σε ένα από τα πρώτα σου σχόλια ότι το άρθρο λογικά αναφέρεται σε πρωτοετή φοιτητή που διδάσκεται Γενική Φυσική.
Ένας τέτοιος μπορεί να διαβάζει από το βιβλίο των Χαλιντέυ – Ρέσνικ που χρησιμοποιούν τη γραφή Q = ΔU + W.
Στην περίπτωση του δοχείου που έβαλα θα πρέπει να βάλει θετικό πρόσημο στην ενεργειακή προσφορά της ακτινοβολίας.
Αρνητικό πρόσημο στην προσφορά του μηχανισμού περιστροφής.
Αρνητικό πρόσημο στην προσφορά της ενέργειας από τη μπαταρία.
Δηλαδή τρεις παράγοντες που έχουν θετική συνεισφορά στην αύξηση της εσωτερικής ενέργειας εμφανίζονται με διαφορετικά πρόσημα.
Αυτό είναι βολικό για έναν πρωτοετή;
Το άρθρο δεν αποτελεί μια κάποια βοήθεια προς αυτόν;
Νομίζω βρήκα μια απάντηση:
Μαζί με αυτό
Πηγή: https://www.aua.gr/fysiki/ekpaideysh_fysikh/shmeiwseis/tzamalis/metafora%20thermotitas.pdf
Καλημέρα Γιάννη. Δεν νομίζω ότι ο φοιτητής που συναντά στον Halliday το Q = ΔU + W θα έχει ιδιαίτερη δυσκολία , αν έχει κατανοήσει την σύμβαση των συγγραφέων ότι το W είναι το έργο που κάνει το σύστημα στο περιβάλλον , οπότε μπορεί να γράψει ΔU = Q + |W| για το ενεργειακό ισοζύγιο. Δεν έχω αντίρρηση ,αν κριθεί διδακτικά ωφέλιμο , να υπάρχουν οσοιδήποτε όροι στην ενεργειακή σχέση , αρκεί να διευκρινίζεται ότι κάθε ενεργειακή συνεισφορά είναι είτε έργο ή θερμότητα (ώστε να αποφευχθούν ‘καταστάσεις’ των 6 , 7 … τρόπων)
Καλημέρα Θοδωρή και Δημήτρη.
Δημήτρη φυσικά και δεν έχω αντίρρηση στο ότι στη συγγραφή ενός βιβλίου Θερμοδυναμικής αρκούν οι τρεις όροι Q , U και W.
Ούτε θα πρότεινα να ξαναγραφούν τα βιβλία Θερμοδυναμικής.
Όμως σε έναν πρωτοετή (πόσο μάλλον σε ένα μαθητή Λυκείου) χρειάζονται διευκρινήσεις όπως αυτές που έκανες εσύ, όπως αυτές του άρθρου.
Για παράδειγμα στην απάντηση της ΤΝ ότι έργο είναι η συνεισφορά της περιστροφής πρέπει να σημειωθεί ότι δεν είναι αυτό το P.dV διότι ο όγκος είναι σταθερός.
Να εντοπισθεί στους διδασκόμενους φοιτητές ή μαθητές ότι το ηλεκτρικό έργο (αντίσταση) δεν εκφράζεται ως P.dV.
Η θεμελίωση της Θερμοδυναμικής δεν χρειάζεται να αλλάξει ούτε τα βιβλία να γράψουν ένα μακρυνάρι στη θέση του διάσημου τύπου..
Διδακτικές παρεμβάσεις πρέπει να γίνουν και πιστεύω πως ούτε εσύ τις αρνείσαι.
Καλημέρα Γιάννη. Διονύση η δεύτερη εικόνα που είχα βάλει δίνει την απάντηση.Έχεις βάλει την 1η εικόνα 2 φορές.
Καλημέρα Γιάννη και Θοδωρή. Γιάννη συμφωνώ με αυτά που γράφεις. Αυτό όμως το ‘δεν είναι 2 οι τρόποι μεταφοράς αλλά 6’ είναι άλλης τάξεως ζήτημα.
Θοδωρή χρήσιμα αυτά που συνεισφέρεις ιδιαίτερα οι σημειώσεις για την μεταφορά θερμότητας. Είναι γνωστό ότι οι Χημικοί διδάσκονται στο πανεπιστήμιο περισσότερη θερμοδυναμική από τους Φυσικούς. Και κυρίως την χρησιμοποιούν πολύ περισσότερο. Ελπίζω λοιπόν να μην μας βλέπετε με κάποια …συγκατάβαση σ’ αυτήν τη συζήτηση.
Ναι Δημήτρη είναι ζήτημα άλλης τάξης.
Ας αποφύγουμε προτάσεις του τύπου:
-Η Θερμοδυναμίκή έχει θεμελιωθεί λανθασμένα!
-Τα βιβλία Θερμοδυναμικής πρέπει να ξαναγραφούν!
Καλημέρα Θοδωρή και συγνώμη για το μπέρδεμα…
Τώρα νομίζω είναι σωστά…
Καλημέρα σε όλους. Θοδωρή ανέβασε ξανά αν έχεις την καλοσύνη τη δεύτερη εικόνα, για να μπει στο σχόλιό σου.
Σε προηγούμενο σχόλιο διαβάζουμε: «Η αντιπαράθεση μεταξύ αυτών των δύο απόψεων θεωρώ ότι προέρχεται από το γεγονός ότι δεν έχει γίνει πλήρως αντιληπτός ο διαχωρισμός μεταξύ μικρόκοσμου και μακρόκοσμου». Στην συνέχεια ο συγγραφέας του σχολίου φροντίζει να καλύψει αυτό το … έλλειμμα αντίληψης που έχουμε , με μια σύντομη διάλεξη περί Μοντέρνας Φυσικής αναφέροντας πράγματα που προφανώς αγνοούσαμε. Είναι αξιοσημείωτο όμως ότι δεν θεώρησε σκόπιμο να υπερασπίσει την θέση του για τους … 6 τρόπους (πέρα από την αναφορά στον Jewett) που αποτέλεσε την αφετηρία του μεγαλύτερου μέρους αυτής της συζήτησης
Οι εμμονές σας κε Βλάχο περί μεγέθους του φωτονίου ή περί των μηχανισμών ή τρόπων ή διαδικασιών μεταφοράς της ενέργειας με επίκληση όχι επιστημονικών επιχειρημάτων αλλά αποσπασμάτων από κάποια βιβλία που χαρακτηρίζετε ως σοβαρά, υπονοώντας έτσι ότι κάποιες άλλες αναφορές δεν είναι σοβαρές, καταστρέφουν οποιαδήποτε βάση για έναν ευχάριστο και δημιουργικό διάλογο.
Όταν μάλιστα αυτές συνοδεύονται και από την απαξιωτική και αγενή στάση σας να απευθύνεστε στον συνομιλητή σας σε τρίτο πρόσωπο, τότε όχι μόνο δεν υπάρχει βάση για διάλογο, άλλου ούτε και διάθεση. Γι αυτό διακόπτω κάθε επικοινωνία μαζί σας και σας παρακαλώ να πράξετε το ίδιο.
Κύριε Μουρούζη γράφοντας πριν για το έλλειμμα αντίληψης προφανώς κάνατε μια ευγενή παρατήρηση. Υπάρχει και εκείνο το σχόλιο σας στην ανάρτηση για τα 100 χρόνια κβαντομηχανικής. Όλα τα σχόλια μου ήταν σε ουδέτερο τόνο χωρίς απαξιωτικούς χαρακτηρισμούς. Συνεπώς αυτά που γράψατε για « αγενή στάση» επιστρέφονται.
Σας συνιστώ αναλογιζόμενος την ευθύνη σας απέναντι στους αναγνώστες των γραφομένων σας (στους οποίους περιλαμβάνονται και μαθητές) , να υπερασπιστείτε αυτά που σας έχω επισημάνει ως λάθη ή να παραδεχτείτε ότι είναι λάθη και να τα διορθώσετε.
Το τι θα κάνω μελλοντικά όσον αφορά σχολιασμό απόψεων που αναρτώνται σε δημόσιο χώρο , δεν είναι κάτι στο οποίο μπορείτε να έχετε ανάμειξη.
Η Ενδεκάτη παρανόηση: (Υπάρχει στη Φυσική «Γενική Αρχή Ελάχιστης Ενέργειας»;)
Με την βοήθεια της ΤΝ(ChatGPT)
Συχνά διατυπώνεται, ιδίως σε διδακτικό πλαίσιο, ότι «τα φυσικά συστήματα τείνουν να ελαχιστοποιούν την ενέργειά τους». Στο παρόν υποστηρίζεται ότι δεν υφίσταται γενική αρχή ελάχιστης ενέργειας στη φυσική. Η θεμελιώδης δυναμική αρχή της κλασικής θεωρίας είναι η αρχή της στάσιμης δράσης, η οποία απαιτεί στασιμότητα και όχι ελαχιστοποίηση της δράσης. Επιπλέον, η ελαχιστοποίηση της ενέργειας εμφανίζεται μόνο σε ειδικές περιπτώσεις ισορροπίας υπό συγκεκριμένους περιορισμούς.
Η έννοια της ενέργειας ενοποιεί διαφορετικά φυσικά φαινόμενα: κινητική, δυναμική, θερμική, ηλεκτρομαγνητική, κ.ά. Η διατήρηση της ενέργειας είναι θεμελιώδης αρχή, η οποία σχετίζεται με τη συμμετρία του χρόνου μέσω του θεωρήματος του Noether. Όμως, η διατήρηση της ενέργειας δεν συνεπάγεται ότι η ενέργεια «πρέπει» να ελαχιστοποιείται. Ένα σύστημα μπορεί να έχει οποιαδήποτε επιτρεπτή τιμή ενέργειας, αρκεί να ικανοποιεί τους νόμους διατήρησης.
Στην κλασική μηχανική, ένα σύστημα σε στατική ισορροπία βρίσκεται σε σημείο όπου η δυναμική ενέργεια έχει ακρότατο (συνήθως ελάχιστο). Ωστόσο:
Άρα, ακόμη και εδώ, η σωστή διατύπωση είναι ότι η ισορροπία αντιστοιχεί σε στάσιμο σημείο της δυναμικής ενέργειας, όχι κατ’ ανάγκη σε απόλυτο ελάχιστο
Η θεμελιώδης διατύπωση της κλασικής μηχανικής δεν βασίζεται στην ελάχιστη ενέργεια, αλλά στην αρχή της ελάχιστης (ή στάσιμης) δράσης, που συνδέεται με τη λαγκρανζιανή και τη χαμιλτονιανή διατύπωση
Η δράση ορίζεται ως: S = ολοκλήρωμα(απόt1σε t2)Ldt όπου (L = T – V) είναι η Λαγκρανζιανή (κινητική μείον δυναμική ενέργεια).
Η πραγματική τροχιά ενός συστήματος είναι εκείνη για την οποία η δράση είναι στάσιμη δS=0 (όχι απαραίτητα ελάχιστη). Σημαντικό:
Η αρχή δεν λέει ότι η ενέργεια ελαχιστοποιείται.
Λέει ότι η ολοκληρωμένη ποσότητα (T – V) στο χρόνο έχει στάσιμη τιμή.
Η αρχή αυτή αποτελεί θεμέλιο όχι μόνο της κλασικής μηχανικής αλλά και:
της κβαντικής θεωρίας πεδίου,
της γενικής σχετικότητας.
Θερμοδυναμική: Ελάχιστα Θερμοδυναμικά Δυναμικά Στη θερμοδυναμική εμφανίζονται αρχές ελαχιστοποίησης, αλλά υπό συγκεκριμένους περιορισμούς:
Αυτές οι αρχές προκύπτουν από τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής και από τη στατιστική μηχανική. Όμως:
Το απομονωμένο σύστημα δεν ελαχιστοποιεί ενέργεια.
Αντίθετα, μεγιστοποιεί την εντροπία.
Άρα, εδώ η «τάση προς το ελάχιστο» αφορά ειδικές ενεργειακές συναρτήσεις υπό θερμοδυναμικούς περιορισμούς.
Κβαντομηχανική και Θεμελιώδης Κατάσταση: Στην κβαντομηχανική, κάθε σύστημα έχει θεμελιώδη κατάσταση (ground state), δηλαδή κατάσταση ελάχιστης ενέργειας. Π.χ. Το άτομο υδρογόνου έχει ελάχιστη επιτρεπτή ενεργειακή στάθμη. Ωστόσο:
Η ελαχιστοποίηση εδώ αφορά ιδιοτιμές του τελεστή ενέργειας (Hamiltonian), όχι γενική δυναμική αρχή.
Γιατί Συχνά Μιλάμε για «Τάση προς το Ελάχιστο»; Στην πράξη, πολλά φυσικά συστήματα:
Αυτό δημιουργεί την εμπειρική εντύπωση ότι «η φύση επιλέγει το ελάχιστο». Στην πραγματικότητα, η συμπεριφορά αυτή προκύπτει από:
Δεν είναι αυτόνομος, υπερκείμενος νόμος.
. Συμπέρασμα: Δεν υπάρχει στη φυσική καθολική «γενική αρχή ελάχιστης ενέργειας».