Výuka entropie na středoškolské úrovni

Abstract

This thesis focuses on the development of a teaching plan aimed at con- veying a conceptual understanding of the physical quantity of entropy and demon- strating its connection to everyday phenomena. The theoretical part introduces the formal definition of entropy in physics, followed by the development of con- ceptual understanding from both thermodynamic and statistical perspectives. Various analogies are used to clarify the concept, with a discussion of their bene- fits and potential pitfalls in accurately explaining entropy. Attention is also given to the topic of entropy increase and the second law of thermodynamics, including the issues of process reversibility, the arrow of time, and the efficiency of heat engines. The practical part presents a specific teaching plan, justifies the chosen didactic approaches, and analyses the potential benefits of the proposed solution in teaching practice. 1

Tato diplomová práce se zabývá tvorbou výukového plánu, jehož cílem je zprostředkovat žákům konceptuální porozumění fyzikální veličině entropie a u- kázat její souvislost s každodenními jevy. Teoretická část práce se věnuje formál- nímu zavedení entropie ve fyzice, na něž navazuje budování konceptuálního poro- zumění entropii z pohledu termodynamiky i statistické fyziky. K objasnění pojmu jsou využívány různé analogie, přičemž jsou diskutovány jejich přínosy i možná úskalí pro fakticky správný výklad entropie. Pozornost je dále věnována tématu růstu entropie a druhému termodynamickému zákonu, a to včetně otázek vrat- nosti dějů, šipky času a účinnosti tepelných strojů. V praktické části práce je navržen konkrétní výukový plán, zdůvodněna volba didaktických přístupů a ana- lyzován přínos navrženého řešení z hlediska jeho uplatnění ve výuce. 1