1 Lidraulica, un pretesto per … PL-GP –ix/07. 2 … introdurre alcune idee fondamentali Spinta...
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1
L‘idraulica,
un pretesto per …
PL-GP –ix/07
2
… introdurre alcune idee fondamentali
Spinta(differenza)
Portata
Quantità bilanciabile
Equilibrio(assenza di differenze)
Regime stazionario
Pompa(creare differenze)
Bilancio Sistema
Capacità
3
All’interno di un sistema chiuso una grandezza estensiva (es. quantità di acqua) può variare nel tempo nei seguenti modi:
entra nel sistema;
esce dal sistema;
viene prodotta all’interno del sistema;viene annichilata all’interno del sistema.
L’idea di equazione di bilancio
4
L’idea di spinta, corrente e resistenza
h2
h1
h
Vidraulica
hI
R
Portata
Spinta
Resistenza
p
5
Considerazioni geometriche
Il potenziale Un punto
La differenza di potenziale (spinta) Un segmento
La portata Una superficie
La quantità Una porzione di spazio
h2
h1
h
p
6
L’idea di capacità (da NON confondere con il volume!!!)
C1
I due recipienti hanno capacità differenti:• per riempirli al medesimo livello ho bisogno di differenti quantità di
liquido;• una medesima quantità di liquido causa un differente cambiamento di
livello.
C2
7
L’idea di equilibrio
h1
Stesso livello (potenziale), nessuna spinta al trasferimento
h2
0 0 0Vh I V
8
L’idea di regime stazionario(differenze mantenute nel tempo)
Da non confondere con la situazione di equilibrio!
0 0 0Vh I V
h2
h1
h
9
L’idea di pompa
Pompa
La pompa spinge l’acqua contro la sua naturale direzione di scorrimento
Per creare delle differenze ho bisogno di una pompa
10
Reinvestimento dei concetti – L’analogia idraulica
PotenzialeTemperatura
VelocitàPot. Elettrico
PressionePotenziale
chimico
Capacità (assunta costante)Capacità di entropia
Capacità di quantità di moto Capacità elettrica
Capacità di volumeCapacità chimica
QuantitàEntropia
Quantità di motoCarica elettricaVolume d’acquaQuantità chimica
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A proposito di modelli e di analogieUn processo non direttamente percettibile
può essere descritto per mezzo di un modello. Il modello è un sistema che ci deve essere
famigliare per essere efficace.
12
A proposito di modelli e di analogie
Sperimentando con una batteria, una resistenza, un cavo si nota che accadono cose analoghe a quelle
che si riscontrano in un circuito con dell’acqua.
resistenza
batteria
elettricità acqua
pompa
restringimento
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SITUAZIONE-PROBLEMA
Qual è l’area di base del recipiente nascosto?
14
• è soggetta a una legge di bilancio;
Quali ipotesi implicite ci hanno permesso di risolvere il problema?
Abbiamo assunto che l’acqua ha le seguenti proprietà:
15
Quali ipotesi implicite ci hanno permesso di risolvere il problema?
• è conservata: non può essere né prodotta né distrutta;non è comprimibile;
Abbiamo assunto che l’acqua ha le seguenti proprietà:
V
Prima Dopo
16
Quali ipotesi implicite ci hanno permesso di risolvere il problema?
• può essere immagazzinata;
Abbiamo assunto che l’acqua ha le seguenti proprietà:
17
Quali ipotesi implicite ci hanno permesso di risolvere il problema?
• può fluire da un contenitore a un altro; fluisce da punti a pressione maggiore verso punti a pressione minore.
Abbiamo assunto che l’acqua ha le seguenti proprietà:
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Quali ipotesi implicite ci hanno permesso di risolvere il problema?
• una corrente d’acqua è generata da una differenza di pressione (resistenza permettendo). Pertanto in un sistema di vasi comunicanti l’acqua si dispone allo stesso livello.
• Il tempo impiegato a raggiungere lo stato di equilibrio è dell’ordine di qualche secondo.
Abbiamo assunto che l’acqua ha le seguenti proprietà:
p = 0
h = 0
Prima Dopo
h ≠ 0
p ≠ 0
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Quali ipotesi implicite ci hanno permesso di risolvere il problema?
• è soggetta a una legge di bilancio; • è conservata: non può essere né prodotta né distrutta;• non è comprimibile;• può essere immagazzinata;• può fluire da un contenitore a un altro; fluisce da punti
a pressione maggiore verso punti a pressione minore;• una corrente d’acqua è generata da una differenza di
pressione (resistenza permettendo). Pertanto in un sistema di vasi comunicanti l’acqua si dispone allo stesso livello.
• Il tempo impiegato a raggiungere lo stato di equilibrio è dell’ordine di qualche secondo
Abbiamo assunto che l’acqua ha le seguenti proprietà:
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Misurare … semplicemente
Occorre riflettere per misurare e non misurare per riflettere.
La precisione di un risultato, quando supera la precisione dei dati. sperimentali, non è altro che la determinazione del nulla.
La conoscenza diventa oggettiva nella misura in cui diventa strumentale.
Gaston Bachelard, La formazione dello spirito scientifico, Cortina Milano 1995 capitolo 11 pp 249-281
http://www.iupac.org
http://www.bipm.org
21
Parole chiave per la misura:
SensibilitàPortataProntezzaTaratura
PrecisioneAccuratezza
ErroreIncertezzaCifre significative
2 2,0mL mL