Fyzika v 16M

Rovnovážný stav

Aby žáci třídy 16M SPŠST Panská názorně pochopili pojem rovnovážný stav, který je podstatný pro vyšetřování termodynamických jevů, zadal jsem jim úkol.

„Na příští hodinu si přineste Metro nebo jiné noviny. Ale počítejte, že po skončení fyziky už nebude možné z nich rozumně něco číst,“ varuji.

Žáci úkol splnili, a tak, když jsem se k tomuto tématu v rámci hodiny dostal, žáci vytáhli z tašek své noviny.

„Vyrobte si dvě pokud možno pevné koule, každou z jednoho dvojlistu novin,“ instruuju žáky.

Žáci poměrně rychle vyrobí požadované pomůcky.

„Teď si stoupněte do dvou skupin - jedna do řady k oknu, druhá ke skříním,“ zadávám další pokyny. „A všechny koule dejte jedné skupině.“ Když se žáci domluvili, která skupina bude začínat s papírovými koulemi v ruce, pokračuji v instrukcích: „Na můj pokyn si začnete koule přehazovat mezi sebou. Není cílem na někoho nebo na něco mířit. Jakmile přiletí koule, chytnete jí nebo zvednete z podlahy a okamžitě házíte zpět. Jakmile řeknu, skončíte s házením a počítáte koule ve své skupině.“

Instrukce se zdají být jasné a žáci jsou připraveni na začátek experimentu. Startuji netradiční experiment a nechávám žáky dvacet sekund přehazovat papírové koule. Po vydání dalšího pokynu, žáci přestávají házet a počítají koule ve své skupině. Já nahlášené počty koulí zapisuji na tabuli a pokračujeme v experimentování. Celkem zvládneme pět kol experimentu.

„Když se podíváte na ty počty, co můžeme říct?“ ptám se, když se žáci vrátili zpět do lavic a koule vyhodili.

„No kromě prvního řádku jsou ty ostatní víc rovnoměrné,“ ozývá se ze třídy.

„Ano, přesně tak. Všechna měření kromě prvního mají počty koulí rozloženy symetricky mezi obě skupiny. Kdybychom měření provedli tisíc, deset tisíc a více, tak bychom mohli očekávat, že občas objeví opět výraznější asymetrie v počtu koulí v jednotlivých skupinách. Ale jen zřídka. Tento stav, kdy jsou koule rovnoměrně rozdělené mezi obě skupiny, je rovnovážným stavem našeho systému. A vzhledem k tomu, že se vyskytuje nejčastěji, je to stav nejpravděpodobnější, ve kterém se může daná soustava nacházet.“

Po několika ujišťovacích dotazech se zdá, že kluci ve třídě experiment pochopili. A je to dobře - pojem rovnovážný stav nás bude v termodynamice nadále provázet často.

Průběh experimentu je zobrazen na fotografiích.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl