Tiziana Segalini Liceo Ariosto-Spallanzani di Reggio Emilia

“Le mani sul laboratorio”Corso di aggiornamento per insegnanti

Modena, 9 dicembre 2008

Modulo di raccordo tra la meccanica e la termodinamica

Facilità di reperire il materiale

Piena padronanza dell’attività da parte dei ragazzi

Collegamenti con la vita quotidiana

Spunti teorici non banali (natura del calore, transizioni di fase, la termodinamica delle miscele, modi di propagazione del calore, variabili microscopiche e macroscopiche)

Un ringraziamento alla 4G del Liceo Spallanzani che

ha provato tutte le esperienze di questa unità e che ha fornito

parecchio del materiale di questa presentazione.

Fornelletti elettrici.Acqua distillata, becker in pyrex, cilindro graduato, bilancina digitale.Calorimetro, campioncini di metallo, forbici e spago. Termometro da 0 a 100°C. Termometro con portata fino a -30 °C per la miscela frigorifera, cubetti di ghiaccio naftalina, paraffina.

Quale temperatura segna

il termometro?

La temperatura segnata dal termometro è la sua cioè l’unica misura che abbiamo dell’energia delle sue molecole

Termostato caldo

calore

calore

Variazione dell’energia cinetica

Variazione di T

Cambiamento di stato

T costante

Esperienza sul grafico di riscaldamento di due quantità della stessa sostanza:

potenza termica costante,

diversa variazione di temperatura T/t ,

capacità e calore specifico,

cambiamento di stato = temperatura costante .

t(min)

T(°C)

T0=35°C

TF =100°C

t=0,06 °C/s

t=0,12 °C/s

Il grafico di riscaldamento

Il grafico di riscaldamento è una buona occasione per mostrare che• il calore trasferito sia costante e •anche la variazione della temperatura nell’intervallo di tempo,•la pendenza del grafico è costante e inversamente proporzionale alla capacità termica del corpo, • quindi massa e variazione di temperatura sono inversamente proporzionali .

Possiamo quindi giustificare la formula per il calore:

Q = cs mdove cs è il calore specifico della sostanza.

•Fusione ed ebollizione dell’acqua •Fusione di un sostanza tra 0 e 100 °C (sodio tiosolfato, naftalina, paraffina,…vedi lista )•Miscela frigorifera e punto eutettico

Il punto eutettico della miscela acqua -sale

Il diagramma di fase della granita, ovvero come ghiaccia una soluzione di acqua e zucchero

Le 6 fasi del cioccolato

(dalla rubrica di Bressanini su “Le scienze”)

Determinare l’equivalente in acqua del calorimetro è un ‘esperienza da ripetere più volte.

Soprattutto per rendersi conto che la variabilità del risultato è altissima.

X

X TTe

TeTmTeTmm

2211

Per trovare l’equivalente in acqua del calorimetro si usa la nota formula

e conviene utilizzare •masse uguali di acqua per ......•temperature iniziali dell’acqua da

miscelare….

È un’esperienza classica, semplice ma significativa.

Accorgimenti per ottenere buoni risultati: •Non perdere calore per strada!•Campioncini di una certa massa!

TeTm

TTecmmc

metmet

iOHcalmet

21

Dato che per trovare il calore specifico si confrontano le variazioni di temperatura del

campione e dell’acqua nel calorimetro,

occorre diminuire l’incertezza su queste misure: come?

Accorgimenti per ottenere buoni risultati: •Non perdere calore per strada!•Fatelo sciogliere tutto!

Cosa bisogna misurare bene per ottenere un valore affidabile del calore latente di

fusione?

la misura più critica è l’abbassamento di temperatura dell’acqua: perciò….

gh

egheOHOHFUS m

TmTTcm )0()( 122

Ci sono ricadute didattiche ?

C’è stato un miglioramento della comprensione degli argomenti?

C’è stato un miglioramento dell’approccio critico degli studenti all’esperienza e alla misura?

Bibliografia: 1. “Il diagramma di fase della granita”, D Bressanini,

“Le scienze” settembre 2008; 2.“Tutte le forme del cioccolato”, D.Bressanin,

“Le scienze” aprile 2008; 3.“Fisica”, A. De Marco, R. Leso, Poseidonia.4.Wikipedia, per ricerche sulle varie sostanze da fondere e sul punto eutettico