SCOVARE E COMBATTERE LE MISCONCEZIONI IN CHIMICA TFA Ordinario aa 2011-2012.
LE MISCONCEZIONI IN CHIMICA Università Degli Studi DellAquila – Tirocinio Formativo Attivo...
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Le misconcezioni IN CHIMICA
Università Degli Studi Dell’Aquila – Tirocinio Formativo AttivoDidattica della Chimica I – Dr.ssa Samantha Reale
PRESENTAZIONE
Classi A060 e A013
Giorgio ColangeliNatalia De LucaAntonello Di CrescenzoErica Di GiacomoNicoletta Di MarcoTullia Ferreri Gloria Iacovella
Campo Pericoli – Gran Sasso (AQ)
INTRODUZIONE
In inglese il termine misconception viene solitamente interpretato come
“giudizio erroneo”, “idea sbagliata”, ma anche “equivoco” o
“malinteso”.
In senso più esteso può anche significare “concezione fallace”.
La chimica è una materia scientifica e proprio per il suo elevato livello di
formalismo ed astrazione, si presta a diversi casi di misconcezioni, ovvero
di immagini mentali sbagliate derivanti da un’interpretazione personale delle
informazioni apprese oppure dalle informazioni ricevute in ambito scolastico.
DEFINIZIONE DI MISCONCEZIONE
INTRODUZIONE
Ne sono un esempio la confusione -identificazione tra i concetti di elemento e
quello di sostanza elementare.
(E. Roletto, A. Regis, M. Ghirardi; “La struttura gerarchica della chimica di bas
e”, CnS, XXVIII, n. 2, 2006)
A dispetto della buona qualità delle “lezioni”, le concezioni alternative o
misconcezioni non sono esclusivamente da imputare alla formazione
precedente dello studente, ma si creano anche sotto l’influenza
dell’insegnamento stesso.
Le misconcezioni sono dure a morire e tra queste
alcune sono proprio insegnate a scuola.
INTRODUZIONE
Durante il processo di insegnamento/apprendimento
Le conoscenze e le misconcezioni si stratificano
Senza verifica Con verifica
Le misconcezioni rimangono tali
Le misconcezioni si individuano e si
correggono
1. È necessario creare un contesto educativo in cui le conoscenze individuali (alternative, erronee, preconcette ecc.) vengano facilmente alla luce, in modo esplicito e anche indiretto (in quanto funzionale ad argomentare questioni o problemi correlati) e, infine, in modo continuativo, consapevole e sociale.
2. Solo il discente può essere l’artefice del proprio apprendimento.
Come risolvere le misconcezioni?
INTRODUZIONE
3. L’utilizzo di una didattica per domande prevede che siano gli studenti a muoversi verso la conoscenza, fin dal primo momento, quindi occorre evitare qualsiasi situazione che predisponga ad atteggiamenti di passività
4. Diretta esperienza in laboratorio: la conoscenza, parte della comprensione – competenza, non può essere comunicata solo verbalmente.
INTRODUZIONE
Prendono forma lentamente, attraverso l’esperienza diretta, in
laboratorio o nel mondo esterno
La costruzione della competenza, nelle materie scientifiche, non può avvenire per via esclusivamente formale, ma implica una interazione fra fare e pensare.
Bisogna esplicitare le esperienze e far si chetrovino un riscontro, almeno parziale, nelle cose ditutti i giorni. Si comprende perciò l'importanza del laboratorio nell'educazione scientifica
COMPRENSIONI – COMPETENZE
Posto ideale per estendere la conoscenza e modificare le
misconcezioni
ANALISI DI ALCUNE MISCONCEZIONI
È stato utilizzato un TEST, tratto dal gruppo di
chimica dell’ITIS Majorana di Grugliasco (TO)
e liberamente adattato
Il test è stato somministrato a 25 studenti di una classe III del Liceo
Scientifico “A. Bafile” dell’Aquila, ad indirizzo Scienze Applicate
Al fine di analizzare alcune tra le
più frequenti misconcezioni
Argomenti trattati
Legge della
conservazione
delle masse
Passaggi di stato
Organizzazione
spaziale atomica
nelle molecole
Reazioni chimiche
Legge di
conservazione
delle masse
Proprietà dell’acqua
Evaporazione
Fusione
Legge di
conservazione
delle masse
Diluizioni
Calore
Solubilità
ANALISI STATISTICA
Risposte errate probabilmente indotte da domande imprecise
Risposte errate a domande formulate
correttamente
11.100 mL di acqua a 25°C e 100 mL di alcol a 25°C, vengono scaldati separatamente nelle stesse identiche condizioni. Dopo 3 minuti la temperatura dell’alcol è 50°C; l’acqua invece raggiunge i 50°C 2 minuti più tardi. Quale liquido riceve più calore mentre lo riscaldiamo a 50°C?
a. L’acquab. L’alcolc. Entrambi ricevono la stessa quantità di calored. E’ impossibile dirlo dalle informazioni che possediamo
Qual’è la ragione della tua risposta alla domanda?
a. L’acqua ha un punto di ebollizione più alto dell’alcolb. L’acqua richiede più tempo, rispetto all’alcol, per cambiare la sua temperaturac. Entrambi incrementano la loro temperatura dai 25°Cd. L’alcol ha una densità e una pressione di vapore più bassae. L’alcol ha un calore specifico più alto così si riscalda prima
Cosa si evince?Gli studenti hanno risposto erroneamente alle seguenti domande:
per raggiungere la temperatura di 50°C?
12.Un sale viene aggiunto all’acqua e la miscela viene agitata con una bacchetta finchè il sale non si scioglie più. Il sale che non si scioglie viene portato via dal recipiente. Cosa accade alla concentrazione di sale in soluzione se l’acqua evapora fino a che il volume della soluzione è metà del volume originale? (Assumendo che la temperatura rimanga costante).
La concentrazione:a. Aumentab. Diminuiscec. Rimane la stessa
Qual’è la ragione della tua risposta alla domanda?
a. C’è la stessa quantità di sale in meno acqua.b. Si forma più sale solidoc. Il sale non è evaporato e rimane nella soluzioned. C’è meno acquae. Altro…………
La soluzione diventa sovrasatura e l'eccesso precipita
7. ll cerchio di sinistra mostra una “vista” di una piccolissima porzione di acqua liquida in un contenitore chiuso.
Chiave di lettura
Quale sarà la rappresentazione da scegliere tra quelle sottostanti, dopo che l’acqua è evaporata?
8. Due cubetti di ghiaccio stanno galleggiando in acqua:
Dopo che il ghiaccio sarà fuso, il livello dell’acqua sarà:a. Maggioreb. Minorec. Lo stesso
Per quale ragione?a. Il peso dell’acqua spostata è uguale al peso del ghiacciob. L’acqua è più densa nella sua forma solida (ghiaccio)c. Le molecole d’acqua spostano un volume maggiore delle molecole del ghiacciod. L’acqua che proviene dalla fusione del ghiaccio cambia il livello dell’acquae. Quando fonde il ghiaccio, le sue molecole si allargano
MISCONCEZIONI
PASSAGGI DI STATO :PASSAGGI DI STATO :
EVAPORAZIONE/EBOLLIZIONE
FUSIONE
Domanda: Il cerchio di sinistra mostra una “vista” di una
piccolissima porzione di acqua liquida in un contenitore chiuso.
Quale sarà la rappresentazione da scegliere tra quelle
sottostanti, dopo che l’acqua è evaporata?
DALLA DISAMINA DELLE RISPOSTE A QUESTA
DOMANDA È EMERSO CHE I RAGAZZI :
1. Hanno riscontrato delle difficoltà nel comprendere che nei passaggi di stato, la natura chimica della molecola non varia, mentre cambiano profondamente aspetto e caratteristiche fisiche
2. Non hanno chiara la differenza tra evaporazione ed ebollizione
L’intensità delle forze di legame che
tengono unite le particelle è molto
diversa
LA NATURA CHIMICA NEI PASSAGGI DI STATO
Nelle trasformazioni fisiche non viene mutata
la natura delle sostanze su cui si opera:
le particelle cambiano modo di aggregarsi o
di disperdersi reciprocamente, ma esse stesse non variano.
APPROCCI PER LA RISOLUZIONE DELLE MISCONCEZIONI
RIFERIMENTI DI CARATTERE
TEORICO
RISCONTRO NEL QUOTIDIANO
ESPERIENZE DI LABORATORIO
L’EVAPORAZIONE
Fenomeno che si verifica a qualsiasi
temperatura, per cui alcune particelle di
liquido provviste di energia cinetica più
elevata delle altre, e quindi dotate di
maggiore velocità, raggiungono la superficie
e, se hanno ancora energia sufficiente a
vincere le forze attrattive esercitate su di esse
dalle altre molecole, passano allo stato di
vapore.
La forza attrattiva cui è soggetta una particella in superficie è assai minore che all’interno del liquido, dove il numero
delle particelle che la circondano è almeno doppio.
Anche nel nuovo stato, non tutte le particelle in fase vapore si
muovono alla stessa velocità: quelle meno ricche di energia
cinetica permangono più a lungo in prossimità del liquido e,
muovendosi disordinatamente, ma poco velocemente, possono
sfiorarlo e venirne ricatturate a causa delle forze attrattive delle
sue particelle
VAPORE → LIQUIDO:
CONDENSAZIONE
L'evaporazione, sottraendo al liquido le particelle più ricche di energia, ne abbassa l'energia cinetica media e quindi il liquido si raffredda (es. l'evaporazione del sudore emesso dal corpo umano quando fa caldo, assorbendo calore consente di mantenere costante la temperatura corporea).
In un SISTEMA APERTO (es. in un recipiente senza coperchio o in una pozzanghera), l’evaporazione prevale sulla condensazione, prova ne è che le particelle che evaporano si disperdono nell'atmosfera e il volume del liquido diminuisce gradualmente fino a scomparire.
L’evaporazione dipende da :
NATURA CHIMICA DEL LIQUIDO
ESTENSIONE DELLA SUPERFICIE: maggiore è la superficie esposta, maggiore è l’evaporazione
TEMPERATURA: a temperature maggiori il processo è favorito
VENTILAZIONE: maggiore è la ventilazione, maggiore è l’evaporazione
… ma cosa accade in un sistema chiuso ?
In un SISTEMA CHIUSO (es. un recipiente munito di coperchio)
le particelle di vapore non possono diffondere,
cosicché la pressione che esse esercitano sulle pareti del
recipiente e sul liquido stesso aumenta, finché si stabilisce
un EQUILIBRIO DINAMICO tra il numero di particelle che nell'unità
di tempo passano allo stato di vapore e il numero di particelle di
vapore che nell'unità di tempo collidono con la superficie del
liquido, perdono energia e ritornano nel liquido
(condensazione) a causa delle forze attrattive delle molecole del liquido.
LIQUIDO ↔VAPORE
SE IL RECIPIENTE È APERTO, L’EQUILIBRIO NON VIENE MAI
RAGGIUNTO E IL LIQUIDO EVAPORA
SE IL RECIPIENTE È APERTO, L’EQUILIBRIO NON VIENE MAI
RAGGIUNTO E IL LIQUIDO EVAPORA
SE IL RECIPIENTE È CHIUSO, LA PRESSIONE DEL VAPORE
AUMENTA FINO AD ARRIVARE AL VALORE DI EQUILIBRIO
SE IL RECIPIENTE È CHIUSO, LA PRESSIONE DEL VAPORE
AUMENTA FINO AD ARRIVARE AL VALORE DI EQUILIBRIO
La pressione parziale esercitata dal vapore in condizioni di equilibrio con il suo liquido (vapore saturo) è denominata TENSIONE DI VAPORE.
La tensione di vapore è una proprietà intrinseca di ogni liquido.
Lo stato di equilibrio è una funzione di stato: il suo valore è indipendente dal volume del liquido, dipende, invece, dalla natura chimica del liquido ed in particolar modo dalla temperatura alla quale il liquido si trova.
Al crescere della temperatura aumenta l’energia cinetica molecolare e quindi la tendenza delle
molecole a sfuggire dal liquido. La tensione di vapore aumenta quindi
all’aumentare della temperatura
LIQUIDO TENSIONE DI VAPORE (mmHg) a 20°C
Mercurio 0,0012
Acqua 17,5
Etanolo 43,9
Benzene 74
Bromo 75
Etere 442
TEMPERATURA (°C)
TENSIONE DI VAPORE (mmHg) di :
Acqua Etanolo Benzene
0 4,6 12,2 27
20 17,5 43,9 74
40 55,3 136,3 182
60 149,4 352,7 389
100 760 1693 1360
L’EBOLLIZIONE
Operando in un recipiente aperto, soggetto quindi alla
pressione atmosferica, se riscaldiamo un liquido, la sua tensione di
vapore aumenterà gradualmente: quando la tensione di vapore
eguaglierà la pressione atmosferica il liquido bollirà.
L'ebollizione è il passaggio tumultuoso di un liquido a
vapore che interessa tutta la massa del liquido
La temperatura alla quale ciò avviene è detta PUNTO DI EBOLLIZIONE ed è caratteristica per ogni liquido puro a una data pressione. Il punto di ebollizione aumenta all'aumentare della pressione e diminuisce al diminuire di essa.
La somministrazione di calore ad un liquido che si trovi al suo punto di ebollizione non si evidenzia in un ulteriore aumento della sua temperatura, ma fornisce al liquido l'energia necessaria per la sua trasformazione in vapore.
Durante l’ebollizione…
A LIVELLO MACROSCOPICO: si osserva un movimento tumultuoso che interessa tutto il liquido a disposizione.
A LIVELLO MICROSCOPICO: si ha la rottura delle interazioni esistenti tra le singole particelle di acqua dello stato liquido, la loro liberazione ed il loro passaggio allo stato gassoso: si forma così vapore d’acqua.
La tensione di vapore ed il punto di ebollizione sono importanti proprietà dei liquidi.
Queste proprietà dipendono dal tipo di interazioni presenti tra le particelle di un liquido, denominate forze intermolecolari, si tratta in genere di deboli forze attrattive.
TIPO DI INTERAZIONEENERGIA APPROSSIMATIVA
(kJ/mol)
Van der Waals (London, dipolo - dipolo)0,1 – 10
Legame idrogeno10 - 40
FORZE di LONDON : forze di natura elettrostatica che si stabiliscono fra molecole non polari
FORZE DIPOLO – DIPOLO: forze di natura elettrostatica che si stabiliscono fra le molecole polari
PentanoTeb= 36°C
LEGAMI A IDROGENO: interazioni che si instaurano tra un atomo di idrogeno che si trova tra due atomi piccoli e fortemente elettronegativi, dotati di un doppietto elettronico di non legame, specificamente azoto, ossigeno e fluoro.
LIQUIDO TENSIONE DI VAPORE (mmHg) a 20°C
Mercurio 0,0012
Acqua 17,5
Etanolo 43,9
Benzene 74
Bromo 75
Etere 442
LIQUIDO TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE (°C)
Mercurio 356,7
Acqua 100
Etanolo 78,5
Benzene 80
Etere 35
ESPERIENZE DI LABORATORIO
EVAPORAZIONE ed EBOLLIZIONE
MATERIALEOCCORRENTE
Fornello, treppiede, becker, acqua, termometro
ESECUZIONE Si pone su un fornello acceso un becker contenente acqua. Rilevando la temperatura, si osserva che aumenta fino a raggiungere 100°C. A questa temperatura si formano all’interno della massa dell’acqua delle grosse bolle che tumultuosamente vengono in superficie: l’acqua bolle. Si osserva anche il formarsi di vapore. La temperatura rimane costante a 100°C fino a quando tutta l’acqua non è evaporata.
CONCLUSIONE L’acqua riscaldata dal fornello passa allo stato di vapore. Durante l’ebollizione la temperatura rimane costante a 100°C perché il calore che il fornello continua a fornire, viene assorbito dalle molecole per vincere la forza di coesione che le tiene unite allo stato liquido.
MATERIALEOCCORRENTE
Piatto di plastica, bicchiere di plastica, bottiglietta di plastica, acqua
ESECUZIONE Si riempiono con la stessa quantità di acqua la bottiglietta, il bicchiere e il piatto. Si segna il livellodell'acqua nei tre recipienti e si osserva nell’arco didue settimane cosa accade.
OSSERVAZIONE Dopo tre giorni in aula a temperatura ambientel’acqua nel piatto è evaporata del tutto. Dopo circa due settimane è evaporata l’acqua nel bicchiere. Nella bottiglia c’è ancora un pò d’acqua, perché di quella che evapora una parte si condensa sulle pareti della bottiglia e ricade al suo interno.
CONCLUSIONE Nel piatto la superficie esposta è maggiore e quindi l'evaporazione è più veloce.
SUPERFICIE ED EVAPORAZIONE
EVAPORAZIONE E CALORE
MATERIALEOCCORRENTE
Etere, termometro
ESECUZIONE (1) Si versa sul dorso della mano dell’etere. Via via che l’etere evapora, si avverte una sensazione di freddo.
ESECUZIONE (2) Si bagna il bulbo del termometro con dell’etere e lo si lascia evaporare. Si osserva una diminuzione di temperatura.
CONCLUSIONE Con l’evaporazione si ha una diminuzione di temperatura perché il calore viene assorbito dalle molecole che devono vincere la forza di coesione per passare allo stato di vapore.
EVAPORAZIONE, CALORE E
VENTILAZIONE
MATERIALEOCCORRENTE
Carta assorbente, acqua, ventaglio, fornello
ESECUZIONE Si prendono tre foglietti di carta assorbente e li si bagna nell’acqua. Uno viene posto sul tavolo, al secondo viene fatto del vento con un ventaglio ed il terzo viene avvicinato alla fiamma del fornello. Dopo un po’ di tempo il primo foglietto è bagnato come prima, il secondo è ancora umido ed il terzo quasi asciutto.
CONCLUSIONE L’evaporazione dell’acqua è favorita ed accelerata dalla presenza di ventilazione e di una fonte di calore.
L’EVAPORAZIONE ED IL CICLO DELL’ACQUA
L'evaporazione dai mari è il modo principale in cui l'acqua si muove verso l'atmosfera.
La grande superficie dei mari (70% della superficie terrestre) rende possibile
l'evaporazione in grande scala. A livello globale, la quantità di acqua che evapora è circa
uguale a quella che ritorna sulla Terra come precipitazione. Sui mari, l'evaporazione
supera le precipitazioni, mentre sulle terre emerse le precipitazioni superano
l'evaporazione. La maggior parte dell'acqua che evapora dai mari ritorna ad essi come
precipitazione. Solo circa il 10% dell'acqua evaporata dai mari è trasportata sulla
terraferma e vi precipita. Una volta evaporata, una molecola d'acqua permane, in media,
per circa 10 giorni nell'atmosfera.
Video: http://www.youtube.com/watch?v=0_c0ZzZfC8c
Perché il mare è salato?
L'acqua del mare evapora per effetto del calore
ma lascia nel mare i suoi sali. È per questo motivo che
l'acqua dei mari più chiusi,come il Mar Rosso e
il Mare Mediterraneo, sono più salati.
Le maggiori concentrazioni di sali si registrano
nel Mar Morto che contiene circa
300 grammi di sale per litro, 8 volte quella degli oceani!
Il Mar Morto è in realtà un lago. In questa regione
il clima è desertico e l'evaporazione
molto intensa. A causa dell'elevatissima salinità il Mar Morto
non può essere abitato da pesci e alghe.
MISCONCEZIONI
8) Due cubetti di ghiaccio stanno galleggiando in acqua:
Dopo che il ghiaccio sarà fuso, il livello dell’acqua sarà:a. maggioreb. minorec. lo stesso
Per quale ragione?a. Il peso dell’acqua spostata è uguale al peso del ghiaccio.b. L’acqua è più densa nella sua forma solida (ghiaccio).c. Le molecole d’acqua spostano un volume maggiore delle molecole del ghiaccio.d. L’acqua che proviene dalla fusione del ghiaccio cambia il livello dell’acqua.e. Quando fonde il ghiaccio, le sue molecole si allargano.
DALLA DISAMINA DELLE RISPOSTE A QUESTA DOMANDA È EMERSO CHE I RAGAZZI :
1. Non hanno chiara la relazione tra massa, volume e densità:• L’acqua aumenta di volume allo stato solido• La densità del ghiaccio è minore di quella
dell’acqua.
2. Non hanno chiaro il concetto della spinta di Archimede.
ESPERIENZA DI LABORATORIO
E’ possibile effettuare un semplice esperimento per correggere la misconcezione.
rame acqua ghiaccio
Materiale occorrente: - 3 contenitori uguali contenenti lo stesso volume di acqua;- 3 volumi uguali di rame, acqua, ghiaccio
rame acqua ghiaccio
Quando rame, acqua e ghiaccio vengono aggiunti ai 3 contenitori il livello dell’acqua sale: è lo stesso nel caso del rame e dell’acqua, è minore nel
caso del ghiaccio.
Dopo la fusione del ghiaccio, il livello raggiunto precedentemente non varia e risulta inferiore a quello dei due altri contenitori.
ESPERIENZA DI LABORATORIO
Quando il ghiaccio viene introdotto nel contenitore si produce un innalzamento del livello dell’acqua:
La fusione del ghiaccio, aggiungendo acqua al liquido, dovrebbe produrre un nuovo aumento nel
livello dell’acqua, ma questo non succede:
perché?
ESPERIENZA DI LABORATORIO
La fusione della parte emersa genera acqua che compensa con il suo volume quello derivato dalla diminuzione dovuta alla fusione
del ghiaccio immerso: quindi il livello finale risulta invariato rispetto a quello iniziale!
…perché il volume di acqua che deriva dalla fusione del ghiaccio immerso risulta inferiore a quello del ghiaccio.
ESPERIENZA DI LABORATORIO
Il ghiaccio ha densità minore di quella dell’acqua, per cui volumi uguali
presentano masse diverse.
Volumi uguali
Masse diverse
Il volume di acqua derivato dalla fusione non cambia il contenuto di acqua nel contenitore.
…perché?
Ghiaccio Acqua
ESPERIENZA DI LABORATORIO
massa = densità * volume
• densità del ghiaccio = 0,92 g/cm3
• densità dell’acqua = 0,99 g/cm3
densità = massa / volume
volume = massa / densità
• Quanto ‘’pesa’’ 1 litro di acqua? • Quanto “pesa” 1 litro di ghiaccio?
ma= 1000 cm3 * 1 g/cm3 = 1000 g
1 litro = 1 dm3 = 1000 cm3
mg= 1000 cm3 * 0.9 g/cm3 = 900 g
1 litro = 1 dm3 = 1000 cm3
VOLUMI UGUALI
MASSE DIVERSE
RELAZIONE TRA MASSA, VOLUME, DENSITA’
Il fenomeno è legato alla struttura chimica della molecola d’acqua. Durante la solidificazione, si stabilisce un preciso ‘reticolo cristallino’ nel quale ogni molecola è collegata da legami idrogeno con altre quattro, realizzando così una simmetria esagonale tipica, per esempio, nei cristalli di neve.
Perché il ghiaccio galleggia sull’acqua?
STATO SOLIDOSTATO LIQUIDO
L’ACQUA: IL CASO ANOMALO INTORNO A NOI
O H H
O H H
O H H
O H H
O H
H
O H
H
O H
H
O H H
Non si tratta certamente dell’unico caso conosciuto, ma sono veramente poche le sostanze chimiche che come l’acqua, mostrano una densità dello stato solido inferiore a quella dello stato liquido.
Con questa struttura tra le molecole si formano ampi spazi vuoti che rendono il ghiaccio meno denso dell’acqua liquida:
pertanto il ghiaccio è più leggero e può galleggiare sull’acqua!
Quando la temperatura raggiunge i 4°C la densità dell’acqua raggiunge il valore massimo di 1 g/cm3.
L’ACQUA: IL CASO ANOMALO INTORNO A NOI
Un iceberg è un’enorme massa di ghiaccio che galleggia sull’acqua, ovvero un solido che galleggia sul suo liquido. Generalmente accade proprio il contrario! Le sostanze allo stato solido, infatti, sono più dense che nello stato liquido, ma se così fosse il ghiaccio non galleggerebbe, scenderebbe sul fondo delle acque si accumulerebbe estendendosi sempre di più fino a rendere gelata l’intera massa degli oceani e dei mari impedendo così la vita.
Il livello del mare non cambia se il ghiaccio marino fonde o l’acqua
diventa ghiaccio: l’acqua congelando aumenta il suo volume, ma solo una parte di questo rimane
immersa e quindi non modifica il livello iniziale.
CURIOSITA’…
Il principio di Archimede
”Ogni oggetto immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del volume di fluido
spostato dall’oggetto”
Immergendo un oggetto di un materiale qualsiasi in acqua,
l’oggetto immerso farà salire il livello dell’acqua nel contenitore, ovvero
l’oggetto occuperà lo spazio precedentemente occupato
dall’acqua.
Quindi viene spostato un volume di acqua equivalente al volume
dell’oggetto.
Volume liquido spostato = Volume corpo
Peso liquido spostato = mliquido∙ g = dliquido ∙ Vliquido∙ g = dliquido∙ Vcorpo∙ g
Il principio di Archimede
La spinta di ArchimedeObiettivo: individuare le grandezze dalle quali dipende la spinta di Archimede.
Materiale occorrente Sostanze
Dinamometro; cilindro graduato; alzata di metallo; asta; provette con pesetti; cilindri graduati contenenti gasolio, benzina, olio, acqua; oggetti di forme diverse e uguale volume; cilindro graduato; solidi di legno tutti della stessa sostanza e di volume diverso.
Acqua, alcol, olio, gasolio, benzina
L’esperimento viene condotto in più fasi:
Fase 1. Scoprire se la spinta di Archimede dipende dal peso dell’oggetto
• Immergere le tre provette con quantità di pesi diversi all’interno del cilindro e misurare con il dinamometro il loro peso in acqua.
• Misurare il loro peso in aria e calcolare la spinta di Archimede.
ESPERIENZA DI LABORATORIO
Fase 2. Il peso specifico influenza la spinta di Archimede?
• Misurare il peso in aria degli oggetti nei singoli fluidi e calcolare la spinta
Peso in aria Spinta in acqua
Peso in alcol
Spinta in alcol
Peso in olio
Spinta in olio
Fase 3. La forma dell’oggetto influenza la spinta di Archimede?
• Misurare il peso degli oggetti in aria e in acqua e calcolare la spinta di Archimede.
Peso in aria
Peso in acqua
Spinta
Forma 1
Forma 2
ESPERIENZA DI LABORATORIO
Interpretazione dei dati: la spinta di Archimede è una forza esercitata dal fluido. Non è determinata dalle proprietà
dell’oggetto, eccetto che per la quantità di fluido spostato dall’oggetto.
Fase 4. La spinta di Archimede dipende dal volume?
• Pesare i solidi che differiscono solo per il volume sia in acqua che in aria
Volume Peso in aria
Peso in acqua
Spinta
ESPERIENZA DI LABORATORIO
Quindi, se diversi oggetti di differenti densità ma con lo stesso volume sono immersi in un fluido, essi saranno sottoposti alla stessa spinta di Archimede. Sia l’affondamento che il galleggiamento dipendono dal
rapporto tra la spinta di Archimede e il loro peso.
CONCLUSIONI
VIDEO SULLE PROPRIETÀ CHIMICHE E FISICHE DELL’ACQUA:
http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=2GUt6QlNbWU#t=58s