A fizikatanítás pedagógiája című felsőoktatási tankönyv(letölthető ...

jelentkezik, és ez a Hess-tétel. Sokan nem veszik észre, de a Hess-tétel kémia
könyvekben szokásos megfogalmazása nem korrekt, s így ellentmondás jöhet létre a
fizika és kémia tanulmányok között. A Hess-tételben egy precíz értelmezés esetén
entalpia szerepel és nem a reakcióhők, ahogyan ez a hibás megfogalmazásokban
található. A reakcióhőre a Hess-tétel nem igaz. A kémiai folyamatok során
munkavégzés is lehetséges, és ezért indokolt az entalpia használata. A hő és a munka
nem állapotfüggvények, a Hess-tétel gyakori megfogalmazásai szerint a hőnek
állapotfüggvénynek kellene lennie, ami csak akkor lehetséges, ha nincs munkavégzés. A
kémiakönyvek fogalomhasználatában egy másik probléma is felmerül: “hőenergiát”
írnak gyakran, e szóhasználat problémáiról már korábban szóltunk.
Mivel valójában csak az állapotfüggvények változásait lehet számolni, az energia
nulla szintjében meg kell állapodni. A kémiában úgy standardizáljuk ezeket a
mennyiségeket, hogy a kémiai elemek belső energiáját, illetve entalpiáját nullának
vesszük 25°C-on és 10 5 Pa nyomáson. Ebből következik, hogy a vegyületek belső
energiája és entalpiája 25°C-on és 10 5 Pa nyomáson egyenlő a szabad elemekből való
képződés reakcióhőjével állandó térfogaton, illetve nyomáson. A szabad elemekből való
képződés során ugyanis a vegyület (mint az átalakulás terméke), és az elemek (mint
kiindulási anyagok) energiájának, illetve entalpiájának különbsége szabadul fel, illetve
reakcióhőként, ha nincs munkavégzés. A képződéshő tehát megadja a vegyület belső
energiáját, illetve entalpiáját szabad állapotú alkotóelemeihez, mint nullaponthoz
viszonyítva. Ezeket az értékeket táblázatokban közlik.
Problémát jelenthet a kémia órákon szintén előszeretettel alkalmazott
energiaminimum-elve, mely a szabadentalpia minimumát jelenti valójában.
A termodinamika által talán leggyakrabban használt modellanyag az ideális gáz,
amely valóban nagyon hasznos egyszerűsége miatt. Azonban vigyázni kell, nehogy a
tanulókban olyan konstrukció alakuljon ki, hogy a termodinamika másról sem szól, csak
az ideális gázról. Fontos, hogy világosan lássák a modell szerepét.
A legújabb felmérések azt mutatják, hogy a gyerekeknek egészen jó intuitív
fogalmuk van a termodinamika második főtételéről. Az első főtétel, az energia
megmaradásának tétele jelent komolyabb problémát. A gyerek a mindennapi élete során
valójában olyan tapasztalatokkal találkozik, hogy az energia elfogy, hiszen fizetni kell
érte. Viszont korlátlan mennyiségben áll rendelkezésre, mivel minden esetben pótoljuk.
(Felmérések, beszélgetések szerint, a gyerekek úgy gondolják, hogy ha valahol kimerül
egy bánya, akkor keresnek egy másikat, és így tovább.)
Sok interdiszciplináris hőtani példa van a kémián kívül is, melyekről érdemes a
fizika órákon is szót ejteni, mint pl. az időjárás elemei, az éghajlat alakulásában a víz
szerepe, az élő rendszerek működésének termodinamikai feltételei stb.
Feladatok
1. Vizsgáljon meg kémia, biológia és földrajz tankönyveket abból a szempontból,
hogy a tanulók eredményes tanulásához milyen jellegű hőtani ismeretek tudása
szükséges!
2. Vizsgáljon meg fizika tankönyveket abból a szempontból, hogy a hőtani
fejezetekben milyen szakkifejezéseket alkalmaznak a szerzők! Ezek mennyiben
289