Grandezze e misure - Zanichelli...consente di confrontare i risultati di altre misure. Per molte...

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|

Osserva l’infografica e rispondi alle domande

373,15

L’acqua bolle

L’acqua ghiaccia

Temperaturadel corpoumano

212

180

140

98,6

60

32

-459,7

355,37

333,15

310,15

288,7

273,15

255,37

0

K °F

zeroassoluto

TEMPERATURA

0

iarda

piede

pollice

0,914m

3,048dm

2,54cm

LUNGHEZZA

libbra0,453

kg

PESO

pollicecubico

0,0000164m3

VOLUME

Le unità di misura nel mondoIl Sistema Internazionale e quello Consuetudinario sono i due sistemi di misurazione adottati nel mondo.

Sistema Internazionale

Quando è stato adottato il Sistema Internazionale

fra il 1950e il 2010




Stati Uniti, Liberia e Myanmar sono gli unici Paesi al mondo a non avere adottato il SI come unico o principale sistema di misurazione

nonadottato

Fonte: Enciclopedia Britannica

Consuetudinario

kelvin (K)

gradofahrenheit (°F)

metro (m)

iarda (yd)

kilogrammo (kg)

libbra (lb)

metro cubo (m3)

pollice cubico (in3)

I DATI A COLPO D’OCCHIO

1.Quale nazione ha adottato per

prima il Sistema Internazionale?

2.In quale periodo è stato adottato

il Sistema Internazionale in Italia?

Poi,vaiallafinedel

capitoloeprovaafare

ilCompitodirealtà

Grandezze e misureC1 Scarica GUARDA!

e inquadrami per guardare

i video

| C2

| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE |

1 La chimica studia la materia

La chimica è una scienza sperimentale che studia la mate-ria, la sua struttura, le sue proprietà e le sue trasformazioni. Si definisce materia tutto ciò che possiede massa e volume.

La materia (figura 1) si presenta ai nostri occhi sotto for-ma di corpi. Un palloncino è un corpo, così come lo sono una penna, questo libro e tutto ciò che ci circonda. Un corpo è una porzione delimitata di materia che ha massa e volume propri. Il volume è lo spazio occupato dal corpo; la massa corrisponde alla quantità di materia che contiene.

A B

Un palloncino gonfio è riempito di

aria, che è costituita di materia.

Lo zucchero è

un materiale;

i diversi tipi di

zucchero si

distinguono

per diverse

proprietà,

come il colore

e il sapore.

Figura 1 Tutti i corpi che ci circondano sono fatti di materia.

I corpi sono costituiti da materiali: per materiale si inten-de un tipo di materia, come l’acqua o lo zucchero, dotato di caratteristiche specifiche, dette proprietˆ, che possiamo descrivere utilizzando i sensi o misurare con metodi oppor-tuni. Per esempio, sono proprietà il colore, il peso, il sapore, l’elasticità.

Un corpo può essere formato da uno o più materiali. Una lampadina, per esempio, è costituita da vari materiali, men-tre un chiodo di ferro contiene un solo materiale. A volte corpi molto diversi l’uno dall’altro contengono i medesimi materiali: è il caso del guscio d’uovo e del marmo, che sono entrambi costituiti di carbonato di calcio (figura 2).

BA

C D

Figura 2 Gli oggetti che ci

circondano sono costituiti

da uno o più materiali,

distinti dal punto di vista

chimico. Una lampadina è costituita

da più materiali diversi,

mentre un chiodo di ferro è

fatto di un solo materiale.

Dal punto di vista chimico, i gusci

d’uovo e il bassorilievo in marmo

sono costituiti dallo stesso

materiale: carbonato di calcio.

| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE | C3

|

I corpi possono trasformarsi e interagire l’uno con l’altro a causa di eventi spontanei o artificiali. Gli eventi che modifi-cano in modo temporaneo o permanente le qualità dei corpi o lo stato in cui si presentano sono chiamati fenomeni. Sono fenomeni non soltanto gli avvenimenti spettacolari o eccezionali, ma anche tutti i cambiamenti che osserviamo nella nostra quotidianità, come la fusione di un ghiacciolo o la combustione di un foglio di carta (figura 3).

Le scienze che studiano corpi, materiali e fenomeni sono la fisica e la chimica. La fisica si occupa dei fenomeni e delle proprietà che si possono studiare senza considerare la com-posizione dei corpi, come il movimento, il peso e il magne-tismo. La chimica, invece, studia a livello macroscopico e microscopico le proprietà dei materiali e i fenomeni in cui varia la loro composizione.

Il chimico quindi analizza i materiali e li cataloga in base alle somiglianze e alle differenze nelle loro proprietà, con una particolare attenzione alle qualità che manifesta-no quando avviene una trasformazione che ne modifica la composizione.

Figura 3 La fusione del

ghiaccio (A) e la

combustione della carta

(B) sono fenomeni che ci

capita di osservare

spesso nella vita.

A B

Perché, per esempio, sulle pentole di rame si forma spesso una patina verdastra, mentre un anello d’oro resta inaltera-to nel tempo? Perché il legno e la benzina bruciano?

Per rispondere a questi interrogativi il chimico deve com-prendere cosa c’è all’interno di ciascun materiale. In genera-le, quindi, le conoscenze chimiche sono frutto di un’indagi-ne svolta a due livelli diversi:

• a livello macroscopico, cioè studiando i fenomeni percepibili attraverso i sensi;

• a livello microscopico, cioè studiando la struttura intima della materia per capire come sono fatte le particelle di cui è costituita.

Le conoscenze acquisite in campo chimico sono oggi fon-damentali in tutti gli altri campi di ricerca, in medicina, far-macia, biologia, geologia ecc. Un aspetto particolare di que-sta scienza è la capacità di produrre materiali sintetici, cioè materiali che non esistono in natura, come le plastiche. Da questo punto di vista la chimica, nel bene e nel male, ha ri-voluzionato molti aspetti della vita quotidiana.

Impara a imparare

CompletalamappaRispondi

1.Che cos’è un corpo?

2.Spiega con esempi la

differenza tra corpo e

materiale.

3.Come si chiamano gli

eventi che trasformano le

qualità dei corpi e lo stato

in cui si presentano?

Sceglileparole

4.La chimica studia

i materiali a livello

macroscopico/

microscopico, cioè

esaminando i fenomeni

percepibili attraverso

i sensi, e a livello

macroscopico/

microscopico, cioè

studiando la struttura

intima della materia.

sono formati

da uno o più

I corpi

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

possono subire

trasformazioni dette

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Gran parte del lavoro del chimico si svolge in laboratorio mediante la realizzazione di esperimenti. Un esperimento non è la registrazione di un fenomeno naturale: è un’osser-vazione progettata per uno scopo e svolta in condizioni con-trollate. La parte di mondo materiale che si sta esaminando è chiamata sistema; tutto ciò che circonda il sistema e può interagire con esso è detto ambiente. Un sistema (figura 4) può essere:

• chiuso se scambia solo energia con l’ambiente; • aperto se scambia materia ed energia con l’ambiente

circostante;• isolato se non ci sono scambi né di materia né di

energia con l’ambiente.

A B C

Una lattina sigillata è un esempio di

sistema chiuso: può scaldarsi o

raffreddarsi (può quindi scambiare

energia con l’ambiente), ma la materia

che contiene non si modifica.

Un bollitore su un fornello acceso è un

esempio di sistema aperto: una certa

quantità di materia passa dal sistema

all’ambiente per effetto dell’evaporazione

dell’acqua, mentre il calore del fornello

trasferisce energia dall’ambiente al sistema.

L’unico sistema isolato naturale

è l’Universo; un thermos è un

tentativo di avvicinarsi a un

sistema isolato.

Figura 4 Tre sistemi (la lattina, il bollitore e il thermos)

che interagiscono in modo diverso con l’ambiente.

Possiamo descrivere le proprietà di un sistema in due modi: una descrizione delle proprietà materiali di un siste-ma che non si avvale di misure è detta qualitativa, mentre una descrizione effettuata con una misurazione è detta quantitativa. Dire «il ferro fonde a temperatura elevata» corrisponde a fornire una descrizione qualitativa; invece l’affermazione: «il ferro fonde a 1535 °C» è una descrizione quantitativa.

Le proprietà misurabili sono dette grandezze; i dati spe-rimentali sono l’espressione della misura di una grandezza.

La misura e la definizione delle grandezze sono alla base della ricerca scientifica: misurando infatti quantifichiamo le nostre sensazioni e le descriviamo in modo oggettivo e uguale per tutti. La percezione del caldo e del freddo, per esempio, varia da persona a persona e l’uso del termometro fornisce un dato indipendente dalla nostra sensibilità.

I sistemi e le grandezze2

Impara a imparare


1.Che cos’è un esperimento?

2.Che cos’è un sistema?

3.Come sono chiamate le

proprietà misurabili di un

sistema?

Sceglileparole

4.Una descrizione

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

di un sistema non

si avvale di misure,

mentre una descrizione

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

include una misurazione.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

può essere

Un sistema


|

Misurare significa confrontare il valore di una grandezza con una unità di misura. Il metodo della misura comporta quindi due passaggi:

1. Scegliere un campione di riferimento come unità di misura. La scelta di questo campione deve essere condivisa dalla comunità scientifica. Solo in questo modo i dati raccolti nel corso di uno studio in un certo laboratorio possono essere confrontati con quelli raccolti altrove.

2. Stabilire una procedura per effettuare la misura. Tale procedura può basarsi sull’uso di strumenti oppure su un metodo di calcolo matematico che sfrutta le correlazioni tra grandezze diverse.

Il metodo della misura è strettamente legato alla definizio-ne delle grandezze: da un lato per misurare la massa di un corpo occorre sapere che cos’è; dall’altro le misure ci aiuta-no a specificare in modo operativo il significato da attribui-re a questi concetti.

Dal punto di vista operativo, per esempio, la massa è la gran-dezza che si misura con una bilancia e la sua unità di misura è il kilogrammo (kg):

15 è un numero puro 15 kg rappresenta una misura di massa

Lo stesso numero, moltiplicato per unità di misura diverse, ha un significato fisico diverso. L’unità di misura scelta ci consente di confrontare i risultati di altre misure.

Per molte grandezze ogni Paese ha in uso unità di mi-sura proprie. Gli scienziati, tuttavia, hanno bisogno di un sistema di misure standard, che faciliti la comunicazione e la condivisione delle conoscenze. Per questo la comunità scientifica ha adottato un sistema di unità di misura deno-minato Sistema Internazionale (SI).

Il SI definisce le unità di misura standard di sette gran-dezze che sono chiamate grandezze fondamentali perché sono indipendenti l’una dall’altra.

Per ogni grandezza fondamentale è stato scelto un cam-pione di riferimento standard, a cui fanno riferimento tutti i laboratori del mondo. Nella figura 5 puoi vedere alcune unità di misura del sistema SI e le relative grandezze.

Il cronometro

misura il tempo.

Il termometro

misura la

temperatura.

La riga millimetrata

misura la lunghezza.

Grandezza fisica Simbolo della grandezza fisica

Nome dell’unità di misura

Simbolo dell’unità di misura

Lunghezza l metro m

Massa m kilogrammo kg

Tempo t secondo s

Temperatura T kelvin K

Quantità di sostanza n mole mol

Figura 5 Gli strumenti per misurare le grandezze

e alcune grandezze fondamentali.

A

B C

Il Sistema Internazionale3

Impara a imparare


1.Che cosa significa

misurare?

2.Che cos’è un’unità di

misura?

3.Che cos’è il Sistema

Internazionale delle unità

di misura?

Sceglileparole

4.L’unità di misura

della massa è il

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,

quella della

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

è la mole, mentre la

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . si

misura in kelvin.

comprende due passaggi

Il metodo della misura

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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4 bolo N (il simbolo è maiuscolo quando si utilizza il nome proprio di una persona). In ogni caso il simbolo della unità di misura non va confuso con il simbolo della grandezza. La forza per esempio viene indicata con il simbolo F. Nella tabella 1 sono riportate alcune grandezze derivate.

Oltre alla differenza tra grandezze fondamentali e deriva-te c’è un altro aspetto delle misure importante. Le grandezze infatti possono essere estensive o intensive.

Le proprietà di un materiale che dipendono dalle dimen-sioni del campione sono grandezze estensive. Le proprie-tà che non dipendono dalle dimensioni del campione sono grandezze intensive.

La massa e il volume sono grandezze estensive, mentre la temperatura è una grandezza intensiva: se dividiamo in più parti un corpo, per esempio una torta, ogni fetta manterrà la stessa temperatura della torta intera, mentre la massa e il volume di ogni singola fetta saranno diverse da quelle della torta (figura 6).

Grandezza fisica

Simbolo della grandezza fisica

Nome dell’unità di misura

Simbolo dell’unità di misura

Definizione dell’unità di misura SI

Area A Metro quadrato m2

Volume V metro cubo m3

Densità d kilogrammo al metro cubo kg/m3

Forza F newton N N = kg ⋅ m/s2

Pressione p pascal Pa Pa = N/m2

Energia, lavoro, calore E joule J J = N ⋅ m

Velocità v metri al secondo m/s

Tabella 1 Alcuni esempi di grandezze derivate.

A

B

Esempio di grandezza

intensiva: la

temperatura della

torta (A) è uguale a

quella della fetta (B).

Esempio di

grandezza estensiva:

la massa della torta

(A) è maggiore di

quella della fetta (B).

Figura 6 La relazione

tra grandezze

intensive ed

estensive.

A partire dalle sette grandezze fondamentali è possibile ri-cavare tutte le altre, che pertanto sono chiamate grandezze derivate; le loro unità di misura si ottengono per mezzo di relazioni matematiche tra le unità di misura fondamentali.

La velocità, per esempio, è il rapporto tra una distanza e il tempo impiegato a percorrerla. Si tratta pertanto di una grandezza derivata che si definisce utilizzando le due gran-dezze fondamentali lunghezza e tempo: v = l/t.

L’unità di misura della velocità si ricava dividendo l’uni-tà di misura della lunghezza (il metro) per l’unità di misura del tempo: m/s (metro al secondo).

Questo metodo può essere applicato per definire le unità di misura di tutte le grandezze derivate.

Alcune unità di misura di grandezze derivate possiedo-no anche un nome e un simbolo propri. Per esempio, l’unità di misura della forza è il newton, rappresentato con il sim-

Grandezze estensive e grandezze intensive

Impara a imparare


1.Che cosa sono le

grandezze derivate?

2.Come si definisce l’unità di

misura di una grandezza

derivata?

3.Qual è la differenza tra

grandezze estensive e

intensive?

Sceglileparole

4.Il pascal/newton è

l’unità di misura della

forza, mentre la densità

si misura in metrial

secondo/kilogrammial

metrocubo.

si distinguono in

Le grandezze

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e derivate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e intensive


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Le unità di misura del sistema SI possiedono multipli e sot-tomultipli su base decimale. I fattori numerici che consen-tono di modificare l’unità di misura sono chiamati moltipli-

catori decimali; nel SI vengono indicati con i prefissi riportati nella tabella 2.

Quando il nome o il simbolo di una unità base è prece-duto da uno di questi prefissi, bisogna moltiplicare il valo-re dell’unità per il fattore decimale indicato nella tabella a fianco del prefisso: per esempio il prefisso kilo- (simbolo k) indica una unità di misura 1000 volte più grande dell’uni-tà SI, mentre il prefisso nano- (simbolo n) indica un’unità che è un miliardo di volte più piccola dell’unità di misura SI. Quindi:

1 km = 1000 m = 1 ⋅ 103 m1 nm = 0,000 000 001 m =1 ⋅ 10−9 m

I valori dei multipli o sottomultipli di una unità di misura si possono esprimere in forma più sintetica con la notazione esponenziale, usando cioè le potenze di 10.

Come puoi notare, la potenza di 10 ha esponente negati-vo se il numero iniziale è inferiore a 1, ha esponente positi-vo se è uguale o superiore a 1.

Le potenze di 10 si usano anche per scrivere i valori nu-merici delle misure. Per esempio, la distanza media Terra-Luna è di 384 400 km; possiamo scrivere questo dato in que-sta forma (che è una notazione scientifica):

distanza Terra-Luna = 3,84 400 ⋅ 105 km

Un dato numerico è espresso in notazione scientifica quando viene scritto come prodotto tra un numero decima-le (compreso tra 1 e 10) e una potenza di 10.

La potenza di 10 più vicina al valore numerico di una qualunque misura ne definisce l’ordine di grandezza.

Possiamo utilizzare la notazione scientifica sia per i nu-meri più grandi di 1 sia per numeri più piccoli.

Per esempio, immaginiamo di voler scrivere in notazio-ne scientifica la misura 71 031 525 m. Per farlo, procediamo come segue:

1. mettiamo la virgola dopo il primo numero;2. contiamo il numero di cifre dopo la virgola: in questo

caso sono 7; questo numero sarà l’esponente del 10;

Sottomultiplo Prefisso Simbolo

10-1 deci- d-

10-2 centi- c-

10-3 milli- m-

10-6 micro- µ-

10-9 nano- n-

10-12 pico- p-

Multiplo Prefisso Simbolo

10 deca- da-

102 etto- h-

103 kilo- k-

106 mega- M-

109 giga- G-

1012 tera- T-

Tabella 2 Multipli, sottomultipli e prefissi delle unitˆ di misura.

3. moltiplichiamo il numero con la virgola per 10 elevato a un esponente di valore pari al numero trovato al punto 2).

71 031 525 m = 7,1031 525 ⋅ 107 m

La virgola si è spostata di 7 posti a sinistra: di conseguenza, la potenza di 10 è +7.

Consideriamo ora la misura 0,00 085 s; in questo caso dob-biamo procedere diversamente:

1. spostiamo la virgola verso destra e la posizioniamo dopo il numero 8 (il primo valore numerico superiore a 0) ottenendo 8,5;

2. la virgola si è spostata di 4 posizioni a destra: perciò attribuiamo al 10 un esponente negativo pari al numero trovato, ovvero 10−4;

3. moltiplichiamo ora il numero con la virgola per 10 elevato a un esponente di valore pari al numero trovato al punto 2).

0,00 085 s = 8,5 ⋅ 10−4 s

La virgola si è spostata di 4 posti a destra: di conseguenza, la potenza di 10 è −4.

Nota che in entrambi i casi non sono cambiati né il va-lore del dato né la sua unità di misura: è cambiata solo la forma della scrittura.

La notazione scientifica5

Impara a imparare


1.Che cosa sono i

moltiplicatori decimali?

2.Come si fa a scrivere un

numero maggiore di 1 in

notazione scientifica?

Sceglileparole

3.Per i numeri più

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . di

1 la potenza di 10 ha

esponente negativo,

mentre per quelli più

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . di

1 la potenza di 10 ha

esponente positivo.

è un prodotto tra

Un numero in notazione scientifica

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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6 L’unità di misura SI della massa è il kilogrammo (kg) e lo strumento per misurare la massa è la bilancia: la massa si mi-sura solo con la bilancia a due bracci; la bilancia elettronica misura il peso e da questo ricava la massa (figura 7).

Le misure di massa evidenziano una caratteristica dei cor-pi non sempre percepibile con i sensi: la massa di un sistema chiuso dipende solo dalla quantità di materia che contiene e non varia se cambiano le condizioni dell’ambiente.

Se mettiamo un corpo in un contenitore chiuso e lo scal-diamo, lo raffreddiamo, lo comprimiamo, vedremo che la sua massa resta sempre invariata. In generale, se la massa di un corpo diminuisce vuol dire che il corpo ha ceduto ma-teria all’ambiente, se la sua massa aumenta significa che ha acquisito materia dall’ambiente.

La bilancia rivela un altro dato che non percepiamo con i sensi: l’aria e i gas hanno massa perché sono fatti di materia.

A B

La bilancia a due piatti possiede due piatti posti

all’estremità di un’asta che oscilla intorno a un fulcro che

divide l’asta in due parti uguali. Su uno dei due piatti viene

posto il campione da misurare, sull’altro si aggiungono le

masse-campione. L’equilibrio si raggiunge quando le

masse sui due piatti sono identiche.

La bilancia elettronica è un

dinamometro: confronta

automaticamente la massa del

campione con l’unità di misura.

Figura 7 (A) Una bilancia a due piatti

e (B) una bilancia elettronica.

La massaLa massa è una delle sette grandezze fondamentali del siste-ma SI ed è una proprietà estensiva. In termini generici pos-siamo dire che la massa indica la quantità di materia presen-te in un corpo; tuttavia la definizione fisica è più complessa:

La massa (m) è la grandezza che esprime l’inerzia di un corpo; è cioè la misura della resistenza che il corpo oppone a una forza che modifica il suo stato di quiete o di moto.

Per muovere un oggetto fermo, per rallentarlo, o per de-viare la sua traiettoria quando già si muove, occorre utiliz-zare una forza; ma per ottenere la stessa variazione su due corpi che contengono quantità di materia differenti occorre applicare forze di intensità diversa: più grande è la massa, maggiore è la forza da applicare.

Impara a imparare


1.Qual è la definizione fisica

di massa?

2.Qual è l’unità di misura

della massa nel SI?

3.Perché la massa di un

sistema chiuso non cambia

se variano le condizioni

dell’ambiente?

Sceglileparole

4.Nella bilancia

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . la

massa dell’oggetto da

misurare viene confrontata

con delle masse-campione.

Quando le masse sui due

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sono

identiche si raggiunge

l’equilibrio.

è

La massa

nel SI si esprime in

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


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Il volume, come la massa, è una proprietà estensiva. Non esistono corpi materiali privi di volume, anche se è possi-bile che la stessa quantità di materia occupi volumi diversi, come accade quando comprimiamo l’aria in una siringa. In generale infatti il volume di un corpo non dipende solo dal-la quantità di materia che contiene, ma anche dalle condi-zioni di temperatura e pressione.

Il volume (V) è lo spazio occupato da un corpo.L’unità di misura SI del volume è il metro cubo (m3);

in laboratorio si utilizzano di preferenza i sottomultipli di questa unità di misura, più adatti a esprimere valori picco-li. Notiamo a questo proposito che per passare da m3 a dm3, oppure da dm3 a cm3, non si moltiplica per 10 (come accade quando si passa da g a dg o da m a dm), ma per 103, perché il volume è una grandezza che deriva dal prodotto di tre lun-ghezze:

V = l ⋅ l ⋅ l = l3

quindi

1 m3 = 1000 dm3

= 1 000 000 cm3

Il volume di 1 dm3 equivale al volume di un litro (L), unità di misura molto utilizzata nella vita quotidiana per liquidi e gas:

1 L = 1 dm3 = 1000 cm3 perciò 1 mL = 1 cm3

Il metodo e gli strumenti per misurare il volume variano in base allo stato fisico del campione.

• Quando si misura il volume di un liquido si utilizzano contenitori graduati e tarati come quelli indicati nella figura 8.

• Il volume dei solidi regolari si può calcolare con metodi geometrici; nel caso di un cubo, per esempio, si misura la lunghezza di un lato e la si eleva al cubo.

• Quando i solidi hanno forma irregolare, si immerge il campione in un recipiente graduato nel quale è già contenuto un volume noto di liquido: il volume del liquido nel recipiente aumenta; la differenza tra valore finale e iniziale indica la misura di volume del campione solido. Il liquido in cui viene immerso il solido deve essere scelto tra quelli che non sciolgono i materiali di cui è costituito il campione (figura 9).

• Il volume dei gas è sempre uguale a quello del recipiente in cui sono contenuti.

Matraccio

Cilindro

Beuta

Buretta

Figura 8 Strumenti di laboratorio

per la misura dei volumi dei liquidi.

Figura 9 La misura del volume di un solido

che non si scioglie in acqua.

Il volume7

Video Come si usa una bilancia elettronica?

Video Come si misura il volume di un liquido?

Video Come si sceglie la vetreria adatta?

GUARDA!

Impara a imparare


1.Che cos’è il volume di un

corpo?

2.Quanto misura un litro in

centimetri cubi?

3.Come si misurano i volumi

dei liquidi?

Sceglileparole

4.Per misurare il volume

di un solido regolare/

irregolare si immerge il

campione in un recipiente

graduato che contiene un

liquido/gas.

è

Il volume


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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8 La densità si misura con metodi diversi a seconda dello sta-to fisico del materiale (tabella 3). In generale il metodo più semplice per determinare la densità di un corpo consiste nel misurare separatamente massa e volume, per poi calcolare successivamente il rapporto tra queste grandezze.

La densità di un corpo dipende dai materiali che lo com-pongono, ma può variare se cambiano temperatura e stato fisico. Nel caso dei gas è importante anche la pressione, che sulla superficie terrestre non influenza in modo apprezzabi-le la densità dei solidi e dei liquidi.

Quando versiamo due liquidi immiscibili nello stesso re-cipiente, essi si stratificano disponendosi uno sopra l’altro, con il liquido meno denso che galleggia su quello più denso (figura 11). Anche le sostanze solide (purché insolubili nel liquido) galleggiano o affondano sul liquido in cui vengono immerse a seconda della loro densità: se il liquido è più den-so i solidi galleggiano, in caso contrario affondano.

Liquidi e solidi Materiale Densità (g/cm3 a 20 °C)

Alcol etilico 0,79

Olio d’oliva 0,92

Acqua 1,00

Zucchero 1,59

Zolfo 2,07

Rame 8,92

Piombo 11,34

Mercurio 13,58

Oro 19,32

Ferro 7,87

Gas Materiale Densità (g/dm3 a 0 °C)

Idrogeno 0,09

Metano 0,72

Azoto 1,25

Aria 1,29

Ossigeno 1,43

Diossido di carbonio 1,98

Tabella 3 La densità di alcuni materiali.

Figura 11 Liquidi a

densità diversa.

Dal basso:

miele, latte e olio.

La densità Il volume di 1 kg di materia non è sempre uguale: 1 kg di mercurio, per esempio, occupa un volume molto più picco-lo di quello occupato da 1 kg di acqua. Possiamo dire che il mercurio ha una densità superiore a quella dell’acqua.

La densitˆ (d) è il rapporto tra la massa e il volume di un corpo. Nel SI la densità si misura in kilogrammi/metro cubo, ma in laboratorio chimico si preferisce adottare una unità di misura più piccola: g/cm3 oppure g/dm3:

Diversamente da massa e volume, la densità di un corpo omogeneo è una proprietà intensiva, che non dipende dalle dimensioni del campione (figura 10). Infatti se si dimezza la massa, si dimezza anche il volume; se si raddoppia la massa raddoppia anche il volume, e quindi il valore della densità resta invariato.

Alluminio:

2,79 g/cm3

Rame:

8,92 g/cm3

Ferro:

7,87g/cm3

Legno:

0,75 g/cm3

Ottone:

8,4-8,7 g/cm3

Figura 10 Questi

cilindretti di ferro,

legno, rame,

ottone e alluminio

hanno lo stesso

volume ma diverse

densità.

d =m

——— V

kg ———

m3

La densità è una

proprietà intensiva.

La massa è una

proprietà estensiva.

Il volume è una proprietà

estensiva.

Impara a imparare


1.Che cos’è la densità di un

corpo?

2.Perché la densità è una

proprietà intensiva?

3.Come si misura la densità

di un corpo?

Sceglileparole

4.Un solido immerso

in un liquido

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . se

è meno denso del liquido,

mentre se è più denso

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

è

La densità


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


|

9 Il valore del peso si può ricavare con due metodi:

• il metodo diretto sfrutta uno strumento detto dinamometro (figura 12);

• il metodo indiretto calcola il peso facendo il prodotto della massa del corpo (m) per il valore dell’accelerazione di gravità riferito al corpo celeste su cui si trova (g):

P = m ⋅ g

Poiché g = 9,8 m/s2, un corpo che ha massa 1 kg ha peso 9,8 N.

P = m ⋅ g = 1 kg ⋅ 9,8 m/s2 = 9,8 N

Bisogna ricordare che il peso di un corpo, diversamente dal-la sua massa, non è costante, ma dipende dal valore di g che può variare, anche se di poco, nei vari punti della superficie terrestre.

Figura 12 (A) Le comuni bilance da cucina sono

dinamometri; (B) Funzionamento del dinamometro.

In un dinamometro l’oggetto viene

appeso a una molla; alla molla è

collegato un indice che scorre su

una scala graduata. Quando

appendiamo al dinamometro il

campione di peso incognito, la molla

si allunga: il suo allungamento è

proporzionale al peso dell’oggetto e

non dipende dalla sua forma.

Le bilance da cucina misurano il peso

attraverso una unità di misura

particolare chiamata kg peso. Un kg

peso è il peso di un corpo che ha massa

pari a 1kg. In questo modo leggendo il

peso sulla bilancia ricaviamo

immediatamente la massa.

BA

1 N

102 g

1 N è il peso di

circa un

ettogrammo di

massa, cioè di una

massa che è 10

volte più piccola

del kilogrammo.

Il pesoPer sollevare una sedia, aprire una lattina o afferrare al volo un pallone, e in generale variare lo stato di quiete o di moto di un corpo, è necessario applicare una forza. Esistono di-versi tipi di forze, che si catalogano in base alle cause che le generano.

Anche il peso è un tipo di forza: in particolare, il peso (P) misura la forza di gravità con cui la massa di un corpo è attratta dal corpo celeste su cui si trova.

Sulla Terra, il peso di un corpo misura la forza che lo at-tira verso il centro del pianeta e tende a farlo cadere verso il basso con un’accelerazione chiamata accelerazione di gra-vità (g). In media, sulla Terra, g = 9,8 m/s2, anche se il suo valore esatto varia da un luogo all’altro in rapporto alla lati-tudine e all’altitudine.

Impara a imparare


1.Che cos’è il peso di un

corpo?

2.Che cos’è l’accelerazione

di gravità e quanto misura

sulla Terra?

3.Con quali metodi si può

calcolare il valore del peso

di un corpo?

Sceglileparole

4.Il dinamometro è un

metodo diretto/indiretto

per ricavare il peso di

un corpo. Esiste anche

un metodo diretto/

indiretto, che consiste nel

moltiplicare ilvolume/

lamassa del corpo per

l’accelerazione di gravità.

è

Il peso


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

| C12


Quando una forza agisce su una superficie, gli effetti pro-dotti dalla forza dipendono non solo dall’intensità e dal-la direzione di applicazione della forza, ma anche dalle dimensioni della superficie su cui viene distribuita: se la stessa forza viene applicata su una superficie ridotta eser-citerà su ogni punto una pressione maggiore, mentre se viene applicata su una superficie vasta eserciterà su ogni punto una pressione minore.

Per questo se camminiamo sulla neve sprofondiamo, mentre sugli sci restiamo in equilibrio: il nostro peso in que-sto caso si distribuisce su una maggiore superficie. In altre parole, esercitiamo una pressione minore.

La pressione (p) misura il rapporto tra l’intensità di una forza perpendicolare a una superficie e l’area della superfi-cie su cui essa agisce.

L’unità di misura della pressione è il pascal (Pa): un pa-scal corrisponde alla pressione esercitata da una forza di

un newton perpendicolare a una superficie di un metro quadrato:

p =F

—— S

z 1 Pa = 1 N

——— —1 m2

Tutti i corpi esercitano sulle superfici circostanti una pressio-ne che dipende dal loro peso, dal loro volume e dalla loro for-ma. Per i gas, che possono occupare recipienti di volume di-verso, la pressione non è costante e deve essere misurata di volta in volta con uno strumento detto manometro (figura 13).

Anche l’atmosfera esercita una pressione sulla superficie terrestre: essa infatti è costituita da una miscela di gas che con il loro peso gravano sulla superficie della Terra.

La pressione atmosferica agisce su tutto ciò che si trova sulla superficie terrestre, ma può assumere valori legger-mente differenti a seconda delle condizioni atmosferiche e dell’altitudine. La pressione atmosferica si misura con i ba-

rometri (figura 14); per la sua importanza, in passato, la pres-sione atmosferica è stata utilizzata come unità di misura della pressione: 1 atm = 1,01 325 ⋅ 105 Pa.

Figura 13 Il manometro è adatto a misurare la

pressione dei fluidi (liquidi e gas).

Figura 14 Per misurare la pressione atmosferica

si usano barometri analogici (A) o digitali (B).

A B

La pressione10

Impara a imparare


1.Che cos’è la pressione?

2.A che cosa corrisponde un

pascal?

3.Che cosa misurano i

manometri e i barometri?

Sceglileparole

4.Una stessa forza esercita

una pressione maggiore

se è applicata a una

superficie maggiore/

minore ed esercita una

pressione minore se è

applicata a una superficie

maggiore/minore.

è

La pressione


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


|

Tutti i corpi materiali possiedono energia e possono scam-biarla con l’ambiente, sottraendola o cedendola ad altri corpi.

L’energia (E) è la capacità di un corpo di compiere un la-voro o di trasferire calore.

Una molla compressa possiede energia perché quando si distende può compiere un lavoro (cioè può generare una forza che provoca uno spostamento o un cambiamento in altri corpi). Anche una candela contiene energia, che libera sotto forma di calore quando viene accesa.

L’energia viene definita come una «capacità» per sottoli-neare il fatto che è una proprietà che tutti i corpi possiedo-no, ma non sempre usano. Se una candela non viene accesa, non ci accorgiamo che contiene energia, anche se ha la «ca-pacità» di produrre calore.

È quasi impossibile misurare la quantità totale di energia di un corpo. Si misura invece facilmente la quantità di ener-gia che un corpo riceve o cede sotto forma di lavoro o calore. Energia, lavoro e calore hanno la stessa unità di misura: il joule (J). Un joule è il lavoro compiuto da una forza di 1 N che provoca uno spostamento di 1 m:

1 J = 1 N ⋅ 1 m

Esistono molte forme di energia, che possono essere conver-tite le une nelle altre: energia elettrica, nucleare, meccanica, gravitazionale, chimica. L’energia elettrica per esempio può essere trasformata in energia di movimento in un frullato-re; l’energia chimica contenuta nella benzina può essere

trasformata in energia di movimento nel motore di un’au-tomobile. Alcuni tipi di energia si possono classificare come energia cinetica ed energia potenziale:

L’energia cinetica (Ec) è l’energia posseduta da un corpo

in movimento.Un’auto in corsa (figura 15A), un atleta che salta, una pal-

lina che rotola possiedono energia cinetica. L’energia cineti-ca di un corpo si calcola con la formula:

Ec = 1/2 m ⋅ v2

dove v è la velocità del corpo e m è la sua massa.L’energia cinetica quindi è tanto maggiore quanto più

sono grandi la massa del corpo e la sua velocità; inoltre se due corpi si muovono a uguale velocità, possiedono la stessa energia cinetica solo se hanno la stessa massa.

L’energia potenziale (Ep) è l’energia che un corpo pos-

siede in virtù della sua posizione o della sua composizione.Un masso in bilico sul versante ripido di una montagna (figura 15B) possiede energia potenziale gravitazionale per-ché è sottoposto, come tutti i corpi sulla Terra, alla forza di attrazione gravitazionale esercitata dal nostro pianeta; tale energia si può liberare quando il masso frana a valle. Ana-logamente, la molla carica di un orologio possiede energia potenziale elastica, che converte lentamente in energia ci-netica mentre le lancette girano sul quadrante.

L’energia potenziale che i materiali possiedono a causa della loro composizione è detta energia potenziale chi-mica. Tale energia può essere liberata durante le reazioni chimiche per essere trasferita ad altre sostanze, oppure può causare la produzione di luce e calore (figura 15C).

Figura 15 I corpi

possono possedere

energia cinetica o

energia potenziale.

Un’automobile in

movimento possiede

energia cinetica. Questo masso in equilibrio

precario possiede energia

potenziale che si trasformerà

in energia cinetica nel

momento della caduta.

L’energia chimica potenziale

contenuta nel legno viene

liberata sotto forma di

calore ed energia luminosa.

A B C

L’energia11

Impara a imparare


1.Che cos’è l’energia?

2.Che cosa sono l’energia

cinetica e l’energia

potenziale?

3.Che cos’è l’energia

potenziale chimica?

Sceglileparole

4.Un joule/newton è

il lavoro compiuto da

una forza di un joule/

newton che provoca

lo spostamento di un

metro/kilometro.

è

L’energia


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

| C14


12 La scala Celsius prende come riferimento la temperatura di fusione e la temperatura di ebollizione dell’acqua, alle quali si assegnano rispettivamente i valori di 0 °C e 100 °C (zero e cento gradi Celsius). L’intervallo compreso tra i due segni viene suddiviso in 100 parti dette gradi. Nella nostra vita quotidiana gli oggetti che indicano una temperatura sono sempre graduati secondo questa scala.

La scala Kelvin delle temperature assolute è la scala del sistema SI e si differenzia dalla scala Celsius solo per il punto di partenza della scala graduata: il kelvin è uguale al grado Celsius, ma lo «zero» della scala Kelvin corrisponde a una temperatura di −273,15 °C. Tale valore è definito zero assoluto (figura 17). Lo zero assoluto finora non è mai stato raggiunto e rappresenta un limite teoricamente invalicabi-le; nella scala Kelvin quindi non esistono valori negativi.

La temperatura espressa in kelvin si indica con la lettera T per distinguerla dalla temperatura in gradi Celsius, che si indica con t. Per passare da una scala all’altra si utilizzano le seguenti relazioni:

T (K) = t (°C) + 273,15 t (°C) = T (K) − 273,15

La temperaturaLa temperatura è una grandezza fondamentale del SI, più semplice da misurare che da definire. Tutti sappiamo come si utilizza un termometro, ma difficilmente siamo in grado di spiegare il significato del temine temperatura. Partiamo quin-di dall’esperienza per dare una prima intuitiva definizione .

Quando appoggiamo una mano su un oggetto (figura 16) avvertiamo una sensazione di caldo o freddo; tale sensazio-ne è soggettiva, ma corrisponde a una qualità dei corpi che possiamo chiamare stato termico.

La temperatura è la grandezza che esprime in termini quantitativi lo stato termico di un corpo, cioè la sua capacità di scambiare calore con un altro corpo o con l’ambiente.

Per misurare la temperatura si usa il termometro; que-sto strumento si basa sulla capacità di alcuni materiali di dilatarsi con regolarità quando la temperatura aumenta.

Esistono diverse scale graduate costruite con riferimenti diversi; in Italia le più utilizzate sono la scala Celsius e la scala Kelvin delle temperature assolute.

A

B

Toccando un cubetto

di ghiaccio

avvertiamo freddo:

ciò significa che la

temperatura del

ghiaccio è inferiore a

quella della nostra

mano.

Toccando un

termosifone acceso

sentiamo caldo: la

temperatura del

termosifone infatti è

maggiore di quella

della nostra mano.

Figura 16 La temperatura ci permette di valutare lo

stato termico di un sistema.

– 273,15

Scala Celsius

ScalaKelvin

– 200

– 100

0

100

200

300

0

100

200

300

400

500

600

273,15

Figura 17 Il confronto tra la scala

Celsius e la scala Kelvin.

La scala Celsius e la

scala Kelvin sono

spostate di

273,15 gradi.

Impara a imparare


1.Che cos’è la temperatura?

2.Con quale strumento si

misura la temperatura?

3.Che cos’è lo stato termico

di un corpo?

Sceglileparole

4.La scala

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

prende come riferimento

le temperature di

fusione e di ebollizione

dell’acqua; la scala

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . parte

dallo zero assoluto, pari a

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

è

La temperatura

si misura con diverse

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


|

Come abbiamo detto, l’energia di un corpo può modificarsi in virtù degli scambi che avvengono con l’ambiente ester-no. Il passaggio di energia da un corpo all’altro può avvenire sia sotto forma di lavoro sia sotto forma di calore. Pertanto possiamo parlare di calore solo quando avviene un trasferi-mento di energia da un corpo a un altro.

Il calore è energia che si trasferisce da un sistema a tem-peratura più elevata a un sistema con temperatura minore.

L’energia che un corpo riceve o cede sotto forma di calore viene spesso chiamata energia termica. Se un corpo si trova in un ambiente a temperatura minore il calore fluisce dal cor-po verso l’ambiente, mentre passa dall’ambiente al corpo se la

sua temperatura è minore di quella esterna. Il flusso prosegue finché la temperatura dei due corpi diventa uguale e si rag-giunge una situazione di equilibrio termico (figura 18).

Per misurare il calore ceduto o acquistato da un corpo si usa uno strumento detto calorimetro.

L’unità di misura del SI per il calore è il joule e il simbolo è J. Spesso nella vita quotidiana si fa riferimento alla caloria: 1 caloria (cal) è l’energia necessaria per aumentare di 1 °C la temperatura di 1 g di acqua distillata. Tra caloria e joule esiste la relazione:

1 cal = 4,184 J

Le calorie vengono utilizzate spesso per esprimere il potere calorico degli alimenti, cioè l’energia potenziale chimica che si può ricavare bruciandoli (figura 19).

Figura 18 Il calore è un modo per trasferire energia. I corpi più caldi

trasferiscono calore a quelli più freddi, fino a quando entrambi non

raggiungono l’equilibrio termico.

(100 °C)(0 °C) (25 °C)(25 °C)

Calore

Il sistema più

caldo trasferisce

calore al

sistema più

freddo…

… fino a

quando i due

sistemi

raggiungono

la stessa

temperatura.

Figura 19 Nelle etichette degli alimenti sono indicate le informazioni

nutrizionali, tra cui l’apporto di energia (seconda riga della tabella).

L’energia degli

alimenti è indicata in

kilojoule (kJ)

e in kilocalorie (kcal).

1 kcal = 4,184 kJ.

Il calore13

Impara a imparare


1.Che cos’è il calore?

2.Che cos’è l’energia

termica?

3.Qual è l’unità di misura del

calore nel SI?

Sceglileparole

4.Se un corpo si trova

in un ambiente con

temperatura superiore alla

sua, il calore fluisce dal

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

all’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

è

Il calore

si misura in

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

o in . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

| C16


SEI PRONTO PER LA VERIFICA?

Verifica le tue conoscenzeLivello base

Scegliilcompletamentocorretto.

(3puntiperognirispostaesatta)

1. Ilsaleè

a una materia

b un materiale

c un fenomeno

d un corpo

PUNTI . . . . . . . /3

2. Laruggineè

a un processo fisico

b una trasformazione fisica

c un corpo

d un materiale

PUNTI . . . . . . . /3

3. Qualetraleseguentinon

èunaproprietà?

a la conducibilità elettrica

di un filo di rame

b la capacità di ossidarsi dell’argento

c lo zucchero che si mette nel caffè

d la solubilità dell’olio nella benzina

PUNTI . . . . . . . /3

4. Qualetraleseguentièuna

grandezzaintensiva?

a la massa

b il volume

c l’area

d la densità

PUNTI . . . . . . . /3

5. Nonèunagrandezzaderivata

a il peso

b il tempo

c l’energia

d la forza

PUNTI . . . . . . . /3

6. SecondoilsistemaSI,ilkgè

a l’unità di misura del peso

b una grandezza estensiva

c la misura della quantità di sostanza

d l’unità di misura della massa

PUNTI . . . . . . . /3

7. Unsistemachiuso

a scambia solo energia con l’ambiente

b scambia solo materia con l’ambiente

c scambia materia ed energia con

l’ambiente

d non scambia né materia né energia

con l’ambiente

PUNTI . . . . . . . /3

8. Ilmultiplo103corrisponde

alprefisso

a mega-

b kilo-

c giga-

d tera-

PUNTI . . . . . . . /3

9. L’oliogalleggiasull’acquaperché

a è più leggero

b è meno denso

c occupa un volume minore

d ha una massa inferiore

PUNTI . . . . . . . /3

10. Latemperaturadifusione

dell’acqua(0°C)espressain

kelvinè

a 100 K

b 0 K

c –273,15 K

d 273,15 K

PUNTI . . . . . . . /3

Sottolinea,traquelliingrassetto,

iterminicheritienicorretti.


11. La scienza che studia

le trasformazioni che non modificano

la composizione dei corpi è la fisica/

chimica.

12. Un tipo di materia dotato di

specifiche proprietà si chiama

corpo/materiale.

13. L’energia e il calore sono grandezze

fondamentali/derivate.

14. Il dinamometro è uno strumento

per misurare ilpeso/lapressione,

mentre il termometro misura il

calore/latemperatura.

PUNTI . . . . . . /10

Completalafigura.


15. Indicalagrandezzamisuratada

ognunodeiseguentistrumenti.

PUNTI . . . . . . /10

ONLINE

Vai su zte.zanichelli.it


|

Verifica le tue competenze Livello avanzato

Verifica le tue abilità Livello intermedio

Totale punti . . . . . . /100

Verifica le risposte consultando

le soluzioni in fondo al libro.

Calcola quindi il punteggio che hai

raggiunto: la prova è superata se hai

totalizzato almeno 60punti.

Completalefrasi.(2puntiperognitermineesatto)

16. Il magnetismo è un esempio di fenomeno

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . in cui la composizione dei materiali

non cambia; la combustione della benzina è un fenomeno

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . in cui varia la composizione dei

materiali.

17. Un masso in bilico su un versante possiede energia

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . , che si trasforma in energia

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . quando il masso rotola a valle.

18. L’acqua bolle a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . °C, che equivale a

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . K.

PUNTI . . . . . . /12

Scegliilcompletamentocorretto.


19. Uncubettodighiaccio(densità0,92g/cm3)del

volumedi3cm3hamassa

a 3,06 g

b 27,6 g

c 2,76 g

d 0,306 g

PUNTI . . . . . . . /4

20. Qualedeiseguenticorpihamassamaggiore?

Perrispondereconsultalatabelladelledensità.

a Un litro di olio

b Un litro di alcol etilico

c Un litro di mercurio

d Un litro di acqua

PUNTI . . . . . . . /4

21. Unagochehaunatemperaturadi60°Crispetto

aunbicchierediacquacontemperatura30°C

a contiene più calore dell’acqua

b cede calore all’acqua

c riceve calore dall’acqua

d si raffredda fino a 45 °C

PUNTI . . . . . . . /4

Rispondialledomandein5righe.


22. Qualèladifferenzatraunsistemachiuso

eunsistemaisolato?

23. Esprimilelunghezzedi0,325me325m

innotazionescientificaespiegacomehaifatto.

24. Qualèladifferenzatratemperaturaecalore?

PUNTI . . . . . . . /6

DEFINISCI

25. Perognicoppiaditermini,fornisciunadefinizione

chechiariscaledifferenzedisignificato.


a. fenomeno fisico/fenomeno chimico

b. massa/peso

c. scala Celsius/scala Kelvin

PUNTI . . . . . . . /6

SPIEGA

26. Spiegain8righeinchecosaconsiste

ilmetododellamisura.

(4puntiperlarispostaesatta)

PUNTI . . . . . . . /4

SCHEMATIZZA

27. Completalatabellaseguendo

l’esempionellaprimariga.

(2puntiperognicasellaesatta)

Termine Definizione

Massa La grandezza che esprime l’inerzia di un corpo.

Lo spazio occupato da un corpo.

Densità

La forza di gravità con cui la massa di un corpo è attratta dal corpo celeste su cui si trova.

Pressione

Energia

PUNTI . . . . . . /10

| C18


Compito di realtàA misura d’uomo

ANALIZZA I DATI

CONSULTA LE FONTI

VERIFICA LE NOTIZIE

DIVENTA L’ESPERTO

| C1

|

Osserva l’infografica e rispondi alle domande

373,15

L’acqua bolle

L’acqua ghiaccia

Temperaturadel corpoumano

212

180

140

98,6

60

32

-459,7

355,37

333,15

310,15

288,7

273,15

255,37

0

K °F

zeroassoluto

TEMPERATURA

0

iarda

piede

pollice

0,914m

3,048dm

2,54cm

LUNGHEZZA

libbra0,453

kg

PESO

pollicecubico

0,0000164m3

VOLUME

Le unità di misura nel mondoIl Sistema Internazionale e quello Consuetudinario sono i due sistemi di misurazione adottati nel mondo.

Sistema Internazionale

Quando è stato adottato il Sistema Internazionale





Stati Uniti, Liberia e Myanmar sono gli unici Paesi al mondo a non avere adottato il SI come unico o principale sistema di misurazione

nonadottato

Fonte: Enciclopedia Britannica

Consuetudinario

kelvin (K)

gradofahrenheit (°F)

metro (m)

iarda (yd)

kilogrammo (kg)

libbra (lb)

metro cubo (m3)

pollice cubico (in3)

I DATI A COLPO D’OCCHIO

1.Quale nazione ha adottato per

prima il Sistema Internazionale?

2.In quale periodo è stato adottato

il Sistema Internazionale in Italia?

Poi,vaiallafinedel

capitoloeprovaafare

ilCompitodirealtà

Grandezze e misureC1 Scarica GUARDA!

e inquadrami per guardare

i video

Metti in pratica le conoscenze

acquisite nel capitolo

e i dati presenti

nell’infografica in apertura

di capitolo per risolvere

i seguenti esercizi.

Il 20 maggio è la Giornata Mondiale della Metrologia, che

celebra l’anniversario della firma della Convenzione del

Metro del 1875. Per l’occasione, sei stati incaricato di

aggiornare il blog della tua scuola con un articolo che parla

dell’importanza di usare unità di misura condivise.

Racconta in 400 parole (al massimo) un episodio

in cui l’uso di unità di misura diverse ha creato

gravi danni. Se necessario, integra l’articolo con

fotografie, video o audio.

Analizza l’infografica A colpo d’occhio

e completa la tabella.

Cosa cambierà nella vita di tutti i giorni? Nulla, perché il

valore da assegnare a h è stato scelto proprio in modo tale

da ottenere un kilogrammo coincidente con lo standard

attuale.

Ma il nuovo standard renderà più facile costruire delle

bilance di altissima precisione. I progressi della medicina

e della tecnologia dipendono già oggi dalla possibilità

di misurare in modo estremamente preciso il dosaggio

di un farmaco sperimentale o lo spessore di uno strato

conduttore in un microchip.

Rispondi ora alle seguenti domande.

1. Com’è definito ora il kilogrammo?

2. Perché è necessario ridefinire il kilogrammo?

3. Con quale costante fisica verrà definito il kilogrammo?

4. Cambierà qualcosa nella vita quotidiana?

Leggi il brano tratto da «Come cambierà il

kilogrammo?», Aula di Scienze, 11 ottobre 2017

Fra la fine del 2018 e la fine del 2019 una delle parole più

usate in assoluto, il kilogrammo, cambierà radicalmente

di significato, eppure continuerà a funzionare allo stesso

modo di prima.

Fino a oggi, c’è un solo oggetto nell’universo che pesa

esattamente 1 kg: il kilogrammo campione (o grande K),

un cilindro equilatero di platino-iridio, di diametro

di 39 mm, conservato in una camera ad atmosfera

controllata nell’Ufficio Internazionale dei Pesi e delle

Misure di Sèvres, vicino a Parigi. Ma il grande K non è

abbastanza universale né abbastanza stabile, infatti la sua

massa è leggermente diminuita nel tempo.

La soluzione è ridefinire il kilogrammo sulla base di una

costante universale, la costante di Planck (h), che lega la

frequenza f di una radiazione elettromagnetica all’energia

E dei fotoni che la costituiscono, secondo la relazione

E = hf. L’energia di un sistema fisico è legata alla massa m

dalla relazione di Einstein E = mc2. Le attuali definizioni di

«secondo» e «metro» fissano f e c, perciò ridefinire l’unità

della massa, il kilogrammo, equivale ad assegnare un

valore esatto a h.

Per confrontare direttamente una massa macroscopica

con la costante di Planck si userà uno strumento molto

affidabile, la bilancia di Watt, che permetterà ai migliori

laboratori di tutto il mondo di creare direttamente

campioni precisi di kilogrammo. La sostituzione del

grande K con una rete internazionale di bilance di Watt

dovrebbe avvenire entro l’autunno del 2018.

Era più capiente un tomolo siciliano o uno staio

napoletano? Era più lungo un trabucco piemontese o una

canna agrimensoria toscana? Prima dell’introduzione del

Sistema Internazionale, in Italia venivano usate unità di

misura che variavano molto da zona a zona.

Ricerca in Rete le unità di misura antiche che erano

usate nella tua regione. Organizzale in una tabella,

riportando la corrispondenza con le unità di misura

del Sistema Internazionale. Poi, intervista dieci

persone che vivono nella tua provincia e chiedi loro

se conoscono le unità di misura antiche che hai

elencato. Scrivi il risultato della tua intervista nella

tua tabella.

Grandezza Unità di misura Esempi

S. Internazionale

S. Consuetudinario

Volume pollice cubico 1 L = . . . in3. . . L = 5 in3

Massa 1 kg = . . . lb . . . kg = 66 lb

metro 1 m = . . . yd . . . m = 3 yd

kelvin 0 K = . . . °F . . . K = 212 °F

Grandezze e misure - Zanichelli...consente di confrontare i risultati di altre misure. Per molte...

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