Способы активизации процесса изучения основ молекулярной физики и термодинамики

Апрель 10th, 20148:23 пп

0


Способы активизации процесса изучения основ молекулярной физики и термодинамики

Изучение курса физики в вузах I -II уровня аккредитации экономического профиля начинается с раздела «Основы молекулярной физики и термодинамики». Одной из главных задач раздела является углубление знаний студентов о строении и свойствах вещества и тепловых явлений, начальные сведения о которых они получили в основной школе.

В этом разделе студенты более подробно знакомятся с основами молекулярно-кинетической теории, объясняющей тепловые явления, строение и свойства тел на основе понятия о молекулах, их взаимодействие и движение (микроскопический уровень), а также с элементами термодинамики, которые объясняют тепловые явления на макроскопическом уровне.

Следует отметить, что применение молекулярно-кинетического (статистического) и термодинамического методов к объяснению тепловых явлений является весьма эффективным и способствует более глубокому осмыслению учебного материала. Одновременно это дает возможность убедить студентов в том, что в науке существуют различные методы исследования физических явлений.

Изучение в курсе физики тепловых явлений, как с макроскопической, так и с микроскопической точки зрения позволяет познакомить студентов с новыми для них статистическими закономерностями (частичными случаями которых являются законы молекулярно-кинетической теории газов с понятиями о средних значениях физических величин и понятием вероятности) и их особенностями по сравнению с динамическими закономерностями, суть которых обусловлена причинно-следственными связями физических явлений.

Таким образом, появляется возможность сформировать в сознании студентов качественно новый, более высокий уровень познания явлений и законов природы.

Задача молекулярной физики — изучение на основе молекулярно-кинетических представлений свойств газов, жидкостей, твердых тел, а также фазовых превращений. В отличие от первой ступени изучения физики, где большая часть вопросов изучается на элементарном качественном уровне, в высших учебных заведениях I-II уровня аккредитации эти вопросы, и особенно молекулярно-кинетическая теория газов, приводят к выявлению количественных закономерностей. Последнее находит свое отражение в изучении и анализе основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа и его использования для объяснения газовых законов.

При изучении молекулярной физики и термодинамики широко используются мнимые и вещественные модели. К мысленным моделям относятся:

— идеальный газ (молекулы принимаются за материальные точки, между которыми отсутствует взаимодействие);

— идеальная жидкость (абсолютно упругая, без внутреннего трения);

— абсолютно упругое твердое тело.

При рассмотрении реальных газов молекулы уподобляются шарикам, связанным ниспадающими с расстоянием силами притяжения. Для демонстрации внутренней структуры кристаллов используется пространственная решетка, отражающая упорядоченность в расположении частиц определенного вида, а иногда и их взаимное положение относительно друг друга.

К вещественным моделям относят модельные опыты для демонстрации броуновского движения, давления газа на стенки сосуда, различных процессов в газах и т.д.

Использование различного рода моделей при изучении основ молекулярной физики и термодинамики значительно облегчает восприятие студентами достаточно абстрактного материала исследуемого раздела.

Молекулярная физика является научной основой материаловедения, а термодинамика — теплотехники. Поэтому научные достижения в области молекулярной физики позволяют создавать новые материалы с заранее заданными физико-химическими и физико-механическими свойствами. Использование законов термодинамики дает возможность повышения КПД тепловых двигателей, экономного распределения энергии в технологических процессах и термической обработке металлов и т.д.

Литература:

Дембицкая С.В., Сергиенко В.П. Активизация учебно-познавательной деятельности студентов высших учебных заведений I-II уровня аккредитации при изучении раздела «основы молекулярной физики и термодинамики». // Сборник научных трудов К-ПНУ имени Ивана Огиенко. Серия педагогическая. — Выпуск 13. — К-ПНУ, 2007.