Fyzika v 22M

Rovnovážný stav soustavy

Kvůli lepšímu pochopení pojmu rovnovážný stav soustavy jsem vyzval žáky třídy 22M SPŠST Panská, aby si na další běžnou hodinu fyziky přinesli noviny. Proč, to jsem zatím neřekl.

„Počítejte ale s tím, že se noviny zničí,“ upozorňuji.

Po teoretickém úvodu v dané hodině konečně přichází chvíle na experiment.

„Rozdělte se do dvou skupin, z novin vyrobte zhruba 20 koulí, které budou držet pohromadě, a stoupněte si ve skupinách proti sobě,“ zadávám práci. „Všechny koule bude mít skupina u okna.“

Když jsou žáci připraveni, přidávám další pokyny.

„Až řeknu, začnete si koule přehazovat mezi sebou. Po asi půlminutě házení zastavíme, vy během několika sekund spočítáte koule na vaší polovině učebny a budeme pokračovat dál.“

Pravidla jsou, zdá se, jasná, tak začínáme. Papírové koule sviští vzduchem a v mezičase žáci skutečně pilně počítají koule. Nahlášené počty koulí píšu k dané skupině do tabulky na tabuli.

Po čtyřech experimentech si žáci sedají a já experiment vyhodnocuji.

„Jak vidíte, původní silně asymetrický stav v počtu koulí už nenastal. Ano, čtyři experimenty jsou málo, ale chápete asi, že původní stav by nenastal ani při velkém počtu opakování. A když by nastal, tak v jednom z tisíce nebo milionu případů. Z toho lze usoudit, že rovnovážný stav soustavy, kdy jsou částice soustavy rozmístěny symetricky v celém prostoru soustavě vymezené, je ten stav, který nastává nejčastěji, a má tedy největší pravděpodobnost výskytu.“

Hodinu končím historkou o mé spolužačce ze střední školy, která se při tehdejším probírání této látky začala obávat, že by se všechny molekuly kyslíku v místnosti mohly soustředit pod stolem učitele, a ostatní ve třídě by se dusili. Ano, takový stav díky neuspořádanému pohybu může teoreticky nastat, ale pravděpodobnost, že skutečně nastane je při počtu molekul vzduchu v místnosti téměř nulová.

Snad i takový jednoduchý experiment přispěl k lepšímu pochopení úvodních poznatků do termodynamiky.

Průběh experimentování zobrazují fotografie.

Autoři fotografií:

Jaroslav Reichl