Συμβουλές για τις εργαστηριακές ασκήσεις Θερμοδυναμικής

Παρακαλούμε για τυχόν παρατηρήσεις σας

Δημιουργήσαμε τις παρακάτω αρχικές συμβουλές για χρήση των συναδέλφων οι οποίοι διδάσκουν το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος «Στοιχεία Τεχνικής Θερμοδυναμικής – Εφαρμογές»  3Θ+3Ε. Προφανώς, οι παρακάτω συμβουλές αξιοποιούνται στον βαθμό που  είναι συμβατές με τις επίσημες οδηγίες οι οποίες αναμένονται.  

Στηρίζονται στο γνωστό πρόγραμμα του μαθήματος, στις οδηγίες και στις συμβουλές ανά διδακτική ενότητα, όπως αποτυπώνονται στην περσινή πρόταση των σχολικών συμβούλων Μηχανολόγων και βρίσκεται στη διεύθυνση 
 http://users.sch.gr/kontaxis/mathimata/B_EPAL/151124protasiSxSyOdigiesThermodynamikis.doc
(Οι παραπάνω συμβουλές  αποτελούν έναν καλό οδηγό και για τα εργαστήρια καθώς ακολουθούν τη λογική «από τη θεωρία στην πράξη»)

.Είναι σημαντικό να λάβουμε υπόψη μας ότι το μάθημα είναι κοινό σε 5 ειδικότητες Μηχανολόγων, συγκεκριμένα στις ειδικότητες: Τεχνικός Μηχανολογικών Εγκαταστάσεων και Κατασκευών, Τεχνικός  Θερμικών Εγκαταστάσεων και Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φυσικού Αερίου, Τεχνικός Εγκαταστάσεων Ψύξης Αερισμού και Κλιματισμού, Τεχνικός Οχημάτων, Τεχνικός Μηχανοσυνθέτης Αεροσκαφών. Άρα,  τα παραδείγματα από τα οποία θα αντλούμε αφορμή για να προσεγγίσουμε τις ενότητες του μαθήματος στη θεωρία ή να προσεγγίσουμε τις εργαστηριακές ασκήσεις, είναι σκόπιμο να είναι προσανατολισμένα σε εφαρμογές των παραπάνω ειδικοτήτων.

 Στα εργαστήρια θα πρέπει να δώσουμε ειδικό βάρος στα βασικά αντικείμενα του μαθήματος[i], όπως περιγράφονται στο   πρόγραμμα που εφαρμόζεται τα προηγούμενα χρόνια,  στις οδηγίες και στις συμβουλές[ii] με τις κατάλληλες εφαρμογές που τους αποδίδουν την πρακτική σημασία τους. Αυτά τα βασικά διδακτικά αντικείμενα, κατά τη γνώμη μας, είναι κυρίως:

·         Θερμότητα και Θερμοκρασία  

·         Έργο – Ενέργεια (και μετατροπή της) – Ισχύς

·         Μεταβολές αερίων

·         Θερμοδυναμικοί κύκλοι

·       Μετάδοση Θερμότητας και ιδιαίτερα οι εφαρμογές των σχέσεων Q=kAΔθ και Q=m.c.ΔΘ

·         Υδροδυναμική και ιδιαιτέρως η αρχή της συνέχειας και οι εφαρμογές της σχέσης του  Bernoulli

Σημειώνουμε ότι η αξιοποίηση αυτής της προσέγγισης (από την πράξη στη θεωρία) είναι απολύτως απαραίτητη για τους μαθητές μας, αν λάβουμε μάλιστα υπόψη μας ότι όλα τα παραπάνω βασικά θέματα τα έχουν διδαχθεί εκτεταμένα σε προηγούμενες τάξεις,  στο μάθημα της φυσικής.

Στο πλαίσιο της διαφοροποίησης διδασκαλίας[iii] στα εργαστήρια, η οποία γίνεται συνήθως και στηρίζεται στην ετοιμότητα, στις δεξιότητες  ή στην τυχόν εμπειρία των μαθητών, μπορούμε να λάβουμε υπόψη μας επιπλέον και την τυχόν (διαπιστωμένη) επιλογή τους για ειδικότητα ή ειδικότητες. Πχ αν κάποιοι μαθητές ενδιαφέρονται για ψυκτικοί, επικεντρώνουμε τις δραστηριότητές τους κυρίως (αλλά όχι αποκλειστικά) σε ασκήσεις που αφορούν ψυκτικούς.

Οι εργαστηριακές ασκήσεις είναι απαραίτητο επίσης να προσαρμόζονται στις διαθέσιμες υποδομές της σχολικής μονάδας ενώ παράλληλα μπορούν να αξιοποιούνται εναλλακτικές λύσεις όπως  πχ παλιά μηχανή ΜΕΚ, παλιό κλιματιστικό διαιρούμενου τύπου, αξιοποίηση εγκατάστασης κεντρικής θέρμανσης του σχολείου κλπ με τήρηση πάντοτε των αναγκαίων κανόνων υγείας και ασφαλείας. Μπορούν να αξιοποιηθούν τα επιμέρους βιβλία και εργαστηριακοί οδηγοί:

1.      Μηχανές Εσωτερικής Καύσης  και Εργαστηριακός οδηγός

2.      Ψύξη – Κλιματισμός

3.      Εργαστηριακός Οδηγός Εγκαταστάσεις Κλιματισμού 

4.      Στοιχεία Σχεδιασμού Κεντρικών Θερμάνσεων

Βασικές εισαγωγικές ασκήσεις

Βασικές εισαγωγικές εργαστηριακές ασκήσεις αφορούν γνωριμία με τους διαθέσιμους εργαστηριακούς χώρους και τα βασικά μηχανήματα - εργαλεία – όργανα μετρήσεων, όπως περιγράφονται στα παραπάνω βιβλία και εργαστηριακούς οδηγούς αντίστοιχα.  Σε όλες τις εργαστηριακές ασκήσεις που πραγματοποιούνται   επικεντρωνόμαστε κυρίως στις έννοιες θερμότητα και θερμοκρασία και στις επιμέρους εφαρμογές τους.

·         Βιβλίο 1 (ΜΕΚ). Μέτρα ασφαλείας -Άσκηση 1 και Αναγνώριση και χρήση των βασικών εργαλείων και μηχανημάτων του εργαστηρίου – Άσκηση 2

·         Βιβλίο 3 (Κλιματισμός). Είδη κλιματιστικών μονάδων – Άσκηση 1 και Όργανα μέτρησης σε εγκαταστάσεις κλιματισμού – Άσκηση 2

·         Βιβλίο 4 (ΣΣΚΘ). Γενική δομή της εγκατάστασης ΚΘ – σελ. 4 . Άσκηση αναγνώρισης επιμέρους μηχανημάτων και συσκευών

Οι υπόλοιπες ασκήσεις.

Στη συνέχεια, μπορούν να γίνονται εργαστηριακές ασκήσεις αναγνώρισης συσκευών, επιμέρους τμημάτων τους και εξαρτημάτων, εκεί που βρίσκουν πρακτική εφαρμογή  τα επιμέρους διδακτικά αντικείμενα της Θερμοδυναμικής και της Μετάδοσης Θερμότητας. Παράλληλα, μπορούμε να πραγματοποιούμε και σχετικές ασκήσεις αποσυναρμολόγησης – συναρμολόγησης. Ενδεικτικά:

·         Μετατροπή ενέργειας – ΜΕΚ, Συμπιεστής, Καυστήρας

·         Νόμοι των αερίων – Έμβολο και Κύλινδρος, Συμπιεστής, Ψυκτικό μηχάνημα

·         Θερμοδυναμικοί κύκλοι – ΜΕΚ

·         Καύση – Λέβητας και καυστήρας,  Κύλινδρος,  Κυλινδροκεφαλή

·         Μετάδοση θερμότητας – Σώματα καλοριφέρ, Εσωτερική μονάδα κλιματισμού διαιρούμενου τύπου, Δίκτυο αεραγωγών εγκατάστασης κεντρικού κλιματισμού, Σύστημα Ψύξης αυτοκινήτου, Δίκτυο νερού Κεντρικής Θέρμανσης, Ηλιακό θερμοσίφωνας

·         Υδροδυναμική – Υδραυλικά ανυψωτικά, Δίκτυα σωληνώσεων Κεντρικής Θέρμανσης και το ανάλογό τους στους αεραγωγούς, στο σύστημα πέδησης αυτοκινήτου κλπ

Για το σκοπό αυτό αξιοποιούμε τις βασικές ασκήσεις, όπως περιγράφονται ή υπονοούνται στους εργαστηριακούς οδηγούς. Μετά την αναμενόμενη δημοσιοποίηση των εργαστηριακών ασκήσεων οι οποίες έχουν κατατεθεί στο ΙΕΠ από τα μέλη του μητρώου, θα είναι στη διάθεσή μας και αυτές οι εργαστηριακές ασκήσεις.

Ενδεικτικές ασκήσεις (ή μέρος τους) από εργαστηριακούς οδηγούς

Επικεντρωνόμαστε στην ανάδειξη των διδακτικών αντικειμένων. Η επιλογή από τις παρακάτω ενδεικτικές ασκήσεις γίνεται ανάλογα με τις υποδομές των εργαστηρίων. Θεωρούμε απαραίτητη τη  συνεργασία με τους υπεύθυνους εργαστηρίων για τον προσδιορισμό ή την προσαρμογή των ασκήσεων οι οποίες μπορούν να πραγματοποιηθούν.

 Στην περίπτωση που δεν υπάρχουν κάποια εργαστήρια μπορείτε να βρείτε εναλλακτικές κατασκευές από Ιντερνετ,   πχ κατασκευή ηλιακού θερμοσίφωνα με απλά υλικά http://efepereth.wikidot.com/serpentine-solar-water-heater 

ή άλλα σχέδια εργασίας κατασκευών για την ηλιακή ενέργεια http://efepereth.wikidot.com/solar-energy 

Σχετικά θέματα:

Εργασίες και κατασκευές με ανακυκλώσιμα και χαμηλού κόστους υλικά  

Ο καταλυτικός ρόλος των κατασκευών στη ζωή των μαθητών