Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Уроки Физики / Кучеренко М. А. Стратегии смыслового чтения учебного текста по физике

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
29.01.2024
Размер:
1.67 Mб
Скачать

1

Q/

 

2

.

(18)

 

 

Q1

 

Данный цикл является обрати-

мым (если его проводить бесконечно медленно). Он может быть проведен в обратном направлении, и при этом газ совершает отрицательную работу, на-

греватель получает обратно тепло Q1 ,

холодильник отдает газу тепло Q2/ , ко-

торое он получил в прямом цикле.

Именно так в принципе работает лю-

бой бытовой холодильник.

Рисунок 30

Рисунок 31

ся температурой нагревателя T1 и

холодильника T

1

T2

.

 

2

 

T1

 

 

 

 

Применение герменевтических техник интерпретационного типа

1Я понял, но что же Я понял?

Японял, что тепловой двигатель Карно состоит из нагревателя с тем-

пературой T1 , рабочего тела (иде-

альный газ) и холодильника с тем-

пературой T2 . Важно, что не вся энергия, полученная от нагревателя,

идет на совершении работы рабочим телом при расширении. Часть энер-

гии нагревателя отводится холо-

дильнику.

Если тепловой двигатель работа-

ет по обратимому (совершается бес-

конечно медленно) циклу Карно,

включающему две адиабаты и две изотермы, то КПД такого цикла не зависит от рода рабочего тела и от устройства двигателя, а определяет-

ся только температурами нагревате-

ля T1 и холодильника T2

1 T2 .

T1

121

 

Дальнейшее

рассуждение

про-

2 Я понял, но почему Я так понял?

ще

всего

провести,

изобразив

цикл

Изобразим

обрати-

 

 

T

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

Карно не на диаграмме p-V , а на диа-

мый цикл Карно

на

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

грамме S-T (энтропия -температура).

диаграмме S-T (эн-

 

 

 

S1

 

 

S2

S

На этой диаграмме цикл Карно имеет

тропия-температура).

 

 

 

 

 

 

 

 

вид прямоугольника (рисунок 31).

При

изотермическом

расширении

Изотермы изображаются прямыми 1-2

(участок 1-2) газ получает количест-

и 3-4, адиабаты

- прямыми 2-3 и 4-1.

во теплоты Q1 T1(S2

S1), при изо-

Согласно

S

 

-S =

2

d/Q

,

 

полученное

термическом

охлаждении

(участок

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

T

 

 

 

 

 

 

 

3-4) газ отдает холодильнику коли-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тепло Q T (S

2

S )

и равно площади

чество

теплоты

 

Q/

T (S

2

S ).

 

1

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

1

под отрезком 1-2. Отданное холодиль-

Площадь фигуры под графиком чис-

нику тепло

Q/

T (S

2

S )

и

равно

ленно

равна

работе

 

А=Q Q/ ,

со-

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

площади под отрезком 4-3. При этом

вершенной газом за цикл.

 

 

 

 

площадь

прямоугольника,

то

есть

 

 

 

 

Подставив

выражения

 

для

Q Q/ , равна работе А,

совершаемой

количеств теплоты Q и Q/

 

в фор-

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

двигателем за цикл. Подставив выра-

мулу для КПД теплового двигателя

жение Q и Q/

в формулу (18),

полу-

 

 

A

Q _Q/

 

Q/

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

1

 

2

 

,

 

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q1

Q1

 

Q1

чим, что КПД цикла Карно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для

 

 

 

двигателя Карно следующее

 

 

 

 

 

 

1

T2

.

 

(19)

выражение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

T2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При выводе этой формулы не

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

делалось

никаких

 

предположений о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

свойствах

рабочего

вещества и уст-

 

Применение техник, обеспечи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ройстве теплового двигателя.

Отсюда

вающих выход (по воле читателя)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

следует знаменитая теорема Карно:

из ситуации фиксации рефлексии в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

122

 

духовное

состояние,

являющееся

 

объективацией рефлексии

 

 

 

Знание, его изменение и рост. Вы-

 

ход к системным представлениям

 

в сфере знания: Мне было извест-

КПД обратимых двигателей,

но, что эффективность

любого теп-

работающих по циклу Карно, зависит

лового двигателя определяется его

только от температур T1 и T2 - на-

КПД

 

 

 

 

 

 

 

 

гревателя и холодильника, но не зави-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сит ни от устройства двигателя, ни

 

A

 

Q Q/

 

Q/

 

 

 

 

 

1 2

1

 

2

.

от рода рабочего вещества.

Q1

 

Q1

 

 

Q1

 

 

Было известно также, что для изме-

нения энтропии в обратимом про-

цессе справедливо выражение

2 d/Q

S2 S1 1 T .

Анализируя работу обрати-

мого двигателя Карно, состоящего из двух изотерм и двух адиабат, на диаграмме S-T (энтропия -

температура) и, используя выраже-

ния для КПД теплового двигателя и приращения энтропии, получают формулу для расчета КПД обрати-

мого двигателя Карно 1 T2 .

T1

123

Следует заметить, что выбор и применение тех или иных специфических герменевтических приемов в целях самодиагностики понимания всегда остается за вдумчивым читателем, размышляющим над содержанием учебного текста различного рода и происхождения.

Литература

1Богин, Г.И. Обретение способности понимать: Введение в филологическую герменевтику [Текст] / Г.И. Богин. – Режим доступа: http://pall. Hoha/ ru / learn / bogin.-bibl / 0.htm.

2Богин, Г.И. Схемы действий читателя при понимании текста [Текст]

/Богин Г.И. – Тверь, 1989. – 123 с.

3Неволин, И.Ф. Психодиагностика понимания: разработка оперативных методов [Текст] // Психосемиотика познавательной деятельности и общения. – М.: МГЗПИ, 1988. - №2. – С.51-69.

Вопросы и задания для самостоятельной работы

1 Используя необходимые источники информации (энциклопедические словари), определите значения понятий «знание» и «понимание». Какой вид логической связи существует между этими понятиями од – вид; вид – вид; причина – следствие; целое – часть; тождественность; противоположность; степень; функция; последовательность)? Изобразите графическую форму суждения

.

2 Составьте предложения со следующими словами и словосочетаниями: концепт чтения; обобщение содержания текста; герменевтические техники интерпретационного типа; герменевтические техники, обеспечивающие

124

выход читателя из ситуации фиксации рефлексии в духовное состояние, яв-

ляющееся объективацией рефлексии; герменевтический круг; принцип гер-

меневтического круга; объяснение как завершающая фаза интерпретации.

3 Внимательно и вдумчиво прочитайте предложенный фрагмент учебного текста «Энтропия и вероятность» (И.Е. Иродов, Физика макросис-

тем. Основные законы. М., 2001, С.91-93). Выполните текстовую деятель-

ность, а именно: работу с заголовком, работу с новыми понятиями, марки-

ровку текста, составление плана (простого или тезисного), организация вы-

бранного типа диалога с текстом.

Текст «Энтропия и вероятность»

Текстовая

 

деятель-

 

ность

Если макросистема находится в неравновесном состоянии, то она самопроизвольно будет переходить в состояние с большей веро-

ятностью – равновесное. Вместе с тем, согласно второму началу тер-

модинамики все самопроизвольные процессы в замкнутых макросис-

темах сопровождаются возрастанием энтропии. Поэтому можно ожидать, что между энтропией S макросистемы в каждом состоянии и вероятностью P того же состояния должна существовать опреде-

ленная связь. Эта идея, высказанная Больцманом, оправдалась и ока-

залась весьма плодотворной.

Для нахождения этой связи рассмотрим необратимый процесс расширения идеального газа в пустоту. Пусть данный газ первона-

чально находится в объеме V1 теплоизолированного сосуда объемом

V0 . От остальной части сосуда он отделен перегородкой (рису-

нок 32). Перегородку практически мгновенно перемещают из поло-

жения 1 в 2, газ расширяется в пустоту до объема V2 и приходит в

125

равновесное состояние.

Рисунок 32

В данном случае (газ идеальный) работу газ не совершает

( A 0), переданное газу тепло Q 0, следовательно, по первому на-

чалу приращение внутренней энергии U 0, то есть температура конечного и начального состояний одинакова.

Поскольку энтропия – функция состояния, то ее приращение в процессе V1 V2 можно вычислить по обратимому процессу, напри-

мер, изотермическому. В изотермическом процессе согласно (

 

 

 

2

RT

 

 

 

V2

 

 

 

 

V

 

 

 

A

 

pdV

 

 

 

dV RT ln

 

) Q

A RT ln

2

 

и

 

 

V

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

Q

 

 

V

V

 

V

 

 

,

(20)

 

 

 

 

 

 

 

T Rln

2

 

kNln

2 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

где N - число молекул в газе.

Теперь обратимся к вероятностям. В рассмотренном процессе

распределение по скоростям в начальном и конечном состоянии оди-

наково: оно зависит только от температуры T , которая не измени-

лась. Пространственное же распределение молекул стало более «сво-

бодным», а значит и более вероятным. В самом деле, вероятность на-

126

хождения одной молекулы газа в объеме V1 равна, очевидно, V1 . Ве-

V0

 

N

роятность же всех N молекул собраться в объеме V1 равна

V1

.

 

V0

 

 

N

Обозначим эту вероятность как P1. Соответственно

V1

 

- как P2 .

 

V0

 

 

Тогда отношение этих вероятностей

P

P

V

V

N

(21)

2

 

2

 

,

 

1

 

 

1

 

 

 

и приращение энтропии можно записать как

 

V2

 

N

 

P2

 

 

S kNln

kln

V1

 

kln

.

(22)

V1

 

 

 

V0

 

 

P1

 

Поскольку вероятность макросистемы пропорциональна ее статистическому весу, то есть P ~ , последнюю формулу предста-

вим так:

 

2

 

 

S kln

 

.

(23)

1

 

 

 

И мы приходим к знаменитой формуле Больцмана

S kln ,

(24)

из которой и следует (23).

Заметим, что приведенные здесь рассуждения не претендуют на вывод формулы (24), а представляют собой скорее некоторые по-

127

яснения. Строгий вывод этой формулы дается в теоретической физи-

ке, где, кстати, показывается, что (23) относится не только к равно-

весным состояниям, но и к неравновесным.

4 Составьте серию вопросов (простые, уточняющие, объясняющие,

творческие, оценочные и практические) к фрагменту учебного текста «Эн-

тропия и вероятность» (И.Е. Иродов, Физика макросистем. Основные законы.

М., 2001, С.91-93).

5 Выполните самодиагностику понимания фрагмента учебного текста

«Энтропия и вероятность» (И.Е. Иродов, Физика макросистем. Основные за-

коны. М., 2001, С.91-93), используя следующие приемы:. составление устного и/или письменного комментария к различным видам кодирования информа-

ции; письменное обобщение содержания текста; выборочное применение герменевтических техник интерпретационного типа и техник, обеспечиваю-

щих выход (по воле читателя) из ситуации фиксации рефлексии в духовное состояние, являющееся объективацией рефлексии.

6 Выполните самодиагностику понимания на основе применения принципа герменевтического круга (в первой формулировке: для того, чтобы нечто понять, его необходимо объяснить, и наоборот). Для этого объясните содержание фрагмента учебного текста «Энтропия и вероятность» (И.Е.

Иродов, Физика макросистем. Основные законы. М.,2001, С.91-93) Другому читателю.

128

2.8 Конспектирование как прием понимания учебного текста

Ключевые слова: грамотность чтения, плановый конспект, тексту-

альный конспект, тематический конспект, свободный конспект

Грамотность чтения понимается как способность человека к осмыс-

лению письменных текстов и рефлексии на них, к использованию их содер-

жания для достижения собственных целей, развития знаний и возможностей,

для активного участия в жизни общества. О грамотности чтения можно вести речь, если читатель умеет осуществлять:

1) общую ориентацию в содержании текста и понимание его целост-

ного смысла (выбор из текста или создание собственного заголовка к нему;

формулирование тезиса, выражающего общий смысл текста; сопоставление основных частей графика или таблицы; объяснение назначения рисунка; об-

наружение соответствия между частью текста и его общей идеей, сформули-

рованной вопросом, частью текста и специфической сноской, данной к ней автором; выбор из сформулированных идей текста наиболее общей, домини-

рующей); 2) нахождение информации (определение основных элементов текста;

поиск необходимой единицы информации, выраженной, например, в иной

(синонимической) форме, нежели в вопросе); 3) интерпретацию текста (сравнение и противопоставление заключен-

ной в тексте информации разного характера; обнаружение в нем доводов в подтверждении выдвинутых тезисов; формулирование выводов о главной мысли текста);

4) рефлексию на содержание или на форму текста и его оценку (свя-

зывание информации, обнаруженной в тексте, со знаниями из других источ-

ников; оценка утверждений, сделанных в тексте, исходя из своих представле-

ний о мире; поиск доводов в защиту своей точки зрения).

129

Конспектирование учебного текста – это сложное многокомпонентное и многоуровневое умение, свидетельствующее о грамотности читателя и предполагающее выполнение таких интеллектуальных операций, как «чи-

тать», «понять» и «выполнить»: выделение, извлечение, извлечение и клас-

сификацию, извлечение и трансформацию, извлечение и эквивалентную за-

мену.

Выделяют несколько видов конспектов.

1 Плановый конспект. Основа его – предварительно составленный план. Далее пункты плана содержательно «разворачиваются» посредством прямых цитат или свободно изложенного текста. Однако, допускается, что некоторые пункты плана не будут раскрыты. Очевидно, что по плановому конспекту читателю в дальнейшем труднее восстановить целостное содержа-

ние текста.

2 Текстуальный конспект. Такой конспект – это связанный (с точки зрения смысла) набор прямых цитат из авторского текста.

3 Тематический конспект. Для этого вида конспектирования харак-

терно обращение читателя к нескольким источникам, в которых раскрыта од-

на и та же тема. Информация может «нанизываться» на пункты плана или представлять собой связный текст. Читатель может сделать его подробным или кратким, включать цитаты или схемы (рисунки, графики, таблицы). Важ-

но, что в данном случае интерпретация «выстраивается» через множествен-

ные коды различных авторов, что углубляет понимание как процесс и пони-

мание как результат.

4 Свободный конспект. В нем могут быть как собственные формули-

ровки, так и прямые цитаты из текста. Читатель может использовать связные переходы между частями конспекта или вовсе отказаться от них.

Выбор типа конспекта зависит от цели конспектирования (подготовка устного сообщения, выступление на семинаре, создание тематического обзо-

ра, самостоятельное изучение учебного материала). Качество же конспекта

130