Rinforzare il collegamento tra l'approccio microscopico e quello macroscopico all'entropia: implementazione di una proposta didattica nella scuola secondaria

Tradizionalmente i concetti di calore e temperatura, i principi della termodinamica e l’idea di entropia vengono introdotti nella scuola secondaria con un approccio macroscopico. Le definizioni microscopiche delle grandezze termodinamiche sono spesso presentate come slegate dalla trattazione generale e costituiscono una parte a sé stante sia nei libri di testo, sia nelle lezioni in classe. L’idea che sta alla base del presente lavoro di tesi è quella di creare un collegamento tra approccio microscopico e approccio macroscopico al concetto di entropia, introducendo quest’ultimo tramite la definizione di Boltzmann e ricavando solo successivamente l’espressione di Clausius. Questo per consentire agli studenti di costruire un’idea più intuitiva di entropia e del suo ruolo nel pilotare l’evoluzione di un sistema termodinamico, senza per questo rinunciare alla possibilità di affrontare i problemi anche dal punto di vista macroscopico. La proposta didattica è stata implementata in una classe quarta di un liceo scientifico, con l’obbiettivo di verificarne la fattibilità e l’efficacia all’interno del curriculum abituale di una classe di liceo, con i limiti temporali e i vincoli posti dalla normale programmazione scolastica. Le modalità di sperimentazione, i dati raccolti e i risultati ottenuti sono discussi nella seconda parte del lavoro di tesi.