1

2

CHE COSA E’ LA FISICA?

La Fisica è la scienza che studia i fenomeni che avvengono senza cambiamento della materia, per

esempio la caduta di un corpo, una molla che si allunga, un corpo che aumenta il suo volume o che

diminuisce la sua temperatura eccetera. La Fisica serve per “ prevedere e controllare” i fenomeni,

per esempio: non toccherò un cucchiaio in acciaio che è stato dimenticato in un tegame dove si sta

cucinando ; per chiudere un grande cancello farò meno fatica se lo spingerò da un punto il più lontano

possibile dalle cerniere; cucinerò più velocemente usando una temperatura alta eccetera.

Si chiama Chimica la scienza che studia i fenomeni che avvengono con cambiamento della materia, per

esempio un corpo che brucia e si trasforma in cenere o due sostanze che , messe insieme , si

trasformano in una terza sostanza diversa dalle prime due ( reazione chimica).

GRANDEZZE FISICHE

Si chiamano grandezze fisiche quelle che possono essere misurate come, per esempio, il tempo, la

lunghezza, la temperatura eccetera.

Non sono grandezze fisiche quelle che non si possono misurare , come l’amore, la simpatia eccetera,

perché non esiste uno strumento che le possa misurare .

Esercizi:

1)Elenca almeno 5 grandezze fisiche di cui conosci i nomi.

2)Elenca almeno 5 grandezze non fisiche di cui conosci i nomi.

COSA SIGNIFICA MISURARE

Si può utilizzare un apposito strumento di misura oppure si sceglie una unità di misura dello stesso

tipo della grandezza che si vuole misurare (per esempio per misurare la lunghezza del lato di un tavolo

si sceglie come unità di misura la lunghezza di una matita) e si vede quante volte la matita entra nella

grandezza da misurare ( per esempio 8 volte e mezzo) e quindi si scrive il risultato completo della

misura in questo modo:

grandezza unità di misura misura

Esercizi:

3)Descrivi come potresti misurare la durate di una canzone non usando un orologio.

4)Scrivi il risultato della misura precedente ( inventando il numero) scrivendola in modo completo.

5) Cerca in casa almeno 5 strumenti di misura ; scrivi il nome di ogni strumento e della grandezza che

misura.

MISURA DIRETTA ED INDIRETTA

Una misura si dice diretta quando non occorre eseguire operazioni matematiche ma basta leggere lo

strumento di misura utilizzato. Per esempio per misurare la durata di un film facciamo partire un

cronometro quando comincia e lo blocchiamo quando finisce il film. Leggendo il cronometro

sappiamo direttamente la durata del film ( il tempo).

Una misura si dice indiretta quando occorre eseguire delle operazioni matematiche .

l = 8,5 matite

grandezza unità di

misura

3

Per esempio per misurare la durata di un film con un orologio da polso si legge l’ora di inizio ( per

esempio ore 8:40) e l’ora di fine ( per esempio ore 9:55)e quindi si fa la differenza 9:55- 8:40 = 1:15

2° esempio. Per misurare la superficie del piano di un tavolo si misura la lunghezza della base ( per

esempio 2,3 m) e la lunghezza dell’altezza ( per esempio 1,2 m) e poi si moltiplicano : 2,3m x 1,2 m =

2,76 m2

Esercizi:

6) Scrivi due esempi di misure indirette.

CARATTERISTICHE DEGLI STRUMENTI DI MISURA

PORTATA: è il valore massimo che può essere misurato con uno strumento

di misura.

Un termometro che serve per misurare la temperatura corporea ha la portata

di 43 °C; un termometro che serve per misurate la temperatura ambientale ha

una portata di 50 °C.

Bisogna fare attenzione a non superare la portata dello strumento per non

danneggiarlo: una persona che ha massa 150 Kg non può salire su una

bilancia di portata 120 Kg perché la danneggerebbe.

SENSIBILITA’: è il valore della minima suddivisione della scala graduata.

Una bilancia usata da un gioielliere ha la sensibilità di 1/100 di g ; quella usata da un venditore di

legna avrà sensibilità 1 Kg.

Occorre scegliere lo strumento di misura più adatto alla misura che si vuol eseguire.

Sensibilità 0,5

cm sensibilità 1 mm

Esercizi:

7) Cerca in casa degli strumenti di misura, scrivi il loro nome , la portata e la sensibilità.

MASSA La MASSA è la quantità di materia che compone un corpo. Non cambia in ogni caso.

La sua unità di misura, nel Sistema Internazionale, è il CHILOGRAMMO ( Kg) e tutti i multipli e

sottomultipli.

Lo strumento che misura la massa è la bilancia.

4

VOLUME Il VOLUME è lo spazio occupato da un corpo.

Un corpo può cambiale il suo volume quando viene

riscaldato (si dilata) o raffreddato ( diminuisce).

La sua unità di misura , nel Sistema Internazionale è il

METRO CUBO ( m3) e tutti i multipli e sottomultipli.

Un’altra unità di misura del volume è il LITRO ( simbolo

l).

ATTENZIONE : 1 l = 1 dm3= 0,001 m3

Se un corpo solido ha una forma regolare, il volume si può calcolare

misurando le sue dimensioni ed usando le formule della geometria (

misura indiretta). Se un corpo solido ha una forma irregolare il suo volume

lo si può calcolare usando un cilindro graduato: si riempie il cilindro

d’acqua fino ad un certo punto ( per esempio fino a 180 cm3) , poi si

immerge il corpo in acqua e si vede fin dove si è innalzato il livello ( per

esempio fino a 260 cm3) ; il volume del corpo si ottiene facendo la

differenza 260 cm3 – 180 cm3= 80 cm3 ( misura indiretta).

Il volume di un liquido si può misurare in modo diretto usando un cilindro

graduato.

Domande:

1) Che cosa studia la Fisica e che cosa studia la Chimica?

2) Che cosa sono le grandezze fisiche ?

3) Che cosa significa misurare?

4) Che cosa significa misura diretta e misura indiretta?

5) Che cosa sono la portata e la sensibilità di uno strumento di misura?

6) Che cosa è la Massa, qual è la sua unità di misura e con quale strumento si misura?

7) Che cosa è il volume, quali sono le sue unità di misura e con quali strumenti si può misurare?

8) Il Volume di un solido si può misurare in modo diretto? E quello di un liquido?

IL SISTEMA INTERNAZIONALE Anticamente ogni popolo disponeva di proprie unità di misura delle grandezze .

Il commercio e lo scambio d’informazioni ne era ostacolato ed era anche fonte di errori e frodi. Era

necessario trovare un sistema comune.

Il Sistema Internazionale di unità di misura, abbreviato in SI, è stato introdotto nel 1960 dalla 11°

Conferenza Generale dei Pesi e Misure e perfezionato dalle Conferenze successive. E’ il sistema al quale

bisogna attenersi nei documenti ufficiali , anche se continuano ad essere in uso le vecchie unità di

misura in vigore nelle diverse Nazioni. Per esempio

negli Stati Uniti sono ancora in uso nella vita

quotidiana il miglio ( circa 1609 m) ,il piede ( circa

30 m), il pollice ( circa 2,5 cm) ; in Italia il °C ( 1/273

Kelvin) eccetera.

Nel 1999 un programma spaziale della NASA, costato 125 milioni di dollari, fallì per un equivoco: i tecnici della NASA erano convinti che le caratteristiche della sonda fossero espresse in Newton mentre erano espresse in pounds;

5

sbagliarono i calcoli, la sonda si avvicinò troppo a Marte e si andò a schiantare.

l Sistema Internazionale di unità di misura è basato su sette unità FONDAMENTALI. Ogni altra

grandezza fisica , detta DERIVATA (e la relativa unità di misura) è una combinazione del prodotto o

del rapporto di due o più grandezze fisiche fondamentali. Per ognuna delle unità di misura delle grandezze fondamentali del SI furono scelti dei campioni ai

quali devono fare riferimento tutti i produttori di strumenti di misura. In figura sono mostrati i

campioni della massa ( il kg) e della lunghezza ( il m) conservati nel Museo di Sèvres.

Esempi di grandezze derivate e le loro unità di misura espresse in termine delle unità di base

Grandezza derivata Unità SI derivata

Nome Simbolo Nome Simbolo

area A metro quadrato m2

volume V metro cubo m3

velocità v metro al secondo m/ s

densità, ρ kilogrammo al metro cubo kg /m3

Domande:

9)Perché è stato necessario inventare il Sistema Internazionale?

10) Quali sono le 7 grandezze fondamentali? Quali sono le rispettive unità di misura ed i simboli per

indicarle?

11) I costruttori di strumenti di misura cosa devono fare per tararli in modo che le misurazioni siano

uguali in tutto il mondo?

Esercizi:

8) Dividi le seguenti parole in due gruppi : le grandezze e le unità di misura.

Massa, secondo, centimetro, chilogrammo, tempo, kelvin, area, litro, volume, metro,

lunghezza, ettogrammo, temperatura, grammo, ora, metro quadrato, chilometro.

9) Delle grandezze che hai individuato nell’esercizio n. 31, indica quali sono le fondamentali e quali

le derivate.

Nel SI, inoltre, sono definiti dei prefissi per pemettere di passare da una unità di misura ai suoi

multipli e sottomultipli. Questa tabella viene chiamata TABELLA DEI PREFISSI

Grandezza fondamentale Unità di base

Nome della grandezza Simbolo Nome dell'unità di misura base Simbolo

lunghezza l metro m

massa m chilogrammo kg

tempo, durata t secondo s

corrente elettrica i ampere A

temperatura termodinamica T kelvin K

quantità di sostanza n mole mol

intensità luminosa Iv candela cd

6

NOME GIGA MEGA KILO ETTO DECA unità DECI CENTI MILLI

SIMBOLO G M k h da d c m

Equivale a

volte l’unità

10 9

=1.000.000.000

10 6

=

1.000.000

103

=1.000

102

=100

10 1 10 -1

=

1/10

10-2

=

1/100

10-3

=

1/1000

EQUIVALENZE

Per passare da una unità di misura ad un suo multiplo o sottomultiplo si vede di quanti posti ci si

sposta nella tabella dei prefissi. Se ci si sposta verso destra bisogna moltiplicare, se ci si sposta verso

sinistra bisogna dividere. Se nella tabella dei prefissi

1 POSTO 2 POSTI 3 POSTI 4 POSTI

ci spostiamo verso destra di x 10 x 100 x 1000 x 10000

ci spostiamo verso sinistra di : 10 : 100 : 1000 : 10000

N.B. Moltiplicare x 10, oppure x 100, oppure x 1000 significa spostare la virgola verso destra

rispettivamente di 1 posto, oppure di 2 posti, oppure di 3 posti. ESEMPIO: 15,6 x 100 = 1560

Dividere : 10, oppure : 100, oppure : 1000 significa spostare la virgola verso sinistra

rispettivamente di 1 posto, oppure di 2 posti, oppure di 3 posti. ESEMPIO : 37,5 : 1000 = 0,0375

Esempi di equivalenze per andare all’unità:

4,6 km = m 4,6 x 1000= 4600 m ( si sposta la virgola verso destra di tre posti)

0,0679 hg = g 0,0679 x 100 = 6,79 g ( si sposta la virgola verso destra di due posti)

58,92 ml = l 58,92 : 1000 = 0,05892 l ( si sposta la virgola verso sinistra di tre posti)

64 Gb = 64000000000 b oppure 64 x 109 b

24 Mb = 24000000 b oppure 24 x 106 b

Esempi di equivalenze:

0,25 Km = dm 0,25 x 10000 = 2500 (si sposta la virgola verso destra di 4 posti)

638,4 mg = dg 638,4:100 = 6,384 dg ( si sposta la virgola verso sinistra di due posti)

k h da unità d c m

k h da unità d c m

7

Per muoversi da Giga, o da Mega, verso gli altri prefissi bisogna moltiplicare il numero dato x 10,

elevato alla differenza tra gli esponenti della potenza del 10, per esempio:

32 Gb = Mb 32 x 10 (9-6) = Mb 32 x 10 3= Mb 32000

40 Mb = kb 40 x 10 (6-3)=kb 40 x 103= kb 40000

64 Gb = kb 64x 10 (9-3)= kb 64 x 10 6= kb 64000000

N.B. Non fanno parte del S.I. , ma è utile conoscerli, il QUINTALE = 100kg e la TONNELLATA = 1000kg

Esercizi:

10)389,7 dag = dg 11) 4,5 hm = m 12) 0,056 kg = dg

13) 2,07 dal = l 14) 957 ml = dl 15) 3,8 dm = dam

16) 1035 mm=dam 17) 95 hl=kl 18) 4 Gb = b

19) 24 Gb = Mb 20) 0,03 km = m 21) 250 dl = l

22)38 dl = l 23)2 hg = g 24)50 cm = m

Per quanto riguarda le equivalenze del m2 , se nella tabella dei prefissi

1 POSTO 2 POSTI 3 POSTI ci spostiamo verso destra di x 100 x 10.000 x 1.000.000 ci spostiamo verso sinistra di : 100 : 10.000 : 1000.000 Esempi:

0,0046 dam2= cm24600 (si moltiplica x 1000000)

Per quanto riguarda le equivalenze del m3 , se nella tabella dei prefissi

1 POSTO 2 POSTI 3 POSTI ci spostiamo verso destra di x 1.000 x 1.000.000 x 1.000.000.000 ci spostiamo verso sinistra di : 1.000 : 1.000.000 : 1.000.000.000

Esempi:

G

10 9

M

106

K

103

h

102

da

10

unità

k h da unità d c m

k h da unità d c m

8

63000 cm3= dam3 0,000063 (si divide per 1.000.000.000)

Esercizi

25)0,32 m2= dm2 26)0,0004 hm2= m2 27)280 cm2= dm2

28)15000 dm2= dam2 29) 30 cm3= dm3 30)0,00068 dm3= m3

31) Calcola l’area di un rettangolo avente lati che misurano 15 cm e 10 cm. Esprimi il risultato in

m2.

32) Calcola il volume di un cubo di lato 5 cm. Esprimi il risultato in dm3. Quanti litri è il volume?

PROBLEMA DEL MISURINO

La ricetta di una torta richiede 6 dl di latte. Ho a disposizione un misurino di volume 5 cl . Quante volte

lo devo riempire per arrivare alla quantità richiesta?

Soluzione:

Equivalenza: 6 dl = 60 cl

Divisione: 60 cl / 5 cl = 12

Risposta : 12 volte

Esercizi:

33)Un bicchiere ha il volume di 50 ml. Quante volte dovrò riempirlo per arrivare ad 1 l?

34) Quante lattine di Coca Cola da 33 cl dovrò riempire per arrivare a circa1 l?

35) Quante tazze da 250 ml dovrò riempire per arrivare ad 1 l?

9

OPERAZIONI TRA GRANDEZZE

Le operazioni tra grandezze sono simili alle operazioni tra monomi letterali, basta considerare le unità

di misura come se fossero le lettere dei monomi.

Ricordiamo

3a+ 2b non si possono sommare

10 a – 3c = non si possono sottrarre

2a x 4c = 8ac

5a x 3 a = 15 a2

10 a/ 2 b = 5 a/b

20 a3/ 4 a = 5 a2

Nella stessa maniera

3 m+ 2 s non si possono sommare grandezze di tipo diverse ( una lunghezza + un tempo);

10 g – 3 m non si possono sottrarre grandezze di tipo diverso ( una massa – una lunghezza);

2 m x 4 s = 8 ms si possono moltiplicare grandezze di tipo diverso, si ottiene una terza grandezza

diversa ;

5m x 3m = 15 m2 si possono moltiplicare grandezze dello stesso tipo; si ottiene una grandezza

diversa ( lunghezza x lunghezza = area) ;

10 m = 5 m si possono dividere grandezze di tipo diverso; si ottiene una terza grandezza diversa

2 s s dalle altre due ( in questo caso una lunghezza diviso un tempo produce una velocità);

20 m3 = 5 m2 ( in questo caso un volume diviso una lunghezza produce un’area).

4 m

Esercizi:

36) 12 m x 3 s = 37) 2 m x 5 m2= 38) 4 m + 7 l =

39) 10 g – 4 s = 40) 4 g/ 2 s = 41) 8 m2/ 4 m =

42) 3m x 2s x 5 s = 43)5m2x2m/5s= 44)10m2-2m=

Esercizio svolto:

6 kg + 2 hg + 400 g

Sono tutte misure di lunghezza ma sono da trasformare nella stessa unità di misura ( a scelta in kg o hg

o g).

6 kg = 6000 g

2 hg = 200 g

Si riscrivono : 6000 g + 200 g + 400 g = 6600 g

Esercizi

45) 0,4 hl + 45 dal + 100 l = 46)5 hm + 700 m + 4000 dm =

47) 2 quintali + 38 kg = 48) 2 hg + 30 g + 0,5 kg =

49) 2dl + 4 l + 0,05 dal = 50)6 l + 20 dm3=

10

DENSITA’

Si definisce densità il rapporto tra la massa di un corpo e il suo volume ,oppure la massa dell’unità di

volume del corpo. La densità si calcola con la seguente formula:

d = m/V

La densità non cambia se cambia la quantità del materiale : se prendo una goccia d’acqua o una

grandissima quantità di acqua la densità è sempre uguale.

Ogni sostanza ha la sua densità, che può cambiare

solo se cambia la temperatura ( perché il corpo si

può dilatare o restringere conservando la stessa

massa).Nel primo disegno sono rappresentate le

molecole in un m3 del corpo; nel secondo disegno lo

stesso m3 contiene meno molecole perché si sono

allontanate per la dilatazione termica. La massa

contenuta in un m3 è diminuita , il volume è sempre un m 3 e quindi la densità è diminuita.

Se ho due materiali apparentemente uguali ,li posso distinguere misurando le densità e consultando

una tabella che porta i valori delle densità dei diversi materiali.

Densità di alcuni materiali (a 0°C, 1 atm) in Kg/dm³ (cioè kg / l)

Alluminio 2,70 Acqua 1,00

Argento 10,49 Acqua di mare 1,025

Ferro 7,96 Alcool

(etilico) 0,806

Ghiaccio 0,92 Mercurio 13,6

Legno (d. media) 0,75 Olio d'oliva 0,92

Oro 19,3 Aria 0,001292

Piombo 11,3 Anidri. carbon 0,001976

Rame 8,96 Elio 0,178

Sughero 0,22 Idrogeno 0,089

Vetro 2,4 Ossigeno 1,429

FORMULE INVERSE: m = dxV V = m/d Esercizi svolti:

1)Ho un metallo e voglio sapere di che metallo si tratta.

Soluzione:

11

misuro la massa ed il volume, calcolo la densità con la formula d = m/v e consulto la tabella delle

densità.

m = 3,4 kg v = 2 dm3

d = 5,4 kg/ 2 dm3 = 2,7 kg/dm3 si tratta di Alluminio.

2) La ricetta di una torta prevede 0,5 l di latte ma non ho un dosatore che misura i volumi. Ho una

bilancia e conosco la densità del latte (d = 1,2 kg/ l). Quale dovrà essere la massa del latte per arrivare

a 0,5 l?

Soluzione:

Formula usata : m = d x V

m = 1,2 kg 0,5 l = 0,6 kg

l

3) Devo conservare 3 kg di farina ; quale dovrà essere il volume del barattolo ? La densità della farina è

1,5 kg/l.

Soluzione:

Formula usata : V = m/d

V = 3 kg = 2 l

1,5kg/l

4) Un negoziante vende olio a 4€ al kg, un secondo negoziante lo vende a 4€ al litro. Da quale mi

conviene comprare?

Soluzione:

Poiché la densità dell’olio è 0,92 kg/l se ne acquisto un litro ne acquisto 0,92 kg ; quindi conviene

comprarlo dal primo negoziante.

Esercizi:

51) Calcolare la densità di un corpo che ha m = 4,6 kg e V = 2 dm3

52) Qual è la massa di 2 l di acqua ( dacqua = 1 kg/l) ?

53) Ad un benzinaio devono scaricare 2000 kg di benzina . Quale deve essere il volume della cisterna

che dovrà contenerla? ( densità benzina d = 0,8 kg/l).

54) Un corpo ha m = 7,2 kg e volume V = 3 dm3 . Calcola la densità, consulta la tabella e scopri di

quale materiale si tratta.

Domande:

12) Che cosa è la densità?

13) Quali strumenti devi usare per calcolare la densità di un solido di forma regolare come un cubo?

14) Quali strumenti devi usare per calcolare la densità di un solido di forma irregolare come una

pietra?

15) Quali strumenti devi usare per misurare la densità di un liquido?

16) La misura della densità è diretta o indiretta?

17) La densità è una grandezza fondamentale o derivata?

18) La densità di 1 kg di ferro è uguale a quella di 1 kg di legno? Perché?

19) La densità di 20 g di olio è uguale a quella di 1 kg di olio? Perché?

12

IL PIANO CARTESIANO

Spesso è utile rappresentare con un grafico cartesiano dei dati rilevati ( per esempio la temperatura di una giornata ogni tre ore) per facilitare la loro visualizzazione e vedere la relazione tra di essi . Per eseguire un grafico cartesiano si utilizza un sistema di riferimento cartesiano costituito da due rette orientate (con delle frecce che indicano il verso in cui crescono i valori) e disposte perpendicolarmente tra loro: queste rette sono dette assi cartesiani. L’asse disposto in orizzontale è detto asse x o asse delle ascisse. L’asse disposto in verticale è detto asse y o asse delle ordinate. Il punto di intersezione dei due assi cartesiani è detto origine ed ha coordinate O(0;0). Un dato ( per esempio la temperatura di 10 °C , alle ore 15) è rappresentato da un punto che ha una certa ascissa ( ore 15) ed una certa ordinata( 10 °C ) che sono dette coordinate. Sugli assi vanno riportati i valori delle grandezze seguendo delle regole che sono:

i valori vanno crescendo nel verso della freccia ( verso destra per l’asse x e verso l’alto per l’asse y);

prima dello 0 ( a sinistra per l’asse x e in basso per l’asse y)ci sono i valori negativi che vanno crescendo nel verso della freccia;

sugli assi vanno riportati ( o almeno va lasciato il posto) tutti i valori in ordine e alla stessa distanza , secondo la scala scelta,anche se non ci sono nella tabella ;

la scala di un asse è indipendente da quella dell’altro asse; vicino alle frecce vanno scritti i nomi delle grandezze e i simboli delle unità di misura.

Il principio da seguire è : chi guarda il grafico lo deve capire. Temperatura ( °C) 30 28 24 20 16 12 8 4 2 0 3 6 9 12 15 18 21 24 tempo (ore) Asse X Tempo(ore) 0 3 6 9 12 15 18 21 24

Asse Y Temperatura

(°C)

14 14 18 26 30 20 18 12 10

Dal grafico si possono ottenere alcune informazioni:

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Quando la temperatura è costante? Risposta: dalle ore 0 alle ore 3.

Quando la temperatura aumenta? Risposta: dalle ore 3 alle ore 12.

Quando la temperatura diminuisce? Risposta: dalle ore 12 alle ore 24.

Qual è il valore massimo della temperatura ed a che ora è? Risposta: 30 °C alle ore 12.

Qual è il valore minimo della temperatura ed a che ora è? Risposta : 10 °C alle ore 24.

Qual è la temperatura alle ore 8? Risposta : 24°C.

Qual è la temperatura alle ore 19? Risposta : 16 °C.

In un grafico come questo non esiste nessuna relazione matematica ( cioè nessuna formula) tra le grandezze tempo e temperatura. Esercizi:

55) Traccia il grafico cartesiano relativo ai seguenti dati e poi rispondi alle domande.

Asse X Tempo(ore) 0 1 3 6 10 15 18 21

Asse Y Altezza (cm) 50 80 100 130 150 160 170 170

Domande:qual è l’altezza massima ed a che ora è? Qual è l’altezza minima ed a che ora è? Quando l’altezza diminuisce?

56) Traccia il grafico cartesiano relativo ai seguenti dati e poi rispondi alle domande.

Asse X Età (anni) 0 5 10 20 30 40 50 60

Asse Y Massa ( kg) 5 15 25 50 60 65 65 65

Domande:qual è la massa massima ed a che età è? Qual è la massa minima? Quando la massa diminuisce? Quando la massa aumenta? Quando la massa rimane costante?

57) Il seguente grafico rappresenta la produzione di barili di petrolio al giorno Quanti barili al

14

giorno sono stati prodotti nel 2004? Nel 2005? Nel 2006? Nel 2007?

58) Che cosa rappresenta il seguente grafico? Scrivi tutte le informazioni che puoi trarre dal grafico.

59) Scrivi tutte le informazioni che puoi trarre dal seguente grafico.

Domande: 20)Come si chiama l’asse orizzontale ? E quello verticale? 21) Cosa bisogna scrivere , su un grafico, vicino alle frecce?

15

GRANDEZZE DIRETTAMENTE PROPORZIONALI Costo ( €)

n. di matite Alcune volte la relazione tra le grandezze

può essere espressa da una formula matematica, come in questo caso. Si osservi che : 1) quando una delle due grandezze raddoppia , raddoppia anche l’altra; quando una triplica , triplica anche l’altra. Cioè quando una delle due grandezze aumenta anche l’altra aumenta nello stesso modo . 2)Il rapporto tra le due grandezze è costante . 3) Il grafico che si ottiene è una linea retta che passa per l’origine degli assi cartesiani. Due grandezze si dicono direttamente proporzionali se il loro rapporto è costante e la formula

matematica che esprime la loro relazione è : Y = costante oppure Y = costante X X La formula matematica che esprime la relazione tra le due grandezze si ottiene sostituendo alla X ed alla y i nomi delle grandezze e alla costante il valore calcolato con la sua unità di misura. Nel caso dell’esempio Costo = 0,5 € Matita matita

GRANDEZZE INVERSAMENTE PROPORZIONALI Base (cm) Asse x Asse y

Altezza

(cm)

Base

(cm)

AltezzaxBase

XY (cm2)

3 8 3x8 =24

4 6 4x6= 24

6 4 6x4= 24

8 3 8x3= 24

12 2 12x2=24

Altezza ( cm) Si osservi che:

Asse x Asse y Costo = y

matite x

n. matite Costo (€) €/matita

0 0

2 1 1/2= 0,5

4 2 2/4 = 0,5

6 3 3/6 =0,5

8 4 4/8 = 0,5

10 5 5/10 = 0,5

16

1) quando una delle due grandezze raddoppia , l’altra diventa la metà; quando una triplica , l’altra diventa la terza parte. Cioè quando una delle due grandezze aumenta l’altra diminuisce nello stesso modo . 2)Il prodotto tra le due grandezze è costante . 3) Il grafico che si ottiene è un ramo di iperbole. Due grandezze si dicono inversamente proporzionali se il loro prodotto è costante e la formula matematica che esprime la loro relazione è : Y X = costante oppure Y = costante/X La formula matematica che esprime la relazione tra le due grandezze si ottiene sostituendo alla X ed alla y i nomi delle grandezze e alla costante il valore calcolato con la sua unità di misura. Nel caso dell’esempio: base x altezza = 24 cm2 Esercizi:

60) Una chiavetta USB costa 15 €. Quanto si spende per comprarne 4, 8, 12 ,16 ? Rappresenta in una tabella il costo (asse y) ed il numero di chiavette (asse x). Traccia il grafico. Riconosci il tipo di relazione esistente tra le due grandezze. Dalla tabella calcola la costante di proporzionalità con la sua unità di misura. Scrivi la formula che rappresenta la relazione tra le due grandezze.

61) Occorre pavimentare una stanza. 1 piastrellista da solo impiegherebbe 20 ore , 2 piastrellisti 10 ore, 3 piastrellisti 6,6 ore, 4 piastrellisti 5 ore, eccetera.

Rappresenta in una tabella il numero di piastrellisti (asse x) e le ore (asse y). Traccia il grafico. Riconosci il tipo di relazione esistente tra le due grandezze. Dalla tabella calcola la costante di proporzionalità con la sua unità di misura. Scrivi la formula che rappresenta la relazione tra le due grandezze. Quante ore impiegherebbero 5 piastrellisti? E 10 piastrellisti?

62) Data la seguente tabella ,traccia il grafico delle prime quattro colonne , riconosci il tipo di proporzionalità, calcola la costante di proporzionalità e completa gli spazi vuoti.

X tempo (s) 10 15 20 30 40

Y lunghezza ( m) 25 37,5 50 75 125

63) Data la seguente tabella ,traccia il grafico delle prime quattro colonne , riconosci il tipo di

proporzionalità, calcola la costante di proporzionalità e completa gli spazi vuoti.

X tempo (s) 5 10 15 20 30

Y lunghezza ( m) 24 12 8 6 3

64) Date le seguenti formule quali rappresentano la proporzionalità diretta e quali quella inversa? a)Y = X costante b) Y X = costante c) Y X2 = costante d) Y/X = costante e)Y = costante/ X f) X Y2= costante g) Y = X3x costante

Domande:

22) Quando due grandezze si dicono direttamente proporzionali? 23) Quando due grandezze si dicono inversamente proporzionali? 24) Qual è la forma del diagramma cartesiano della proporzionalità diretta? 25) Qual è la forma del diagramma cartesiano della proporzionalità inversa?

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26) Due grandezze , A e B,sono direttamente proporzionali. Se A diventa il triplo, quanto diventa B?

27) Due grandezze, C e D, sono inversamente proporzionali. Se C diventa il quadruplo, quanto diventa D?

18

LA FORZA

E’ una grandezza che

1)PUO’ DEFORMARE CORPI

2)PUO’ CAMBIARE IL MOTO DEI CORPI

3) PUO’ ATTRARRE o RESPINGERE CORPI

Quando si preme con una mano una pallina di gomma o quando si

tira una molla, la forza applicata deforma il corpo

Quando si tira un calcio ad un pallone fermo o ad un pallone in moto

o quando si “stoppa” un pallone, la forza applicata modifica il moto.

La FORZA DI GRAVITA’ e la FORZA MAGNETICA sono forze che

attraggono corpi.

La FORZA ELETTRICA può attrarre o respingere corpi .

Le forze possono agire a contatto dei corpi

o a distanza: la forza impressa da un calcio ad un pallone agisce a contatto

del corpo;la forza di gravità e la forza magnetica sono esempi di forze che

agiscono a distanza dai corpi.

L’Unita’ di misura della Forza si chiama newton e si scrive N

Lo strumento che serve per misurare le forze si chiama DINAMOMETRO ed

è costituito da una molla che contrasta la forza che si applica ad un gancio

collegato ad una sua estremità.

Quando su un corpo applichiamo delle forze ( per esempio lo tiriamo

)l’effetto è diverso se le applichiamo in una direzione o in un’altra o se le

forze applicate hanno diverse intensità. Per specificare quale forza

applichiamo ad un corpo dobbiamo dire quale DIREZIONE, quale

INTENSITA’ e quale VERSO ha .Per esempio dico ad un ragazzo :

19

<< tira questo libro orizzontalmente ( la direzione) verso destra ( il verso) con una forza di 3 N (

l’intensità)>>.

Le grandezze che hanno DIREZIONE, INTENSITA’ e VERSO si dicono GRANDEZZE VETTORIALI e si

visualizzano con una freccia ( chiamata vettore).La lunghezza della freccia rappresenta l’INTENSITA’.

Le grandezze che hanno solo intensità e non hanno direzione e verso ( come per esempio il tempo, la

massa , l’area, il volume eccetera) si dicono SCALARI.

Vettori con stessa direzione e stesso verso ma intensità diversa.

Vettori con stessa intensità e diversa direzione e verso.

Vettori con stessa direzione e stessa intensità ma verso opposto( per ogni direzione ci sono due versi).

Due ragazzi giocano al tiro alla

fune. Il ragazzo A tira

orizzontalmente verso destra

con una forza di 5 N, il ragazzo B

tira orizzontalmente verso

sinistra con una forza di 2 N. Chi

vince? Il ragazzo A e la corda

andrà verso destra perché la

forza del ragazzo A è 3 N più

grande di quella del ragazzo B ( 5

N – 2 N = 3 N).La corda è come se

fosse tirata da una sola forza di 3

N che ha direzione orizzontale e verso destra.

FORZA B FORZA A

FORZA RISULTANTE

20

Il cavallo A tira una carrozza con una forza di 2 N orizzontale verso sinistra ed il cavallo B con una

forza di 4N orizzontale verso sinistra. La carrozza è come se fosse tirata da una forza di 6N (perché 2

N + 4 N = 6 N).

Forza A Forza B

Forza risultante

PRINCIPIO D’ INERZIA: se un corpo è fermo ed ad esso vengono applicate delle forze la cui risultante

vale zero ,il corpo continua a rimanere fermo; si dice che è in equilibrio.

Forza A Forza B

Esercizi:

65) Un baule viene tirato orizzontalmente , verso destra da due ragazzi; il primo imprime una forza di

4N ed il secondo di 5 N. Rappresenta le due forze con dei vettori usando la scala 1N : 1 cm.

Disegna il vettore forza risultante e specifica di quanti N è.

66) Un baule viene tirato orizzontalmente da due ragazzi; il primo imprime una forza di 4N verso

destra ed il secondo di 6 N verso sinistra. Rappresenta le due forze con dei vettori usando la scala

1N : 1 cm. Disegna il vettore forza risultante e specifica di quanti N è.

67) Elenca almeno 4 grandezze scalari.

68) Descrivi almeno tre effetti di forze nella vita quotidiana.

Domande:

28) Quali sono gli effetti di una forza?

29) Come si chiama l’unità di misura e lo strumento di misura delle forze?

30) Che differenza c’è tra grandezze vettoriali e scalari?

31) Che cosa dice il Principio d’inerzia?

LA FORZA DI GRAVITA = IL PESO

La Forza di gravità è il peso di un corpo, cioè la forza con la quale due corpi si attraggono

reciprocamente.

Quando i corpi hanno una massa piccola questa forza

è così debole che non si nota. L’attrazione è

direttamente proporzionale al prodotto della massa

dei due corpi,quindi si nota quando i corpi sono

molto grandi o quando almeno uno dei due è molto

grande, come nel caso della Terra o della Luna.

21

Attenzione: non sono solo i corpi ad essere attratti dalla Terra ma anche la Terra è attratta dai corpi.

L’attrazione gravitazionale che la Luna esercita sulla Terra si manifesta con l’alta marea ( vedere

figura).

ATTENZIONE:La forza di attrazione aumenta al

diminuire della distanza tra i centri dei due corpi che si

attraggono.

La Terra non è una sfera ma è schiacciata ai poli quindi

un corpo posto ai poli è più vicino al centro della Terra,

rispetto a quando viene posto in qualunque altro punto

. Quindi è attratto con più forza,cioè pesa di più.

Un corpo all’equatore pesa di meno perché è più

lontano dal centro della Terra. Un corpo su una montagna molto alta pesa di meno rispetto a quando si

trova ai piedi della montagna, perché dista di più dal centro della Terra.

Molto lontano, sia dalla Terra che dalla

Luna,l’attrazione di gravità non c’è. Questa

foto è stata scattata in una navicella

spaziale molto lontana dalla Terra. Gli

astronauti sono in assenza di peso (ma non

di massa).

Quando un corpo è sulla Luna viene attratto con una

forza più debole rispetto a quando si trova sulla Terra;

quindi pesa di meno.

Poiché il peso è una forza è anche una grandezza

vettoriale e può essere rappresentato da un vettore

verticale che punta verso il basso, cioè verso il centro

della Terra ( o della Luna se si trova su di essa).

Peso

TERRA

Per calcolare il PESO di un corpo bisogna moltiplicare la sua massa ( espressa in Kg )per

l’accelerazione di gravità “ g”.

P= m g Il valore medio di “g”,sulla Terra è 9,8 N/Kg. Il valore di “g”, sulla Luna è 1,6 N/Kg

Esercizi svolti:

22

1) Un corpo ha massa m = 200 g Calcolare il peso che ha quando si trova sulla Terra.

Soluzione:

m = 200 g = 0,2 Kg

P = m g = 0,2 Kg 9,8 N =1,96 N

Kg

2) Un corpo ha massa m=3Kg. Calcolare il peso che ha quando è sulla Luna.

Soluzione:

P =m g = 3 Kg 1,6 N = 4,8 N

Kg

Esercizi:

69) Un corpo pesa 4 N e viene tirato verso l’alto da una forza verticale di 3N. Rappresentare i vettori

Peso e Forza usando la scala 1N : 1 cm . Disegnare la forza risultante , indicando la sua intensità e

dire se in corpo sarà tirato verso l’alto o verso il basso da essa.

70) Un corpo pesa 3N e viene tirato verso l’alto da una forza verticale di 5N. Rappresentare i vettori

Peso e Forza usando la scala 1N : 1 cm . Disegnare la forza risultante , indicando la sua intensità e

dire se in corpo si muoverà verso l’alto o verso il basso da essa.

71) Calcolare il peso medio sulla Terra e poi sulla Luna di un corpo di massa m = 2,5 kg

72) Calcolare il peso medio sulla Terra e poi sulla Luna di un corpo di massa m = 800 g

73) Sulla Luna un corpo è appeso ad un dinamometro che segna 28,9N. quanto vale la sua massa?

74) Completa la seguente tabella di confronto tra massa e peso:

MASSA

PESO

Che cosa è?

Che cosa è?

Cambia o non cambia in base alla posizione in cui si

trova?

Cambia o non cambia in base alla posizione in cui si

trova?

E’ una grandezza fondamentale o derivata del Sistema

Internazionale?

E’ una grandezza fondamentale o derivata del Sistema

Internazionale?

Qual è la sua unità di misura nel S.I.?

Qual è la sua unità di misura nel S.I.?

Con quale strumento si misura?

Con quale strumento si misura?

E’ una grandezza scalare o vettoriale?

E’ una grandezza scalare o vettoriale?

23

Domande:

32) Che cosa è il peso di un corpo? Qual è la sua unità di misura e con quale strumento si misura?

33) Il peso di un corpo cambia?

34) Con quale formula si calcola il Peso di un corpo?

35) Un corpo pesa di più al Polo Nord o all’Equatore? Perché?

36) Un corpo pesa di più sulla Terra o sulla Luna?

LA FORZA ELASTICA ED IL DINAMOMETRO Un corpo si dice elastico quando, sottoposto ad una forza, si deforma ed al cessare della forza torna

della forma iniziale. Sono esempi di corpi elastici la molla e la

gomma da cancellare.

I corpi che sottoposti all’azione di una forza rimangono

deformati , come la plastilina, si chiamano plastici.

Quando si appende verticalmente una molla ed al suo

estremo si aggancia un corpo, la molla si allunga perché il

PESO del corpo la tira verso il basso . Dopo un po’ la molla si

ferma perché esiste una FORZA ELASTICA , verticale diretta

verso l’alto ,che compensa il PESO del corpo ( vedere figura).

Chiamiamo l0 la lunghezza iniziale della

molla e l1 la lunghezza quando è appeso

un corpo;l’allungamento della molla è la

differenza l1 – l0 e lo indichiamo con Δl (

si legge delta elle).Aggiungiamo alla

molla un altro corpo uguale e chiamiamo

l2 la nuova lunghezza della molla. Questa

volta l’allungamento , rispetto alla

posizione di partenza , è Δl = l2 – l0.

Continuiamo ad appendere altri corpi

uguali e raccogliamo in una tabella la misure degli allungamenti e i valori dei pesi corrispondenti e poi

tracciamo un grafico.

Dal grafico si nota che le grandezze FORZA ed

ALLUNGAMENTOsono direttamente proporzionali cioè F / Δl = K ( K è costante)

Y

Forza peso

(N)

X

Allungamento

(mm)

0 0

1 1

2 2

3 3

4 4

5 5

6 6

7 7

8 8

24

Questa formula è detta LEGGE DI HOOKE

La costante K si chiama costante elastica della molla e dipende da come è fatta la molla ( dal

materiale, lo spessore del filo, la larghezza della spirale, eccetera) .

Il DINAMOMETRO, lo strumento che misura le forze , è una molla tarata. Tarata significa affiancata da

una scala graduata in Newton che consente di leggere il valore della forza applicata.

Per tararla vengono usati dei corpi di peso 1 N e vengono riportate sulla scala le tacche corrispondenti

alle posizioni dei rispettivi allungamenti.

Poiché ogni molla quando viene tirata troppo si danneggia e non è più elastica , ogni molla ha la sua

PORTATA che non bisogna mai superare.

Esercizi svolti:

1) Una molla quando gli viene appeso un corpo di peso F = 2 N , si allunga di 0,4 m :Calcolare la

costante elastica della molla.

Soluzione:

Formula : K = F/Δl

K = 2N/0,4 m = 5 N/m

2) Una molla ha costante elastica K = 200 N/m. Di quanto si allunga se gli viene appeso un corpo

di peso F = 50 N?

Soluzione:

Formula : Δl = F / K

Δl = 50 N = 0,25 m

200 N/m

3) Calcolare il peso di un corpo che , agganciato ad una molla di costante elastica K = 300 N/m, la

allunga di Δl = 0,05 m.

Soluzione:

Formula: F = K x Δl

F = 300 N x 0,05 m = 15 N

m

Esercizi:

75) Una molla quando gli viene appeso un corpo di peso F = 5 N , si allunga di 0,5 m :Calcolare la

costante elastica della molla.

76) Una molla ha costante elastica K = 300 N/m. Di quanto si allunga se gli viene appeso un corpo

di peso F = 60 N?

77) Calcolare il peso di un corpo che , agganciato ad una molla di costante elastica K = 150 N/m

allunga di Δl = 0,03 m.

Domande:

37)Quando un corpo si dice elastico?

38) Un corpo elastico lo sarà sempre?

39) Che cosa è la forza elastica?

40) In una molla che relazione c’è tra il peso appeso e l’allungamento ?

41) Da cosa dipende la costante elastica K?

25

Pr = F/ S

Nel caso in cui la forza che preme

perpendicolarmente al piano è il peso di un

corpo Pr = Peso / S

L’unità di misura della pressione Si chiama

“PASCAL” ( simbolo Pa)

1 Pa = 1N/m2

Facciamo un po’ di conti:

Per la donna:P= 50 Kgx 9,8 N/Kg= 490 N

2 cm2= 0,0002 m2 .Siccome i piedi sono due S = 0,0002 m2 x 2 = 0,0004 m2

Pr = 490 N / 0,0004 m2 =1225000 Pa

Per l’elefante:Siccome ha 4 zampe S =0,1 m2 x 4 = 0,4 m2

Pr = 10000 N/ 0,4 m2 = 25000 Pa

LA DONNA PRODUCE UNA PRESSIONE 49 VOLTE MAGGIORE DELL’ELEFANTE.

26

Quindi se un corpo viene poggiato prima sulla sua

superficie più piccola e poi su un’altra più grande,

la pressione è maggiore nel primo caso, cioè la

pressione è inversamente proporzionale alla

superficie.

Esercizi:

78) Calcolare la pressione che viene esercitata da una forza di 5 N che preme su una superficie di

0,05 m2.

79) Calcolare la pressione esercitata sul pavimento da un tavolo , di massa 2 kg, che ha 4 gambe

ognuna di superficie 0,002 m2?

Domande:

42) Come si calcola la pressione e qual è la sua unità di misura?

43) Perché i chiodi hanno la punta e i coltelli hanno la lama?

44) Un ragazzo deve recuperare una palla che è rotolata in un laghetto ghiacciato di spessore molto

sottile. Come gli conviene muoversi per esercitare la pressione più bassa possibile per non

rompere lo strato di ghiaccio?

45) Perché è più facile camminare sulla sabbia con un paio di ciabatte piuttosto che con un paio di

scarpe con il tacco?

IL PRINCIPIO DI PASCAL La pressione esercitata in un punto di un fluido ( cioè su un liquido o

su un gas) si trasmette in tutto il fluido, in tutte le direzioni e

perpendicolarmente alle superfici. Infatti premendo in un punto

qualsiasi una pallina piena di aria o di acqua, la pallina si deforma

tutta.

Una conseguenza del principio di Pascal è il torchio idraulico

utilizzata dai meccanici per sollevare auto. E’ costituito da due

cilindri contenenti un liquido ( solitamente olio) collegati da

un tubo. La pressione esercitata su uno dei due pistoni ( il n.1)

si trasmette interamente in tutto il liquido e solleva l’altro

pistone ( il n.2) con una forza F2 ingrandita rispetto a F1,. perché la superficie S2 è ingrandita, nello stesso modo, rispetto

a S1

P1 = P2

F1/S1 = F2 /S2

F2 = F1 S2

S1

27

Esercizio:

80) Un meccanico deve sollevare un’auto che pesa F2 = 5000 N e poggia sulla superficie di un

torchio idraulico la cui superficie è S2 = 2 m2. La superficie del pistone sul quale preme è S1=

0,02 m2. Con quale forza deve premere?

Domande:

46) Cosa sono i fluidi?

47) Cosa dice il Principio di Pascal?

PRESSIONE IDROSTATICA ( dei fluidi sui corpi immersi in essi o sullo stesso fluido)

Una bottiglia piena d’acqua ha dei fori come in

figura. La pressione aumenta andando verso il

fondo della bottiglia , cioè aumenta

all’aumentare dell’altezza del fluido che è sopra.

La prova di ciò è la maggiore gittata dello

zampillo d’acqua.

La pressione esercitata da un liquido o da un

gas su ciò che è dentro ( anche sul fluido stesso)

si chiama pressione idrostatica.

Pr idrostatica = d g h

d è la densità del fluido, g è l’accelerazione di gravità ed h è l’altezza del fluido che è sopra il corpo.

Esercizio svolto:

Due subacquei si trovano immersi in mare Il primo alla profondità di 2 m ed il secondo di 10 m.

Sapendo che la densità dell’acqua di mare è 1002Kg/m3 calcolare le pressioni sui due sub prodotte

dall’acqua di mare.

Soluzione:

Formula: Pr = d x g x h

Dati: d = 1002 Kg/m3 g = 9,8 N/Kg h1 = 2m h2 = 10 m

Calcoli:

Pr1 = 1002 Kg/m3 x 9,8 N/Kg x 2m = 19639 Pa

Pr2 = 1002 Kg/m3x9,8 N/Kg x 10m = 98196 Pa

Esercizio:

81) Calcolare la pressione esercitata dall’acqua di mare alla profondità di 5 m. ( densità dell’acqua di

mare = 1030 kg / m3 ).

Domande:

48) Le dighe sono costruite per mantenere enormi quantità di acqua.

Perché sono più spesse nella parte bassa come in figura ?

49) Due bottiglie identiche sono piene, una di olio e l’altra di acqua, fino alla stessa altezza. Sapendo

che la densità dell’olio è minore di quella dell’acqua la pressione sarà maggiore sul fondo della

bottiglia di olio o di acqua?

28

50) Una bottiglia piena di acqua esercita , sul suo fondo , la stessa pressione se si trova sulla Terra o

sulla Luna?

51)Perché quando si scende sott’acqua si sente un dolore alle orecchie?

52) Ho due bottiglie piene di acqua , la prima per un’altezza di 10 cm e la seconda per un’altezza di

30 cm. La pressione sarà maggiore sul fondo della prima o della seconda bottiglia?

Vasi comunicanti Una conseguenza della pressione

idrostatica sono i vasi comunicanti: più

vasi collegati tra loro come in figura.

Versando un liquido in uno di essi ,questo

si distribuisce anche negli altri alla stessa

altezza . Infatti le pressioni sul fondo dei

diversi vasi devono essere uguali,

altrimenti se una fosse maggiore

spingerebbe il liquido. Dovendo essere

uguali le pressioni, se le densità sono

uguali le altezze dovranno essere

necessariamente uguali.

Se invece si versano in due vasi comunicanti due liquidi con diversa

densità, le altezze saranno diverse perché devono essere uguali le due

pressioni (altrimenti se una fosse maggiore spingerebbe il liquido)

Pr1 = Pr2

d1 g h1 = d2 g h2

semplificando a primo e a secondo membro g , si ha:

d1 h1 = d2 h2

il liquido con densità maggiore avrà altezza minore ( si dice che

l’altezza e la densità sono inversamente proporzionali).

Esercizio svolto:

In due vasi comunicanti ci sono acqua e mercurio . L’altezza della colonna di mercurio è di 2 cm;

calcolare l’altezza della colonna di acqua.

Soluzione:

Formula: d1 h1 = d2 h2 ; formula inversa h1 = d2 h2/d1

Dati : liquido 1 mercurio, liquido 2 acqua

h1 = 26 cm ( mercurio) , d1= 13 Kg/dm3, d2= 1 Kg/dm3

Calcoli: h2 = (13 Kg/ dm3x 2 cm) / 1 Kg/ dm3 =26 cm

29

PRESSIONE ATMOSFERICA

1)Perché la ventosa non si stacca?

2)Perché quando si fa il “sottovuoto” la

busta si accartoccia?

3)Perché il cartoncino sotto il bicchiere pieno di

acqua non cade?

RISPOSTE:

La terra è avvolta da un involucro gassoso,

l'atmosfera.

L'atmosfera è composta dall'aria che respiriamo.

L'aria è un miscuglio di gas: ossigeno, azoto ed

altri gas.

In generale la densità dei gas è molto piccola ma

poiché intorno alla Terra lo strato d’atmosfera è

alto circa 100 km, il suo effetto si fa sentire.

1)La ventosa non si stacca quando viene

schiacciata (e quindi viene tolta l’aria a suo

interno) perché l’atmosfera preme sulla sua

parte esterna . Basta far entrare l’aria al suo

interno e la ventosa si stacca.

2)Quando si fa il “ sottovuoto” si fa uscire l’aria

da dentro la busta e la pressione atmosferica

preme dall’esterno.

3)Il cartoncino non cade perché sulla sua faccia inferiore preme , verso l’alto, la pressione

atmosferica. Sulla faccia superiore del cartoncino premono verso il basso 1) nella parte non coperta

dal bicchiere la pressione atmosferica, 2) sotto il bicchiere la pressione dell’acqua .

30

Le pressioni fuori del bicchiere si compensano ma quella dentro il bicchiere verso il basso è più piccola

di quella verso l’alto.

La pressione atmosferica diminuisce

all’aumentare dell’altitudine per due motivi :

1° ) perché più in alto si va più è basso lo strato

di atmosfera al di sopra;

2°) perché ad alta quota l’aria è più rarefatta e

quindi meno densa.

L’unità di misura della pressione atmosferica si

chiama “atmosfera” (atm)

Al livello del mare la pressione atmosferica ha il

valore di 1 atm.

Il grafico precedente rappresenta la variazione della pressione, dovuta all’atmosfera o all’acqua di

mare, al variare dell’altitudine o della profondità.

A 1000 m di altezza la pressione atmosferica è di circa 0,9 atm;a 6000 m di altitudine è di circa 0,5 atm.

31

Il vento si crea quando due zone di diversa pressione si trovano vicine . L’aria si muove da zone di alta

pressione (anticiclone) verso zone di bassa pressione ( ciclone)

SCHEDA TECNICA: l’effetto della pressione atmosferica sul corpo umano La pressione ambientale è la pressione dei fluidi che circondano il corpo umano; nel caso di un sub si tratta della pressione dell'acqua, che aumenta man mano che il sub scende in profondità. A 10 metri di profondità nell'acqua salata è il doppio della normale pressione atmosferica a livello del mare. A 40 metri di profondità (il limite di sicurezza per un'immersione sportiva) è di 5 atm , cioè 5 volte quella al livello del mare. La pressione diminuisce man mano che ci si allontana dalla superficie marina, ma più lentamente; a 1000 m sul livello del mare è del 90%, e raggiunge il 50% a 6000 metri di altitudine. L'organismo umano ha molte zone riempite d'aria: le fosse nasali, l'orecchio medio, l'intestino, le cavità

dentarie e soprattutto i polmoni. Durante la vita di tutti i giorni la pressione in queste cavità è uguale a quella esterna, per via della connessione di questi spazi col mondo esterno. Se vi sono però delle differenze di pressione l'effetto di questa si avverte in modo a volte violento (il dolore alle orecchia durante un volo aereo, ad esempio). Una percentuale dei gas respirati è sempre disciolta nel sangue; se ci si sposta in una condizione di maggior pressione, il gas respirato aumenta la sua percentuale all'interno dei tessuti. Lo spostamento lento verso una condizione di maggior pressione porta all'espulsione lenta del gas in eccesso senza danni per l'organismo. Se il passaggio però è brusco a seguito di un aumento (ad esempio, durante un'immersione subacquea o l'atterraggio di un aereo) o di una diminuzione (per esempio, scalando una montagna) della pressione, il gas si dilata molto più velocemente e la sua mancata eliminazione ( soprattutto quella dell’azoto) può causare: formazione di bolle all'interno del circolo ematico ( embolia gassosa arteriosa) o lesione ad alcuni tessuti che si espandono troppo a causa dalla mancata eliminazione di questi gas.

Domande:

53) Perché salendo in alta montagna in automobile si ha fastidio alle orecchie?

54) Che cosa significa fare “ il sottovuoto” e quale vantaggio si ha se si fa su un alimento?

55) La pressione atmosferica è maggiore al livello del mare o a 1000 m di altitudine ? Perché?

Esercizio:

82)Dal grafico ricava il valore della pressione a 2000, 4000 e 8000 m di altitudine

32

FORZA ( O SPINTA) DI ARCHIMEDE

Quando un corpo è immerso in un liquido sembra che diventi più

leggero, vale a dire che si nota un'apparente diminuzione del suo peso

P. Poiché il peso di un corpo in un dato luogo è invariabile, dobbiamo

pensare all'esistenza di una forza verticale diretta dal basso verso l'alto

applicata al corpo che chiameremo forza di Archimede.

Nel disegno il corpo in aria pesa 7N, immerso in acqua pesa 5 N ( peso

apparente) ; è evidente che la forza di Archimede è di 7 N – 5 N =2N .

Un corpo immerso (totalmente o parzialmente) in

un fluido riceve una spinta (dal basso verso l’alto) pari al peso

del volume del fluido spostato dalla parte immersa del corpo.

FA = dfluido g Vspostato

( g è l’accelerazione di gravità)

Condizioni di galleggiamento, affondamento, equilibrio. Se Peso corpo > FA il corpo affonda; se Peso corpo = FA il corpo rimane fermo nel fluido dove è stato messo; se Peso corpo < FA il corpo viene spinto verso l’alto. Se il corpo non presenta cavità ed è fatto di un unico materiale , confrontando le due densità è possibile prevedere la condizione di galleggiamento, affondamento o di equilibrio del corpo immerso nel fluido: Se densità corpo > densità fluido il corpo affonda; se densità corpo = densità fluido il corpo rimane fermo nel fluido; se densità corpo < densità fluido il corpo viene spinto verso l’alto

Quando , su un corpo in un liquido la FA è maggiore del Peso il corpo viene spinto verso l'alto e, quindi verrà a galla, ma perché non abbandona il liquido e vola? Perché, quando emerge dal liquido la spinta assume un valore minore di quella iniziale ( essendo la densità dell’aria molto minore di ogni liquido). Se un corpo galleggia in un liquido, vi si immerge giusto quel tanto che basta a far sì che il suo peso risulti uguale al peso del liquido spostato dalla parte del corpo immersa. Maggiore è la densità , maggiore sarà la parte immersa. Osservazioni: Possiamo capire perché il ghiaccio galleggia nell’acqua anche nella forma di un gigantesco iceberg. Infatti, la densità del ghiaccio è minore di quella dell’acqua (Il ghiaccio ha una densità di 920 kg/m3 mentre l’acqua del mare ha una densità di circa 1030 kg/m3)

33

Una nave, che per la maggior parte è fatta di acciaio e altri materiali più densi dell'acqua, non affonda perché contiene enormi quantità di spazi vuoti e, grazie alla sua forma, sposta tanta acqua da equilibrare il proprio gran peso. Tuttavia, se si apre una falla sul fondo, essa si riempie d'acqua e affonda. Un sommergibile in emersione ha una densità media minore di

quella dell'acqua. Per potersi immergere deve aumentare la sua

densità media fino ad un valore maggiore di quello dell'acqua,

allagando alcuni comparti interni. Per stabilizzarsi ad una certa

profondità deve espellere una parte di quest'acqua in modo da

raggiungere una densità media pari a quella dell'acqua.

Diverse specie di pesci possono controllare in modo analogo il

loro assetto subacqueo attraverso la vescica natatoria, che contiene aria. Comprimendo la vescica con

l'azione dei muscoli riducono il volume d'aria incamerata, facendo diminuire l'intensità della spinta di

Archimede e possono scendere; rilassando i muscoli la vescica si espande e possono invece risalire

fino in superficie.

La densità del corpo umano è di poco inferiore a quella dell'acqua; per questo motivo il corpo umano galleggia, ma restando in gran parte immerso. Il sommozzatore che ha bisogno di lavorare ad una certa profondità senza dover continuamente muovere le pinne per mantenere la quota porta una cintura con dei piombi . Se facciamo il bagno in un fiume o in un lago fatichiamo di più a galleggiare perché l'acqua dolce ha una densità inferiore a quella dell'acqua salata.

Un uovo fresco ,immerso in acqua affonda; quando diventa vecchio nella camera d’aria si formano dei gas che ne fanno aumentare di volume. Quindi la densità media diminuisce e l’uovo galleggia. Il principio di Archimede vale anche se i corpi immersi sono liquidi o gassosi. Quando i gas (che hanno densità inferiori a quelli dei liquidi) vengono liberati in un liquido salgono verso la superficie sotto forma di bollicine. Qualunque corpo immerso in aria riceve la Spinta di Archimede. La maggior parte dei corpi, avendo una densità molto superiore a quella dell’aria, riceve una spinta praticamente trascurabile. Possono restare sospesi nell'aria, o addirittura muoversi verso l'alto, i corpi che hanno una densità inferiore a quella dell'aria. I palloncini per bambini sono costituiti da un involucro di gomma (che ha un peso minimo) riempito con elio, che è un gas 7 volte meno denso dell'aria ( d elio = 0.178 Kg/m3, daria =1,29 kg / m3) Le mongolfiere, i dirigibili e i palloni sonda una volta venivano riempiti con l'idrogeno che è il gas meno denso esistente in natura ma l'uso dell'idrogeno è pericoloso perché facilmente infiammabile. Fu allora preferito l'elio mescolato con l'azoto. Spesso le mongolfiere sono gonfiate con l'aria calda sfruttando il fatto che con l'aumentare della temperatura l'aria si dilata e diminuisce la sua densità facendo così diminuire il peso del pallone a parità di spinta.

34

Ogni sostanza ha la sua densità che può cambiare solo se cambia la temperatura ( perché il corpo si

può dilatare o restringere conservando la stessa

massa).Nel primo disegno sono rappresentate le

molecole di 1 m3 del corpo; nel secondo disegno

lo stesso m3 del corpo, dilatato per un aumento

di temperatura,contiene meno molecole. Quindi

la massa del m3 è minore ed anche la densità.

La corona di Gerone

Gerone II, tiranno di Siracusa vissuto nel 3° secolo a.C., fece costruire da un orafo una corona d’oro.

Tuttavia quando ricevette la bellissima corona ebbe il sospetto che l’orafo potesse aver sostituito,

all’interno della corona, l’oro con l’argento. Per questo il Tiranno chiese ad Archimede di determinare

se la corona fosse d’oro massiccio oppure se contenesse all’interno dell’ argento. Il Tiranno pose ad

Archimede la condizione che la corona doveva restare integra .

Archimede trovò la soluzione mentre stava entrando nella vasca da

bagno osservando che, nell’immergersi, l’acqua traboccava dalla

vasca. Intuendo ciò che noi oggi chiamiamo densità (materiali

differenti di egual massa occupano volumi differenti), egli capì come

poter risolvere il quesito che il Re gli aveva posto.

Archimede fu così felice della sua scoperta che si alzò

repentinamente dalla vasca e corse per Siracusa gridando,

appunto,EUREKA ( ho trovato).Archimede riuscì in questo modo a

scoprire la frode che l’orafo commise nei confronti di Gerone II.

Archimede aveva capito che due materiali diversi, aventi lo stesso peso ma necessariamente due

volumi diversi (es. un chilo di oro ed un chilo di argento) ricevono diverse spinte se immersi nell'acqua

e queste spinte dipendono esclusivamente dal volume e non dal tipo di materiale o dal suo peso. In

particolare, data l'elevata densità dell'oro, il volume di una corona in argento , dello stesso peso

dell’oro che Gerone aveva dato all’orafo,sarà maggiore e così la

spinta verso l’alto sarà maggiore. Fu quindi sufficiente utilizzare una bilancia ed appendere la

corona ad un braccio, e all'altro braccio un lingotto di oro puro con

peso pari a quello della corona. La bilancia era ovviamente in

equilibrio. I due oggetti vennero allora immersi in acqua . La

corona era in parte composta da argento e quindi in totale la

corona aveva maggior volume del lingotto d'oro. La corona

riceveva pertanto una spinta maggiore e la bilancia si inclinò dalla

parte dell'oro.

Domande:

56)Quando i corpi ricevono la spinta di Archimede?

57)A cosa è uguale la spinta di Archimede?

58)Quali sono le condizioni di galleggiamento, affondamento o equilibrio di un corpo, pieno e fatto di

un solo materiale,considerando la densità?

59) Quali sono le condizioni di galleggiamento, affondamento o equilibrio di un corpo considerando il

peso?

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60)Perché un sommergibile a volte naviga sott’acqua e a volte in superficie?

61)Perché quando un uovo è vecchio galleggia?

62)L’olio galleggia o no se messo in acqua? Perché?

63) Perché un corpo in acqua di mare riceve una FA maggiore rispetto a quando è in acqua normale?

Esercizi:

83) Un corpo , circondato da aria,ha volume V = 0,04 m3 e massa m = 0,003 kg.

Calcolare il peso del corpo.

Calcolare la F Archimede sapendo che la densità dell’aria è d = 1,29 kg/m3.

Il corpo sarà spinto verso l’alto, verso il basso o rimarrà fermo dove è stato messo?

84) Calcolare il volume di 10 kg di oro (doro=19600 kg/m3)

Calcolare il volume di 10 kg di argento (dargento = 10480 kg/m3)

85) Un corpo , appeso ad un dinamometro in aria pesa 6 N , mentre in acqua 4 N. Calcolare la FA

e disegnare i vettori P , FA e Frisultante usando la scala 1N:1 cm.

36

LA STRUTTURA DELLA MATERIA

I corpi sono costituiti da ATOMI,piccolissime

particelle composte da un NUCLEO centrale,

formato da particelle con carica elettrica

positiva, chiamate PROTONI,e particelle

elettricamente neutre ( cioè senza carica

elettrica), i NEUTRONI. Il nucleo è circondato

da particelle con carica negativa , chiamate

ELETTRONI che si muovono su orbite

immaginarie. Un atomo non ha carica elettrica quando il numero di protoni è uguale al numero di

elettroni. Se invece un numero prevale sull’altro si hanno i fenomeni elettrici.

Esistono 106 tipi di atomi, differenti tra loro per il numero di elettroni ( e quindi di protoni). I primi

sono:

Idrogeno ( simbolo H) con un solo elettrone ed un solo protone; Elio ( simbolo He) con 2 elettroni e

due protoni; Litio ( simbolo Li) con 3 elettroni e tre protoni,eccetera. Un diverso numero di particelle

determina una diversa massa.

Gli atomi non rimangono isolati ma si legano tra loro,

mediante forze , dando origine alle MOLECOLE. In

figura ci sono i disegni della molecola dell’ Acqua (

formula chimica H2O) con due atomi di Idrogeno ed

uno di Ossigeno, dell’Anidride Carbonica ( formula

chimica CO2) con due atomi di Ossigeno ed uno di

Carbonio, dell’Ossigeno ( formula chimica O2) con due

atomi di Ossigeno; dell’Azoto ( formula chimica N2)

con due atomi di Azoto e dell‘Ozono ( formula chimica

o3) con tre atomi di Ossigeno.

Le molecole , a loro volta , sono tenute assieme da altre

forze , chiamate FORZE INTERMOLECOLARI,che hanno

una strana caratteristica: quando le molecole si

allontanano, tendono a riavvicinarle. Viceversa ,se le

molecole si avvicinano troppo le forze tendono ad

allontanarle.

In figura sono disegnate le molecole dell’Acqua legate tra

loro ; le forze intermolecolari sono rappresentate da un

bastoncino .

Le molecole non sono ferme, ma si muovono

continuamente, anche quelle di un corpo solido. Il loro

moto viene chiamato MOTO DI AGITAZIONE TERMICA

perché dipende dalla temperatura del corpo:

37

all’aumentare della temperatura del corpo si verifica un aumento della velocità delle molecole

e quindi dell’agitazione termica.

L’intensità delle forze

intermolecolari e

dell’agitazione termica

determinano la differenza

tra i tre stati di aggregazione

della materia: solido, liquido

ed aeriforme.

Nello stato solido le forze

intermolecolari prevalgono

sull’agitazione termica e le

molecole possono agitarsi

solo intorno alla loro

posizione ( come gli omini in

figura legati al palo ) . Le

molecole si dispongono in

modo regolare formando

una struttura detta reticolo

cristallino. I solidi hanno

quindi forma e volume

propri.

Nello stato liquido l’agitazione termica è più intensa , rispetto allo stato solido; ciò consente alle

molecole più libertà di movimento ( in figura gli omini sono ancora legati tra loro ma possono

spostarsi ). Interi strati di molecole possono scorrere l’uno sull’altro in modo che il liquido può

assumere la forma del contenitore pur avendo un volume proprio ( cioè un liquido non si può

comprimere mettendolo , per esempio , in una siringa

chiusa all’estremità) .

E’ facile spostare un liquido con un cucchiaino; per

spostare pezzi di un corpo solido lo devo tagliare con

forbici, seghe o altri attrezzi con i quali rompo le forze

che tengono unite le molecole.

Nello stato aeriforme le molecole hanno agitazione

termica e tra di loro non ci sono le forze intermolecolari ;

le molecole si muovono in modo disordinato ed

indipendenti le una dalle altre ( in figura gli omini sono

liberi gli uni dagli altri). Per questo un aeriforme non

ha né forma né volume proprio ma occupa tutto lo

spazio a disposizione. Per esempio il gas contenuto in

una bombola, se questa viene lasciata aperta occuperà tutta la stanza.

Se un corpo è inizialmente allo stato solido e , fornendo energia, si aumenta la sua temperatura,

aumenterà l’agitazione termica delle molecole che indebolirà le forze di legame; ad un certo punto la

temperatura non aumenterà più ed il corpo passerà allo stato liquido. Se il corpo è inizialmente allo

stato liquido e, fornendo energia si aumenta la sua temperatura, aumenterà l’agitazione termica delle

molecole che romperà le forze di legame; la temperatura non aumenterà più ed il corpo passerà allo

stato aeriforme.

38

Quando un corpo perde calore succede il contrario di quanto è stato descritto sopra.

In figura sono indicati i nomi dei passaggi da uno stato all’altro.

Nella vita quotidiana incontriamo spesso passaggi dallo stato solido a quello liquido e poi a quello

gassoso ( per esempio dell’acqua) che avvengono dando calore. Anche i passaggi inversi sono

fenomeni quotidiani, per esempio il vapore acqueo ( cioè l’acqua allo stato aeriforme ) si condensa su

uno vetro perché è freddo. Il passaggio dallo stato solido a quello aeriforme avviene per esempio nei

deodoranti solidi per ambienti; il passaggio inverso avviene, alcune volte la mattina quando si forma la

brina sulle piante.

C’è da dire che i passaggi di stato sono influenzati anche dalle variazioni della pressione.

Esercizi :

86) Descrivi la struttura della materia.

87) Ricerca su Internet che cosa è la BRINA.

88) Fai almeno un esempio di passaggio dallo stato aeriforme a quello liquido.

Domande:

64) Come è fatto un atomo?

65) Che differenza c’è tra l’atomo di un elemento chimico e quello di un altro?

66) Che cosa sono le molecole?

67) Da cosa sono tenute insieme le molecole nei tre stati di aggregazione?

68) Che cosa è il moto di agitazione termica e che cosa lo fa aumentare?

69) Che differenza c’è tra stato solido, liquido e aeriforme?

70) Che cosa bisogna fare per far passare un corpo da uno stato più vincolato ad uno meno

vincolato?

71) Che cosa bisogna fare per far passare un corpo da uno stato meno vincolato ad uno più

vincolato?

72) Quando un corpo sta passando dallo stato solido a quello liquido, che cosa succede alle forze di

legame tra le sue molecole?

73) Quando un corpo sta passando dallo stato liquido a quello aeriforme, che cosa succede alle

forze di legame tra le sue molecole?

39

ENERGIA

L’energia è una delle grandezze più importanti nella vita. Ma che cosa è?

E’ la grandezza che consente il movimento di un corpo, l’aumento di temperatura di un corpo, il

funzionamento di apparecchi elettrici, la trasmissione di onde radio ed altro ancora.

Se un oggetto è già in movimento , si dice che ha ENERGIA CINETICA ed è in grado di mettere in moto

un altro corpo nel caso in cui lo urti.

Un corpo può possedere energia anche se è fermo; per

esempio nel caso di una molla compressa , quando viene

lasciata libera, mette in moto un oggetto che si trova a

contatto con essa . Oppure come nel caso in cui un oggetto è

attratto da una forza ( per esempio la forza di gravità), ma è

impedito a muoversi verso il basso perché è sostenuto , da

un filo o da una mano; quando l’oggetto viene lasciato

andare si muove. In questo caso l’energia posseduta dagli

oggetti si chiama ENERGIA POTENZIALE.

Tutta l’energia è cinetica o potenziale o un po’ di una ed un po’ dell’altra.

Spesso si sente parlare anche di altre forme di energia: energia chimica, termica, elettrica ,nucleare.

Ebbene tutte queste forme di energia sono riconducibili all’energia cinetica o potenziale.

L’energia chimica è racchiusa nei legami chimici : le proprietà chimiche di un elemento sono

determinate dal numero degli elettroni che possiede e dal modo con cui questi riescono a bilanciare la

loro mutua repulsione ( perché cariche dello stesso segno si respingono) con l’attrazione verso il

nucleo ( perché cariche di segno opposto si attraggono). Nella formazione di una molecola, gli atomi

possiedono una energia potenziale. Per rompere la stessa molecola è necessario darle energia .

L’energia termica ( il calore) è quella che fa aumentare l’agitazione delle molecole di un corpo, cioè

l’energia cinetica vista dal punto di vista microscopico.

L’energia elettrica è quella dovuta al movimento dei corpi carichi elettricamente.

L’energia nucleare è quella che viene prodotta nel nucleo di alcuni particolari elementi chimici .

In ogni fatto che accade c’è una continua trasformazione dell’energia da una forma all’altra. Durante

una trasformazione di energia, la somma dei diversi tipi rimane costante. L’energia non si crea

né si distrugge ,si può solo trasformare da una forma ad un’altra. Questo è il Principio di

conservazione dell’energia.

Per esempio una macchina è inizialmente ferma; l’energia prodotta dalla combustione del carburante (

energia chimica) si trasforma in movimento (energia cinetica) e in calore emesso dal motore. All’inizio

l’energia prodotta dalla combustione è 100 J, quella cinetica è 0 J e il calore è 0 J. In un certo momento

quella chimica diminuirà , per esempio, a 50 J , quella cinetica diventerà 40 J e quella sotto forma di

calore 10 J; in ogni caso la somma delle tre sarà sempre 100 J. Altro esempio: un’auto è in moto ma

non si preme il pedale dell’acceleratore; improvvisamente si frena; ebbene l’energia del moto (

cinetica) si trasforma in aumento della temperatura dell’asfalto e dei pneumatici (energia termica).

Nel caso del corpo umano l’energia è quella prodotta da reazioni chimiche del cibo. Essa fornisce

energia meccanica e termica per il mantenimento della temperatura corporea e per consentire le

attività lavorative.

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L’energia contenuta nel cibo proviene

dalle piante, consumate direttamente

o attraverso una fase di

trasformazione intermedia ( come nel

caso delle carni animali). Le piante, a

loro volta traggono energia attraverso

il processo di fotosintesi clorofilliana

mediante il quale assorbono l’energia

della luce solare. A sua volta la luce

proveniente dal Sole viene generata

dal processo di fusione nucleare in

cui i nuclei di idrogeno si uniscono, a due a due, creando nuclei di elio . La massa del nucleo di elio è

leggermente inferiore alla massa dei due nuclei di idrogeno ( il 99,3% ). Questa piccola differenza di

massa produce una enorme quantità di energia secondo la legge E = m c2

Dove E è l’energia prodotta, m è la differenza tra la massa dei due nuclei di idrogeno e quella dell’elio,

c è la velocità della luce ( c = 3000000 km/s).

Il fabbisogno energetico giornaliero dipende dall’età , dal tipo di attività svolta, dalla costituzione

corporea ed altro ( vedere figura).

L’unità di misura dell’energia si chiama CALORIA e si

indica con cal.

Si usa più spesso la chilocaloria ( simbolo Kcal o Cal)

che è uguale a 1000 cal

Nel Sistema Internazionale l’unità di misura

dell’energia è il JOULE che si indica con J.

Si può passare da caloria e joule ( o da kcal a kj)

moltiplicando per 4,19;

si può passare da joule a caloria ( o da kj a

41

kcal)dividendo per 4,19.

Esercizi svolti:

1) Trasforma 45 Kcal in Kj .

Soluzione: 45 kcal = 45 x 4,19 kj = 188,55 kj

2) Trasforma 200 kj in kcal.

Soluzione: 200 kj = 200/4,19 kcal = 47,7 kcal

Per legge le confezione degli alimenti devono indicare il valore energetico di 100 g del prodotto

contenuto .

Si può calcolare il valore energetico di un piatto conoscendo le quantità dei singoli alimenti ed i

rispettivi valori energetici di 100 g ( che puoi trovare consultando il testo di Scienze dell’alimentazione

o le confezioni degli alimenti).Per esempio:

la ricetta di una torta per 10 persone prevede: 200 g di farina , 150 g di zucchero, 3 uova ( 70 g per

ogni uovo), 200 g di latte intero , 120 g di burro. Calcolare il valore energetico , in kcal e il kj , di una

porzione di torta.

Alimento valore energetico di

100 g

valore energetico della

quantità richiesta (*)

Farina 200g 340 kcal (340/ 100) x 200 = 680 kcal

Zucchero 150g 392 kcal (392/100) x 150 = 588 kcal

Uova(3x70=

210g)

128 kcal (128/100) x 210 = 268,8 kcal

Latte intero 200g 482 kcal (482/100) x 200 = 964 kcal

Burro 120g 758 kcal ( 758/100) x 120 = 909,6kcal

Totale = 3410,4 kcal

Valore energetico di una porzione in kcal = 3410,4 / 10 = 341,04 kcal

Valore energetico di una porzione in kj = 341,04 x 4,19 = 1428,9 kj

(*) I calcoli derivano da una proporzione del tipo:

340 kcal :100 g = X : 200 g

X = ( 340 kcal x 200 g)/100 g

Esercizi:

89) Descrivi una trasformazione di energia da un tipo ad un altro.

90) Trasforma 50 kcal in kj

91) Trasforma 268 kj in kcal.

92) Ricerca in casa almeno 5 confezioni di alimenti e scrivi , per ognuna,il tipo di alimento ed il

valore energetico di 100g riportato sulla confezione sia in kcal che in kj.

93) Calcola il valore energetico di un panino così composto : 100 g di pane, 30 g di prosciutto

crudo, 50 g di svizzero (ricerca sul libro di Scienze degli alimenti il valore energetico di 100

g degli alimenti richiesti).

94) Calcola il valore energetico di un piatto così composto: 90 g di pasta di grano duro, 40 g di

tonno all’olio di oliva sgocciolato, 20 g di pomodori pelati, 10 g di olio di oliva ( ricerca

confezioni degli alimenti o sul libro di Scienze degli alimenti il valore energetico di 100 g).

Domande:

74) Quali effetti può produrre l’energia?

75) La luce di una bicicletta viene accesa grazie alla trasformazione dell’energia cinetica dei pedali

in quale altro tipo di energia?

76) Che cosa dice il principio di conservazione dell’energia?

77) Quali sono le due unità di misura dell’energia e come si passa da una all’altra?

78) Nel caso del corpo umano da cosa è prodotta l’energia e a cosa serve?

42

LA TEMPERATURA La temperatura indica lo stato termico di un corpo, cioè quanto un corpo è caldo o freddo. A livello

microscopico coincide con l’agitazione termica delle molecole: maggiore è la temperatura del corpo e

maggiore è la velocità dell’agitazione delle sue molecole.

La sensazione dello stato termico ( nel linguaggio comune diciamo di “caldo” o di “freddo”) non può essere soggettiva: un esquimese può ritenere calda una giornata che un africano può ritenere fredda, perché ognuno di essi è abituato a vivere in climi moto diversi. Quindi per stabilire con precisione la temperatura di un corpo occorre misurarla , come per tutte le grandezze fisiche. Lo strumento che misura la temperatura è il termometro. ri riportare la stessa suddivision Esistono diversi tipi di termometri ; quello a liquido è costituito 100°C da un tubicino molto stretto di vetro , all’estremità del quale vi è una parte più grossa chiamata bulbo. In questo tubicino vi è un liquido che aumenta il suo volume quando aumenta la temperatura ( sono due dei tre effetti del “ Calore”).Sul tubicino dividere in 100 parti è segnata la scala che viene graduata nel seguente modo: si mette il bulbo nel ghiaccio che fonde e , dove arriva il liquido, si scrive 0°C ;poi si mette nell’acqua che bolle ( che passa allo stato aeriforme) e si scrive 100°C. Si divide lo spazio tra 0°C e 100°C 0°C 100 parti uguali. La stessa larghezza si riporta prima dello 0, per riportare la stessa suddivisio avere le temperature negative , e sopra il 100,per avere le temperature superiori ai 100°C. I punti 0 e 100°C si CHIAMANO bulbo punti fissi perché sono riproducibili in qualunque parte del mondo purché si lavori alla pressione atmosferica del livello del mare.

L’unità di misura della temperatura nel Sistema Internazionale è il Kelvin ( K), ma in Italia usiamo il grado centigrado o Celsius (°C). Per passare da °C a K occorre sommare 273,15. Per passare da K a °C occorre sottrarre 273,15. Esercizi svolti:

1) Trasformare 20°C in K. Svolgimento: 20°C = 20 + 273,15 = 293,15 K

2) Trasformare 325 K in °C. Svolgimento : 325 K = 325 – 273,15 = 51,85 °C 0 Kelvin ( cioè – 273,15 °C) è la temperatura irraggiungibile sulla Terra; quindi non esistono temperature negative nella scala Kelvin e, per questa ragione la scala Kelvin viene chiamata Scala delle temperature assoluta.

Esercizi: 95) Trasforma in Kelvin -50 °C 96) Trasforma in Kelvin 100 °C 97) Trasforma in °C 36,35 K 98) Trasforma in °C 286, 55 K 99) Indica quali possono essere le temperature del frigorifero, del freezer, di una stanza in questa stagione, all’esterno di un edificio in questa stagione, quella massima di un forno. Domande: 79)A livello microscopico a che cosa corrisponde la temperatura? 80) Come si chiama lo strumento che misura la temperatura e quale è il suo principio di funzionamento? 81)Come si fa a graduare un termometro a liquido? 82)Come si chiama l’ unità di misura della temperatura secondo il Sistema Internazionale e quella in uso in Italia? 83)Come si passa da °C a K? E da K a °C?

43

IL CALORE Spesso si confonde il calore con la temperatura. Il calore è una forma di energia che può essere trasferita da un corpo ad un altro se tra i due vi è una differenza di temperatura. Quindi un corpo “non possiede calore” ma “ riceve” o “ cede calore”. Si può invece dire che un corpo ha una certa temperatura. Essendo una energia la sua unità di misura è la caloria o il joule. Definizione di caloria: è la quantità di calore necessaria per far aumentare la temperatura di 1 g di acqua da 14,5 °C a 15,5°C alla pressione atmosferica del livello del mare. Gli effetti che può produrre il calore sono:

1) far variare la temperatura di un corpo; 2) far avvenire i passaggi di stato; 3) far variare le dimensioni dei corpi.

Analizziamo questi effetti uno alla volta.

1° effetto: relazione tra calore e temperatura Riflettiamo su questi fatti:

fornendo quantità di calore diverso ad un corpo, si nota che la temperatura aumenta in modo direttamente proporzionale al calore fornito. Per esempio in una pentola , su un fornello acceso ( la fonte di calore) vi è dell’acqua. La temperatura iniziale è 20°C, dopo 1 minuto la temperatura è 40°C,dopo 2 min è 80°C eccetera.

Fornendo lo stesso calore a quantità diverse della stessa sostanza, la temperatura aumenta in modo inversamente proporzionale alle masse . Per esempio ho due pentole uguali, poste su due fornelli accesi uguali. Nella prima pentola ho 1 kg di acqua e nella seconda 2 kg di acqua. La temperatura iniziale è 20°C per entrambe. Dopo 1 min la temperatura della prima acqua sarà 40°C e quella della seconda 30°C. E’ osservazione quotidiana che più acqua si mette nella pentola, più tempo impiega per bollire, cioè per arrivare a 100°C.

Fornendo lo stesso calore a masse uguali di sostanze diverse ( per esempio ho, in due pentole uguali poste su fornelli uguali, 100 g di acqua in una e 100 g di olio nell’altra) si ottengono aumenti di temperatura diversi ( aumenta di più la temperatura dell’olio) ; ogni sostanza ha bisogno di quantità di calore diverse per aumentare di 1°C la propria temperatura. Si chiama CALORE SPECIFICO di una sostanza la quantità di calore che , fornita ad 1 g di tale sostanza, ne provoca l’aumento di temperatura di 1°C. Si indica con c s. La sua unità di misura è cal/ g °C

Queste tre riflessioni portano e dire che l’aumento della temperatura dipende dal calore fornito, dal tipo di sostanza che lo riceve e dalla sua massa. Ciò è espresso dalla seguente formula

Q = cs m ΔT Q è il calore, m è la massa , cs è il calore specifico e ΔT è la variazione di temperatura. In tabella sono riportati i valori dei calori specifici per alcune sostanze ; minore è il calore specifico e meno calore occorre per far aumentare la temperatura di 1°C. Esercizi svolti:

1) Calcolare il calore che serve per far aumentare la temperatura di 100 g di ferro di 10°C. Svolgimento: formula usata Q = cs m ΔT dalla tabella cs del ferro è 0,12 cal/g °C Q = 0,12 cal/g °C x 100g x 10°C = 120 cal

2) Calcolare il calore specifico di una sostanza se a 50 g è stato fornito 200 cal di calore e la temperatura è aumentata di ΔT = 30°C

Sostanza Calore

specifico

cal /g °C

Acqua 1,00

Corpo umano 0,83

Legno 0,63

Olio 0,58

Aria 0,24

Ferro 0,12

Vetro 0,12

Rame 0,093

Acciaio 0,12

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Svolgimento: formula usata cs= Q/ (m ΔT) . Dati: m = 50g , Q = 200 cal , ΔT = 30°C cs= 200 cal/ ( 50g 30°C) = 0,133 cal/g °C

3) Calcolare di quanto aumenta la temperatura ( ΔT) di un corpo di massa m = 300g, calore specifico cs= 0,63 cal/g °C se gli viene dato calore Q = 1000 cal Svolgimento: formula usata: ΔT = Q/ (cs m) ΔT = 1000 cal/( 0,63 cal/g °C x 300 g ) = 5,29 °C

Esercizi: 100) Calcola il calore che bisogna fornire a 1000 g di olio per farne aumentare la temperatura di 80°C. 101)Calcola il calore che bisogna fornire a 1000g di acqua per farne aumentare la temperatura di 80°C. 102)Calcolare il calore che bisogna togliere a 1000 g di acqua per far diminuire la temperatura di 20 °C. I calori specifici prendili dalla tabella. Domande: 84)Che cosa è il calore ? 85)Che cosa è una caloria? 86) Per far bollire più velocemente del latte è meglio metterlo su un fornello piccolo o grande ? Perché? 87) Per cucinare 1 kg o 5 kg di pesce al sale alla stessa temperatura si impiega lo stesso tempo? 88) Si deve dire << questo corpo ha 20 cal di calore >> o << questo corpo ha ricevuto 20 cal di calore>>? 89) Si deve dire << questo corpo ha 60 °C di temperatura>> o << questo corpo ha ricevuto 60°C di temperatura>>? 90) La caloria misura il calore o la temperatura? 91)Il joule misura il calore o la temperatura? 92) Il °C misura il calore ola temperatura? 93) Il K misura il calore o la temperatura? 94)Che cosa è il Calore specifico? 95)Che relazione c’è tra il calore dato ad un corpo e il suo aumento di temperatura? 96) Se mentre cucino dimentico nella pentola un cucchiaio di argento ed uno di legno, quale si riscalderà prima? Perché?

2° effetto : i passaggi di stato Si è già detto che per passare da uno stato più vincolato ad uno meno vincolato ( da solido a liquido o da liquido ad aeriforme) bisogna fornire calore, cioè energia .In un primo momento questa energia fa aumentare l’agitazione termica delle molecole , cioè la temperatura. Arrivati ad una certa temperatura , particolare di ogni sostanza, questa non aumenta più, nonostante si continui a dare calore che viene utilizzato per indebolire( dallo stato solido a quello liquido) o rompere ( dallo stato liquido a quello aeriforme)le forze di legame. Finché tutta la sostanza non passa all’altro stato , la temperatura rimane costante; si dice che si ha la SOSTA TERMICA. Nel grafico si nota che la temperatura non aumenta durante i passaggi di stato , pur continuando a dare calore.

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Il calore utilizzato per questo scopo viene detto CALORE LATENTE. Ogni sostanza ha due valori di calori latenti che occorrono , rispettivamente, per far passare 1 kg di sostanza dallo stato solido a quello liquido ( calore latente di fusione) e dallo stato liquido a quello aeriforme ( calore latente di vaporizzazione). Ogni sostanza ha due particolari temperature alle quali bisogna arrivare perché avvengano i passaggi di stato; queste temperature vengono dette PUNTI FISSI. ATTENZIONE: i valori dei Punti Fissi cambiano se cambia la pressione alla quale avviene il passaggio di stato: per l’acqua quando aumenta la pressione aumenta la temperatura di ebollizione , viceversa se diminuisce la pressione diminuisce la temperatura di ebollizione.

Quando un corpo perde calore, la temperatura diminuisce. Arrivati ad una certa temperatura ( il PUNTO FISSO) , particolare di ogni sostanza, questa non diminuisce più, nonostante si continui a sottrarre calore .Le forze di legame si riformano ( ed il corpo passa dallo stato aeriforme allo stato liquido) o diventano più forti ( ed il corpo passa dallo stato liquido a quello solido). Finché tutta la sostanza non passa all’altro stato la temperatura rimane costante; si hanno due nuove SOSTE TERMICHE. La temperatura di fusione è uguale a quella di solidificazione e quella di vaporizzazione è uguale a quella di condensazione, se avvengono alla stessa pressioni. Questo significa che l’acqua, per esempio , fonde e solidifica a 0°C e bolle o condensa a 100°C se la pressione atmosferica è quella del livello del mare. Un discorso a parte merita l’evaporazione che può avvenire a qualsiasi temperatura; è dovuta all’allontanamento delle molecole più esterne di un liquido che passano allo stato aeriforme. Questo allontanamento è favorito sia dall’aumento della temperatura ma anche all’azione del vento, come nel caso dei panni stesi ad asciugare o all’acqua delle pozzanghere o tra gli scogli. Esercizi svolti:

1) Devo fondere 0,5 kg di Stagno che si trova già alla temperatura di fusione ( cioè a 232 °C come si rileva dalla tabella). Quanto calore devo dare , espresso sia in J che in cal?

Soluzione: Formula usata Q fusione = Q latente di fusione x m Dalla tabella si rileva che per fondere 1 kg di Stagno occorrono 5,9 x 10 4 J. Quindi per fondere 0,5 kg Q fusione = 0,5 kg x 5,9 x 10 4 J/ kg = 2,95 x 10 4 j = 29500 j 2,95 x 10 4J = 2,95 x 10 4 / 4,19 = 0,704 x 10 4 cal = 7040 cal 2) Devo solidificare 0,5 kg di Stagno fuso che si trova già alla temperatura di solidificazione.

Quanto calore devo togliere allo Stagno? Soluzione: lo stesso calore che ho calcolato nell’esercizio precedente cioè 7040 cal 3) Devo fondere 0,04 kg di Argento che si trova alla temperatura di 20°C; quanto calore devo dare

( espresso sia in j che in cal)?

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Soluzione: Devo prima fornire il calore necessario per far aumentare la temperatura da 20°C a 960 °C , che è la temperatura di fusione. Poi devo fornire altro calore per fondere l’Argento. Formule usate: Q = cs x m x ΔT e Q fusione = Q latente di fusione x m Dati cs Argento =56 cal / kg x °C Q fusione Argento = 8,8 x 10 4j/kg m = 0,04 kg ΔT = 960 – 20 = 940 °C Q = 56 cal / kg x °C x 0,04 kg x 940 °C = 2105,6 cal calore necessario per portare alla temperatura di fusione Q fusione = 8,8 x 10 4j/kg x 0,04 kg = 0,352 x 104 j = 0,352 x 104 / 4,19 = 0,084 x 10 4cal = 840 cal calore necessario per fondere Q totale = 2105,6 + 840 = 2945,6 cal Esercizi:

103)Calcolare , in J, il calore necessario per far vaporizzare 2 kg di acqua già a 100°C 104)Calcolare , in J , il calore necessario per far vaporizzare 2 kg di acqua a 20 °C. I valori del calore latente, della temperatura di vaporizzazione e del calore specifico dell’acqua ricavarli dalle tabelle. Domande:

97)Che cosa è la sosta termica? 98)Che cosa fa il calore per far avvenire il passaggio di stato dallo stato solido a quello liquido? 99)Che cosa fa il calore per far avvenire il passaggio di stato dallo stato liquido a quello aeriforme? 100)Che cosa è il calore latente? 101)Che cosa sono i punti fissi? Cambiano quando cambia la pressione ? 102)L’evaporazione avviene ad una temperatura particolare?

SCHEDA TECNICA:la pentola a pressione

Ogni sostanza ha una temperatura di ebollizione ( temperatura alla quale avviene il passaggio dallo

stato liquido allo stato aeriforme) caratteristica .Questa diminuisce se la pressione esterna diminuisce

( perché preme meno sulle molecole sulla superficie del liquido) ed aumenta se la pressione esterna

aumenta. Per questa ragione in alta montagna ( dove la pressione atmosferica è minore rispetto a

quella del livello del mare) l’acqua bolle a meno di 100 °C.Per esempio sul Monte Bianco,a 4800 m di

altitudine , bolle a 84°C.

Riscaldando l’acqua nella pentola a pressione , che è ermeticamente chiusa , il vapore che si sprigiona

dal liquido va ad aumentare la pressione che preme sull’acqua e quindi quest’ultima bolle a più di

100°C .La pentola a pressione serve quindi a cucinare più rapidamente il cibo perché in essa l’acqua

arriva ad una temperatura

maggiore rispetto alle altre

pentole ( maggiore di

100°C).

Una valvola di sicurezza

impedisce che la pressione

aumenti oltre ad un valore

massimo che potrebbe

mettere in pericolo la

pentola

ATTENZIONE: prima di aprire la pentola occorre aprire la valvola di sfiato e far uscire tutto il vapore.

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Domande:

103)A che cosa serve la pentola a pressione?

104)Perché nella pentola a pressione si cucina più velocemente?

SCHEDA TECNICA :la Moka La produzione del caffè avviene in due fasi:

1° fase: nella caldaia, sopra l’acqua, è intrappolata

dell’aria. Aumentando la temperatura l’aria si dilata e

preme sull’acqua che, non avendo altra via , è costretta

a risalire lungo il filtro raggiungendo la polvere del

caffè ed impregnandosi di essa. Poi sale lentamente nel

raccoglitore.

La valvola di sicurezza funge da sfogo nel caso in cui la

pressione aumenti troppo nella caldaia. Per tale ragione

l’acqua nella caldaia deve arrivare al di sotto della

valvola per non coprirla

2° fase:quando la temperatura arriva a 100°C l’acqua

comincia a bollire; le bollicine, dal fondo, risalgono in

superficie e si sente gorgogliare. Dalla cannula l’infuso fuoriesce rapidamente con delle bollicine.

Il livello del’acqua determina il sapore del caffè. Un livello troppo basso ( e quindi troppa aria) provoca

la risalita dell’acqua nel serbatoio quando è ancora troppo fredda e l’infuso non è ottimale.

Un livello troppo alto di acqua ( e quindi poca aria) fa salire l’acqua quando comincia a bollire e quindi troppo rapidamente con poco tempo per impregnarsi a sufficienza. Domande: 105)Quali sono le due fasi della produzione del caffè?

3° effetto: la dilatazione termica

Quando si dà calore ad un corpo, aumentano la sua temperatura ed anche le sue dimensioni, cioè il corpo si dilata. Viceversa quando un corpo cede calore, diminuiscono la sua temperatura ed anche le sue dimensioni. Fa eccezione l’acqua che si comporta nei modi ora descritti quando la temperatura aumenta da 4°C in poi; si comporta in modo opposta prima di 4°C ( vedere il grafico). Nel caso dei corpi solidi la dilatazione è modesta, nel caso dei liquidi è più rilevante e nel caso dei gas è notevole. La variazione del volume ΔV dipende ( in modo direttamente proporzionale) dal volume iniziale V

0 , dalla variazione della temperatura ΔT e dal materiale che compone il corpo che si sta dilatando . La formula è:

ΔV = V0 ΔT α

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α è il coefficiente di dilatazione volumica che è diverso per ogni materiale. Bisogna tenere presente questo fatto quando si costruiscono cancelli , ponti e rotaie in ferro; infatti, con l’aumentare della temperatura in estate , si dilatano e potrebbero essere causa di gravi danni ( i cancelli non potrebbero chiudersi, i ponti e le rotaie potrebbero deformarsi ) se non fossero previsti degni spazi vuoti. La dilatazione dei liquidi è quella che viene sfruttata nei termometri .

La dilatazione dei gas viene sfruttata , per esempio, nelle mongolfiere: del fuoco fa dilatare l’aria contenuta nel pallone. Come conseguenza la densità dell’aria calda diminuisce , rispetto a quella dell’aria fredda , e la mongolfiera viene spinta verso l’alto grazie dalla Forza di Archimede. RICORDIAMO: quando i materiali aumentano il loro volume , diminuiscono la loro densità. Domande. 106)Ho nel frigorifero una bottiglia di acqua completamente piena e tappata. Se metto la bottiglia nel freezer che cosa succede? Perché? 107) Il ghiaccio galleggia o no sull’acqua? ( rivedi il paragrafo della forza di Archimede) Esercizio: 105)La densità dell’acqua è 1 kg/l, quella del ghiaccio 0,9 kg/l. Qual è il volume di 1 kg di acqua? E di 1 kg di ghiaccio? (rivedi il paragrafo delle densità).

EQUILIBRIO TERMICO Domanda: cosa succede se mescolo dell’acqua “calda” con dell’acqua “ fredda”? Risposta : sicuramente l’acqua diventa “tiepida”. Domanda: possiamo sapere quale sarà la temperatura finale? Risposta: dipende da quanta acqua “ calda” e quanta acqua “fredda” ho, ma sicuramente la temperatura finale sarà compresa tra le due temperature.. Ma cosa succede quando mescolo due copri a temperature diverse?Succede che il Calore va dal corpo a

temperatura maggiore a quello a temperatura minore finché arrivano ad avere la stessa temperatura.

La temperatura del “ corpo più caldo” diminuisce e quella del “ corpo più freddo” aumenta finche

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diventano uguali.

Per calcolare la temperatura finale, detta TEMPERATURA DI EQUILIBRIO si usa la seguente formula,

se i corpi sono fatti dello stesso materiale:

TE = m1x T1+ m2x T2

m1+ m2

dove m1 è la massa della 1° acqua, m2 quella della 2°, T1 è la temperatura iniziale della 1° acqua e T2 quella della 2°. Esercizio svolto:

1) Ho 100 g di acqua a 80 °C e 20 g di acqua a 10 °C. Quando le mescolo quale sarà la temperatura di equilibrio?

Soluzione: TE = (100 g x 80 °C) + (20 g x 10 °C) = (8000 + 200 ) g x °C = 68,33 °C 100g + 20 g 120 g

Se i corpo che metto a contatto sono fatti di materiali diversi bisogna tenere presente che ognuno di

essi reagisce diversamente alla somministrazione di calore. Quindi bisogna tenere presente il loro

calore specifico. In questo caso la formula da usare per calcolare la Temperatura di equilibrio è la

seguente:

TE = ( m1x T1 x cs1)+ (m2x T2x cs2) (m1 x cs1)+( m2x cs2)

cs1 e cs2 sono i calori specifici dei materiali di cui sono composti I corpi. Esercizio svolto :

2)Un cucchiaio di Argento ( cs Argento = 0,056 cal/ g °C) , di massa m = 50 g e temperatura 150 °C, viene messo in un bicchiere d’acqua di massa m = 150 g e temperatura 20 °C ( cs acqua = 1 cal/g °C). A quale temperatura di equilibrio arriveranno? Soluzione: TE = (50 g x 150 °C x 0,056 cal/g °C) + ( 150 g x 20 °C x 1 cal/g °C) = 22,38°C ( 50g x 0,056 cal/g °C) + ( 150g x 1 cal/g °C)

Nelle macchine frigorifere avviene il fenomeno inverso di quello visto prima: si sottrae il calore da corpi a temperatura minore per trasferirlo all’ambiente esterno a temperatura più elevata. Ciò non avviene spontaneamente ma con consumo di energia elettrica. Domande: 108) Che cosa succede quando si mettono a contatto due corpi a temperature diverse? 109) Come si calcola la temperatura di equilibrio se i corpi a contatto sono fatti dello stesso materiale? 110) Come si calcola la temperatura di equilibrio se i corpi a contatto sono fatti di materiale diverso?

Esercizi: 106) Calcolare la temperature di equilibrio di 200 g di olio a 20 °C che vengono mescolati con 100 g di olio a 150 °C. 107) In 150 g di olio alla temperatura di 200 °C ( cs olio = 0,58 cal/g °C), vengono messe 100 g di patatine surgelate alla temperatura di 1 °C ( cs patatine = 0,24 cal/g °C). Quale sarà la temperatura di equilibrio? 108) In 150 g di olio alla temperatura di 200 °C, vengono messe 200 g di patatine surgelate alla temperatura di 1°C. Quale sarà la temperatura di equilibrio? Sapendo che per avere una frittura croccante occorre che la temperatura di equilibrio sia di circa 150 °C, consiglieresti di mettere a friggere più patatine per velocizzare la cottura?

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TRASMISSIONE DEL CALORE La trasmissione del calore può avvenire in tre modi diversi:

conduzione, convezione, irraggiamento.

LA CONDUZIONE E’ la propagazione del calore nei corpi solidi senza spostamento di materia. Può avvenire sia all’interno di un solo corpo e sia tra corpi diversi messi a contatto. Perché avviene: nei solidi le molecole possono solo vibrare attorno alla loro posizione. Quando l’estremità di un corpo ( per esempio l’attizzatoio della figura) riceve calore , le molecole della punta aumentano la loro agitazione, e quindi la temperatura. Urtano le molecole vicine e ne fanno aumentare l’agitazione. Dopo un po’ di tempo anche l’impugnatura dell’attizzatoio aumenta la sua temperatura. Ci sono materiali che conducono meglio , come i metalli ( buoni conduttori termici), che conducono male , come il legno o il vetro ( cattivi conduttori termici) , e che conducono pochissimo, come la lana, l’aria o il polistirolo ( isolanti termici). Questa diversa capacità di condurre il calore viene sfruttata nella tecnologia. Nell’edilizia si utilizzano i materiali isolanti per il risparmio energetico: i vetri-camera, le lastre di polistirolo, i mattoni forati eccetera. Questi materiali sono in grado di trattenere, negli interstizi o nelle porosità, aria che è un’ ottimo isolante termico. Anche in cucina i manici e i materiali dei tegami sono scelti in modo opportuno per ogni utilizzo. Toccando con una mano un oggetto di metallo ,abbiamo la sensazione di freddo, mentre toccando un pezzo di polistirolo abbiamo la sensazione di caldo. Questo succede perché il calore passa rapidamente dalla mano al metallo ( che è un buon conduttore) e lentamente attraverso il polistirolo ( che è un isolante termico). La trasmissione del calore è favorita da una superficie esterna più ampia possibile; questo i cani l’hanno intuito infatti quando fa molto freddo si acciambellano per disperdere meno calore possibile. Quando si vuol far freddare più velocemente del cibo lo si taglia in pezzi.

SCHEDA TECNICA: materiali per pentole

In generale tutti i metalli e le leghe metalliche sono buoni conduttori termici ma alcuni lo sono più di

altri. Da ciò nasce la differenza tra una pentola fatta di un metallo o di un altro.

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Pentole in alluminio

L’alluminio è un materiale che ha un’alta capacità di condurre il calore ; il calore si trasmette in

maniera veloce ed uniforme. Esso si distribuisce in fretta anche sulle pareti; quindi è adatto a cotture

dove si ha la necessità di cuocere gli alimenti direttamente dal contatto con le pareti e per piatti a base

di latte o farina che bruciano facilmente.

E’ sconsigliato conservarci per diverse ore alimenti cotti, specialmente se acidi, perché ossidano il

metallo ( si forma una patina scura).

Pentole di acciaio inox 18/10

L’acciaio è una lega che non conduce bene il calore che si concentrerebbe sul fondo se questo non

fosse costituito da tre strati ( acciaio, alluminio , acciaio). La pentola di acciaio è adatta per la bollitura

di pasta e verdura e per la cottura di cibi acidi e di cibi che non devono andare a contatto diretto con

la pareti della pentola ( scottature e affoga ture).

Le pentole in acciaio sono molto resistenti agli urti e non si ossidano ( non si arrugginiscono).

Pentole antiaderenti

Sono pentole con l’interno rivestito in “teflon” o ceramica. Questo rivestimento non permette ai cibi di

attaccarsi ,perché ha una elevata capacità di condurre il calore,e quindi permette di cucinare con pochi

grassi.

Gli svantaggi sono: 1)si può danneggiare se si usano lame per tagliare il cibo all’interno o se si usano

posate in acciaio per rimestare; 2) se si arriva a temperature intorno ai 300°C nelle padelle rivestite in

teflon si sviluppano gas tossici e fumo (quando si frigge si arriva a temperature di circa 200°C); 3) se la

pentola è danneggiata si possono staccare dei pezzettini neri che però non sono tossici se finiscono nel

cibo perché non vengono assorbiti dall’organismo .

Pentole in rame stagnato

Il rame è un eccellente conduttore di calore. La pentola di rame è perfetta per tutto quello che

richiede cotture lente o quando il calore deve essere trasmesso anche dalle pareti (risotti , creme al

caramello, polenta, ecc). Purtroppo tende a scurirsi e, periodicamente, l’interno andrebbe ristagnato (

procedimento molto costoso).

CONVEZIONE

E’ la propagazione del calore nei liquidi e nei gas ed avviene con spostamento di materia. Per esempio quando si mette dell’acqua in una pentola su una fonte di calore, gli strati più vicini al calore si riscaldano prima , si dilatano e quindi diminuisce la loro densità. Spinti dalla forza di Archimede ( perché circondati da acqua con densità maggiore), salgono verso l’alto. Gli strati più freddi scendono e cominciano i moti convettivi. Questo succede anche per gli altri fluidi, come per esempio l’aria. Per questa ragione i sistemi di riscaldamento devono essere collocati in basso.

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I moti convettivi vengono sfruttati negli impianti di riscaldamento degli appartamenti. Una caldaia posta nel fondo del palazzo riscalda l’acqua che sale per convezione nelle tubature , si raffredda cedendo calore all’aria e quindi scende tornando alla caldaia.

L’IRRAGGIAMENTO E’ l’energia trasportata sotto forma di radiazione elettromagnetiche ed avviene sia negli aeriformi che nel vuoto. L’energia trasportata dalle onde elettromagnetiche provoca l’aumento della temperatura del corpo colpito; come per esempio il calore prodotto da un corpo incandescente . Anche il Sole trasmette calore per irraggiamento sia attraverso zone vuote e sia attraverso l’atmosfera.

SCHEDA DI COMPARAZIONE In quale materiale si trasmette

Il calore Avviene con spostamento di materia

CONDUZIONE Nei solidi NO CONVEZIONE Nei liquidi e nei gas SI IRRAGGIAMENTO Nei gas e nel vuoto NO

SCHEDA TECNICA: la trasmissione del calore durante la cottura La conduzione si attua quando il fuoco riscalda il fondo di una padella e questa trasmette direttamente il calore alla carne che vi si trova sopra. Anche all’interno del pezzo di carne poi il calore viene condotto nello stesso modo dagli strati esterni, più caldi, verso quelli interni più freddi. La bollitura è un esempio di cottura in cui la convezione ha un ruolo fondamentale, infatti l’acqua, scaldandosi nella parte inferiore a contatto con la pentola, con movimenti interni trasmette il calore a tutto il cibo. La cottura alla griglia, praticata sulla brace, è un esempio di cottura per irraggiamento. Va detto che nell’esperienza quotidiana è raro incontrare casi nei quali intervenga uno solo dei meccanismi di trasmissione del calore sopra descritti. La cottura vede normalmente la combinazione delle diverse modalità, tuttavia, nella maggior parte dei casi, una prende il sopravvento sulle altre ed è questa a caratterizzare il tipo di cottura, determinando le particolari prerogative di gusto, aroma e consistenza che il cibo assume.

SCHEDA TECNICA: il forno a microonde In questo tipo di cottura l’aumento di temperatura nel cibo da cuocere si ottiene per effetto di onde elettromagnetiche prodotte da un apposito emettitore, il magnetron. Quando queste onde colpiscono l’alimento, inducono una rapidissima, anche se impercettibile, vibrazione delle molecole d’acqua che esso contiene (oscillano a causa del cambiamento di polarità del campo magnetico con una frequenza compresa tra 2 e 5 miliardi di volte al secondo). Il movimento si trasmette alle molecole del cibo ed è a causa di questo movimento di vibrazione che la temperatura inizia ad alzarsi molto velocemente, determinando la cottura. Caratteristica importante del sistema a microonde è il fatto che lo sviluppo del calore non procede dall’esterno verso l’interno, come avviene per le altre cotture, ma coinvolge direttamente l’intera massa da cuocere, con la possibilità quindi di ridurre di molto i tempi di cottura. Questa tecnica presenta certamente aspetti interessanti, in sintesi:

è molto più veloce della cottura tradizionale; cuoce “pulito”, con pochi schizzi e bruciacchiature; cuoce senza riscaldare l’ambiente; è molto adatta per scongelare;

A fronte di questi vantaggi troviamo una certa difficoltà nell’eseguire alcune preparazioni come quella arrosto,dove per la riuscita è importante che il calore giunga dall’esterno per dare una rosolatura superficiale.

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SCHEDA TECNICA: piani cottura ad induzione

I piani cottura ad induzione funzionano con la corrente elettrica che mette in funzione un campo magnetico, il quale viene direttamente trasferito al pentolame poggiato sul piano, convertendosi in calore. Tale procedimento rende necessario l'acquisto di pentolame speciale, dotato di fondo magnetico ricco di materiale ferroso. Il pentolame, in rame, in alluminio, in vetro o in ceramica e la moka del caffè, in quanto quasi sempre è in alluminio, non funzionano sui piani ad induzione. E' necessario nel 90% dei casi sostituire le pentole antiaderenti, in quanto quelle in commercio di solito sono realizzate con l'esterno in alluminio (quindi non risultano calamitate).

Il piano in vetroceramica viene scaldato unicamente dal calore del pentolame stesso, quindi la sua temperatura sarà nettamente inferiore rispetto ai fornelli elettrici o a gas;una volta tolta la pentola dal piano di cottura la reazione magnetica si interrompe ed il piano si raffredda.

Tempi di cottura per portare in temperatura il pentolame sono notevolmente ridotti, anche rispetto ai piani a gas. In Italia gli impianti elettrici standard hanno una potenza elettrica da 3 kW; per utilizzare un piano ad induzione alla massima potenza di utilizzo occorre installare un contatore di potenza energetica di almeno 4,5 KW. Domande: 111)Come si trasmette il calore? 112) In quali corpi avviene la conduzione e come avviene? 113)In quali corpi avviene la convezione e come avviene? 114) Che cosa è l’irraggiamento? 115) Che differenza c’è tra le pentole di alluminio e di acciaio? 116) Nel forno a microonde cosa produce energia? 117) Nei piani cottura ad induzione che cosa provoca il calore? 118)In quale tipo di cottura il calore si trasmette per conduzione? In quale per convezione ? In quale per irraggiamento?

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FONTI DI ENERGIA Le fonti energetiche esistenti possono essere classificate in RINNOVABILI E NON RINNOVABILI. Rinnovabili sono quelle che si rigenerano in continuazione mediante trasformazioni chimiche (come le biomasse) o fisiche (come l’energia idrica, solare, eolica, ecc). In particolare il sole, il vento, l’acqua, le maree, il calore della Terra sono fonti inesauribili, sempre disponibili e che non finiranno mai. Le biomasse, invece, sono in grado di rigenerarsi in tempi confrontabili con quelli della vita dell’uomo. Nel caso della legna, per esempio, è possibile avere sempre a disposizione del combustibile, pur di consumarne solo una quantità limitata e di preoccuparsi di riforestare laddove sono stati abbattuti gli alberi. Le fonti non rinnovabili, invece, hanno tempi di rigenerazione talmente lunghi (milioni di anni) che una volta sfruttate si considerano esaurite. Sono quelle che si sono formate nel corso di milioni di anni, come i combustibili fossili (petrolio, carbone, gas naturale) o addirittura al momento della formazione del nostro pianeta, come l’uranio. La disponibilità di queste fonti, per quanto grande, è limitata ed esse costituiscono una sorta di magazzino energetico della Terra.

LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA DA FONTI RINNOVABILI

L’energia idroelettrica è quella che si ottiene sfruttando la caduta di grandi quantità d'acqua attraverso un dislivello Questa fa ruotare una turbina ( l’ energia potenziale diviene energia cinetica) che è collegata ad un alternatore . L’alternatore trasforma l’energia cinetica in elettrica. Diverse le fonti: laghi, fiumi, mari, maree, ecc. Diffusa soprattutto nel nord Italia, grazie ad abbondanza delle acque di scioglimento delle nevi.

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L’energia fotovoltaica o solare è quella prodotta attraverso un insieme di componenti in grado di captare e convertire l’energia solare disponibile in energia elettrica. Questo avviene grazie a un fenomeno fisico noto come “effetto fotovoltaico”, cioè la capacità che hanno alcuni materiali semiconduttori opportunamente trattati, come il silicio, di generare elettricità quando esposti alla radiazione luminosa.

L’energia geotermica è quella posseduta dalla Terra al proprio interno. Si tratta di un calore del tutto naturale, che in alcuni casi può raggiungere anche i 4000 gradi (il magma), disponibile in quantità molto elevata ed è inesauribile. Bisogna perforare il terreno e costruire i pozzi di estrazione che permettono di estrarre il vapore ad alta pressione e alta temperatura racchiuso nel sottosuolo. Il vapore

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risale e fa ruotare una turbina ( l’ energia termica diviene energia cinetica) che è collegata ad un

alternatore . L’alternatore trasforma l’energia cinetica in elettrica. L’energia eolica è quella prodotta dal vento . L’elettricità viene generata in sostanza da pale eoliche che producono energia cinetica.

L’energia prodotta da biomasse. Le biomasse sono sostanze di origine biologica non fossile.

Alcune biomasse sono scarti di filiere agro industriali ( legna,olio, vino, rifiuti solidi urbani) altre

sono appositamente coltivate ( canna da zucchero, pioppo, eucalipto).

L’energia prodotta dalle biomasse si definisce termoelettrica. La combustione delle biomasse produce calore che riscaldando dell’acqua la trasforma in vapore ( l’energia chimica si trasforma in termica). Questo fa ruotare una turbina ( l’ energia termica diviene energia cinetica) che è collegata ad un alternatore . L’alternatore trasforma l’energia cinetica in elettrica. Il camino provvede ad espellere nell'atmosfera i fumi della combustione. Questo tipo di centrale inquina fortemente l'aria con i fumi della combustione: il monossido di carbonio, l'anidride solforosa, gli ossidi di azoto, il piombo e gli idrocarburi .

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LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA DA FONTI NON RINNOVABILI

L’energia termoelettrica è quella che si ottiene attraverso un procedimento che utilizza prima l’energia termica generata dalla combustione di fossili, come gas naturale, petrolio e carbone , divenendo energia meccanica e da qui, tramite l’utilizzo di un alternatore, in energia elettrica. Nel mondo il 68% dell’energia elettrica viene prodotta usando i combustibili fossili. Il carbone è la fonte più impiegata in assoluto. Questo tipo di centrale inquina fortemente l'aria con i fumi della combustione. Per questo ricercatori e aziende studiano e applicano tecnologie sempre più innovative per ridurre le emissioni di CO2: le centrali termoelettriche a “carbone pulito”. I fumi che derivano dalla combustione vengono inviati al camino ma prima vengono puliti per l’abbattimento di ossidi di azoto, polveri e biossido. Nelle centrali termoelettriche convenzionali solo il 38% circa dell’energia termica liberata dalla combustione nella caldaia viene convertita in energia elettrica. Il restante 62% viene dissipato. Nelle centrali a “carbone pulito” l’efficienza sale al 45% . Il miglioramento del rendimento si riflette anche nella riduzione delle emissioni di CO2.

L’energia nucleare è quella che si ottiene dal processo di fissione nucleare. La fissione nucleare è la scissione o rottura di un nucleo di Uranio 235 in due nuclei più piccoli e tre neutroni. La massa del nucleo iniziale è maggiore della somma delle masse dei due nuclei più piccoli e dei neutroni e la differenza di massa viene liberata sotto forma di energia secondo l’equazione di Einstein E = m c2. Il calore sviluppato dalla fissione dei nuclei permette di scaldare dell’acqua fino a produrre vapore. Questo, a sua volta, aziona una turbina (energia cinetica) che, a sua volta, mette in moto un alternatore che produce energia elettrica.

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Le centrali nucleari, quindi, non bruciano nessun combustibile: per questo producono energia elettrica senza emettere CO2. Domande: 119) Che cosa significa fonti energetiche rinnovabili e quali sono? 120) Che cosa significa fonti energetiche non rinnovabili e quali sono? 121) Quali sono le trasformazioni dell’energia in una centrale idroelettrica? 122) Quali sono le trasformazioni dell’energia in una centrale geotermica? 123) Quali sono le trasformazioni dell’energia in una centrale termica ? 124)Quali sono le centrali elettriche inquinanti? Esercizi: 109) Consultare il sito “ atlanteitaliano.cdca.it/conflitto/centrale-termoelettrica-a-carbone-federici-ii-brindisi”.In particolare “ link ,articoli e siti di informazione”. 110) Fare una ricerca sull’ incidente avvenuto nella centrale nucleare di Cernobyl il 26 Aprile 1986. 111) Fare una ricerca sull’incidente avvenuto nella centrale nucleare di Fukushima l’11 Marzo 20011.

BILANCIO ENERGETICO NAZIONALE Il Ministero dello Sviluppo Economico pubblica annualmente il Bilancio Energetico Nazionale (BEN) del nostro Paese. Il Bilancio Energetico Nazionale consiste in una raccolta di informazioni su come viene prodotta l’energia e su come viene utilizzata nell’arco di un anno. L’energia messa a disposizione viene espressa con l’ unità di misura – la tonnellata equivalente di

petrolio (tep) – che rappresenta la quantità di energia rilasciata dalla combustione di una

tonnellata di petrolio grezzo.

La principale informazione contenuta nel BEN è la disponibilità di energia totale di un paese in un

anno, chiamata anche consumo primario di energia o di fonti primarie.

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Bilancio dell’energia elettrica in Italia - confronto 2013/2014

*1 GWh = 1 milione di kWh

Elettricità nelle Regioni nel 2014

Fabbisogno (GWh*)

Produzione (GWh*) Surplus (prod./fabb.) Deficit (prod./fabb.)

Valle d'Aosta 1.077,3 3.428,2 218,2%

Trentino Alto Adige 6.487,2 14.901,2 129,7%

Puglia 18.875,8 36.121,7 91,4%

Molise 1.355,2 2.327,7 71,8%

Calabria 6.018,4 9.379,5 55,8%

Sardegna 8.804,9 12.888,4 46,4%

Liguria 6.128,0 6.982,5 13,9%

Sicilia 19.790,7 21.282,9 7,5%

Marche 7.290,5 2.295,0 -68,5%

Campania 17.702,6 8.010,7 -54,7%

Umbria 5.364,7 3.059,7 -43,0%

Emilia Romagna 28.035,8 16.591,8 -40,8%

Veneto 29.607,0 17.562,8 -40,7%

Lombardia 66.036,2 40.609,1 -38,5%

Abruzzi 6.510,3 4.471,9 -31,3%

Toscana 20.302,5 14.722,9 -27,5%

Basilicata 2.786,3 2.111,6 -24,2%

Lazio 23.192,9 19.132,9 -17,5%

Piemonte 25.308,3 22.169,6 -12,4%

Friuli Venezia Giulia 9.860,6 8.768,6 -11,1%

ITALIA 310.535,2 266.818,8 -14,1%

GWh* 2013 2014 2014/2013

Produzione netta 278.832,6 269.147,9 -3,5%

idrica 54.068,4 59.574,9 10,2%

termica 183.403,9 167.080,2 -8,9%

geotermica 5.320,1 5.566,6 4,6%

eolica 14.811,6 15.088,6 1,9%

fotovoltaica 21.228,7 21.837,5 2,9%

Energia elettrica importata 44.337,9 46.747,5 5,4%

Energia elettrica esportata 2.200,2 3.031,1 37,8%

RICHIESTA 318.475,1 310.535,2 -2,5%

Perdite di rete 21.187,5 19.451,7 -8,2%

CONSUMI 297.287,5 291.083,5 -2,1%

Agricoltura 5.677,1 5.372,1 -5,4%

Industria 124.870,8 122.505,0 -1,9%

Terziario 99.756,5 98.951,4 -0,8%

Domestico 66.983,

64.255,0 -4,1%

60

SCHEMA DELLE GRANDEZZE STUDIATE

GRANDEZZA DEFINIZIONE ( e/o formula) FONDAMENTALE o

DERIVATA

UNITA’ DI

MISURA

STRUMENTO DI

MISURA

MASSA

(m)

VOLUME

(v)

DENSITA’

(d)

FORZA

(f)

PESO

(P)

PRESSIONE

( Pr)

---------

PRESSIONE

ATMOSFERICA

( Pr )

--------

TEMPERATURA

(T)

CALORE

(Q)

-------

ENERGIA

(E)

-------

61

1° MAPPA

può essere è espressa da

2° MAPPA

Grandezza fisica

quando può essere

………………………………..

La misura un ………………………….

ed una…………………..

di ………………………….

Diretta, se …………

………………………….

………………………….

………………………..

……………………………

se si devono fare

calcoli

Può far variare il

………………………….di

un corpo. Può

…………………………

un corpo. La sua unità di misura

nel S. I.è il

……………………….

E’ una grandezza

…………………………..

Si può misurare

con un

………………………

La FORZA

62

3° MAPPA

4° MAPPA

LA MASSA

La sua unità

di misura nel

S.I. è il

…………………

E’ la grandezza che

indica la …………………..

che compone il corpo

( crociare)

varia

non varia

Si misura con la

………………………….

E’ una grandezza

( crociare):

scalare

vettoriale

IL PESO

La sua unità di

misura nel S.I. è

il ………………

Si può misurare

con il

…………………….

Indica la forza con la

quale il corpo è

………………………………

………………………………

………………………………

………………………………

………………………………

……………….

E’ associato alla

massa di un corpo

tramite la relazione

……………. dove “g” è

l’………………………..

di………………………….

(crociare)

Varia

Non varia

E’ una grandezza

(crociare):

vettoriale

scalare

63

5° MAPPA

6° MAPPA

Afferma che un corpo, pieno

e fatto con un unico

materiale, affonda se la sua

densità è

…………………………………….

della densità del fluido che

lo circonda.

Afferma che un corpo affonda se il

suo ………………………….è

……………………………….della

Forza di Archimede

Sono sottoposti ad esso tutti i corpi

che sono circondati da

………………………………………………..

PRINCIPIO DI

ARCHIMEDE

TEMPERATURA

Si può misurare con

il ……………………………

Corrisponde alla

…………………………………

……………………………dell

e molecole di un corpo

La sua unità di misura nel S.I. è il

……………………..ma in Italia si usa

anche il ………………………..

Si passa da una unità di misura

all’altra tramite la relazione:

………….=…………….+ ……………….

64

7° MAPPA

8° MAPPA

IL

CALORE

E’ una forma di

…………………….. I suoi effetti sono:

1)………………………………………

…………………………………………

………………………………….2)……

…………………………………………

…………………………………………

…………………………3)……………

…………………………………………

…………………………………………

………………..

La sua unità di misura nel S.I. è

il ……………..ma si usa anche

la……………

Si passa da una unità di misura

all’altra tramite la relazione:

………….=………….x……………

Si trasferisce da un corpo a

temperatura ……………………

ad uno a temperatura

……………………………..,se

vengono messi a contatto,

finché arrivano alla ……………

………………………………………….

Q è il

……………….........e

d ha unità di

misura

…………………….

CALORE TEMPERATURA

m è la …………….

ed ha unità di

misura

……………………..

Cs è il

……………………….

……………………….

Δt è la

……………………….

Sono legate dalla

relazione:

…………=……………………

65

INDICE CHE COSA E’ LA FISICA…………………………………………………………………………………………………...PAG.2

GRANDEZZE FISICHE……………………………………………………………………………………………………..PAG.2

COSA SIGNIFICA MISURARE……………………………………………………………………………………….......PAG.2

MISURA DIRETTA E INDIRETTA…………………………………………………………………………………….PAG.2

CARATTERISTICHE DEGLI STRUMENTI DI MISURA……………………………………………………… .PAG.3

MASSA…………………………………………………………………………………………………………………………...PAG.3

VOLUME……………………………………………………………………………………………………………….……….PAG.4

IL SISTEMA INTERNAZIONALE……………………………………………………………………………………....PAG.4

LE EQUIVALENZE ……………………………………………………………………………………………………….…PAG.6

OPERAZIONI TRA GRANDEZZE ………………………………………………………………………………….…..PAG.9

DENSITA’……………………………………………………………………………………………………………………….PAG.10

PIANO CARTESIANO……………………………………………………………………………………………………....PAG.12

GRANDEZZE DIRETTAMENTE ED INVERSAMENTE PROPORZIONALI……………………………..PAG.15

FORZA………………………………………………………………………………………………………………………….. PAG 18

PESO………………………………………………………………………………………………………………………..........PAG.20

FORZA ELASTICA, IL DINAMOMETRO………………………………………………………………………….....PAG.23

PRESSIONE……………………………………………………………………………………………………………...........PAG.25

PRINCIPIO DI PASCAL…………………………………………………………………………………………………....PAG.26

PRESSIONE IDROSTATICA……………………………………………………………………………………………. PAG.27

VASI COMUNICANTI………………………………………………………………………………………………….…. PAG.28

PRESSIONE ATMOSFERICA…………………………………………………………………………………………….PAG.29

SCHEDA TECNICA:L’EFFETTO DELLA PRESSIONE ATMOSFERICA SUL CORPO UMANO… .PAG.31

FORZA DI ARCHIMEDE………………………………………………………………………………………………......PAG.32

STRUTTURA DELLA MATERIA………………………………………………………………………………….…....PAG.36

ENERGIA……………………………………………………………………………………………………………………….PAG.39

TEMPERATURA………………………………………………………………………………………………………….....PAG.42

CALORE…………………………………………………………………………………………………………………………PAG.43

1° EFFETTO:RELAZIONE TRA CALORE E TEMPERATURA……………………………………………....PAG.43

2°EFFETTO:I PASSAGGI DI STATO………………………………………………………………………………….PAG.44

SCHEDA TECNICA:LA PENTOLA A PRESSIONE…………………………………………………………… …PAG.46

SCHEDA TECNICA:LA MOKA…………………………………………………………………………………………..PAG.47

3°EFFETTO:LA DILATAZIONE TERMICA………………………………………………………………………..PAG.47

EQUILIBRIO TERMICO……………………………………………………………………………………………… …PAG.48

TRASMISSIONE DEL CALORE…………………………………………………………………………………………PAG.50

SCHEDA TECNICA:MATERIALI PER PENTOLE…………………………………………………………… …PAG.51

SCHEDA TECNICA:LA TRASMISSIONE DEL CALORE DURANTE LA COTTURA……………… …PAG.52

SCHEDA TECNICA:IL FORNO A MICROONDE………………………………………………………………….PAG.52

SCHEDA TECNICA:PIANI COTTURA AD INDUZIONE……………………………………………………….PAG.53

FONTI ENERGETICHE……………………………………………………………………………………………………PAG. 54

PRODUZIONE DI ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI………………………………………………………PAG. 54

PRODUZIONE DI ENERGIA DA FONTI NON RINNOVABILI……………………………………………....PAG .57

BILANCIO ENERGETICO NAZIONALE……………………………………………………………………………..PAG.58

SCHEMA RIASSUNTIVO DELLE GRANDEZZE STUDIATE…………………………………………………PAG.60

MAPPE CONCETTUALI:1° Grandezza fisica; 2° La forza ………………………………………………….PAG.61

MAPPE CONCETTUALI: 3°La massa; 4° Il peso…………………………………………………………… …PAG.62

MAPPE CONCETTUALI : 5° Principio di Archimede; 6° La temperatura……………………………PAG.63

MAPPE CONCETTUALI: 7° Il calore; 8° Relazione tra calore e temperatura………………… ….PAG.64