METODO SPERIMENTALE-Osservare un fenomeno

-Formulare una domanda che elabora una ipotesi

- Verificare l’ipotesi tramite esperimenti

Osserviamo un fenomeno: Metto una candela su un piatto con un liquido

coloratoAccendo la candela e la copro con un becherOsservo …La candela dopo un’ po’ si spegne e l’acqua

sale di livello.

PERCHE’ ?

Tante domande:Quando accendiamo la candela chi è che

brucia? Lo stoppino? La cera?Che cos’è la fiamma?Perché la fiamma si spegne?Perché il livello dell’acqua sale?

Fai tu delle ipotesi ….Brucia ossigeno … (si, ma basta a giustificare

il livello dell’acqua?)Quale altra motivazione? Potrebbe essersi

prodotta altra acqua e da dove è uscita?

IpotesiA bruciare è la cera che è composta da

sostanze “che bruciano” ….La fiamma è ….Il livello dell’acqua sale …

Riepiloghiamo e troviamo le risposte

Candela :- La candela è di forma cilindrica con

un diametro di circa 1,5 cm e una lunghezza di circa 8 cm.

- Essa è fatta di un solido bianco e traslucido di odore poco pronunciato e privo di sapore.

- può essere scalfita con un’unghia e presenta uno stoppino che corre lungo l’asse centrale da cima a fondo

- Lo stoppino, un intreccio di fili di fibra, sporge per circa un centimetro oltre la cima della candela.

Lo stoppinoDalla base della fiamma, fino alla propria

estremità, lo stoppino è nero ed ha l’apparenza di essere bruciacchiato. Solo la punta estrema è incandescente.

La fiamma:- emana calore. - Tenendo un dito a mezzo centimetro dal

fuoco, il calore diventa insopportabile.- In cima la candela è liquida e il liquido

ristagna in una fossetta regolare. - Inclinando la candela si vede che la fiamma si

dirige sempre verso l’alto.

Esperimento 1Perché in un recipiente chiuso la candela si spegne?

Sistemiamo una candela accesa all’interno di un becher riempito di acqua per due terzi del suo volume. Capovolgiamo ora su di esso una beuta nel modo mostrato

Si noterà che la candela si spenge e l’acqua sale all’interno della beuta fino ad occupare circa un quinto del volume (20%) dell’aria presente all’inizio dell’esperimento

La candela si spegne perché: manca ossigenoL’ossigeno presente nella beuta viene

“consumato” dalla fiamma.E’ avvenuta una “Reazione”:

C + O2 = CO2La cera è ricca di carbonio che reagisce con l’ossigeno a formare CO2.

Confermiamo l’ipotesi con un esperimento sui tempi di spegnimentoa) Accendi la candela, coprila con una beuta, e

misura il tempo t1 necessario affinché si spenga.

Ripeti l’operazione 3 volte e fai la media dei tempi.

b) Accendi la candela, coprila con un becher (volume maggiore della beuta) e misura il tempo t2 necessario affinché si spenga.

Ripeti tre volte e fai la media.CONFRONTA I TEMPI t1 E t2. COSA

DEDUCI?

Perché l’acqua è salita?IPOTESI:a) L’acqua occupa lo spazio che prima occupava

l’ossigeno?b) L’acqua occupa lo spazio che prima occupava

il gas caldo “dilatato”?c) L’acqua è aumentata?

L’acqua sale perché manca dell’aria e/o si è formata altra acqua.L’acqua occupa lo spazio del gas (fumo)

che raffreddandosi si riduce di volume.Inoltre l’acqua aumenta di volume..

Vedi prossimo esperimento 2

Esperimento 2: dimostrare che l’acqua aumentaFare aderire sul fondo di un becher un pezzo di

carta da filtro imbevuto di una soluzione di cloruro di cobalto lasciata poi seccare

Il cloruro di cobalto, CoCl2 è azzurro se anidro, rosa se idrato (Si può usare quindi come indicatore della presenza di umidità nell’aria).

Capovolto quindi il becher sulla candela accesa, dopo qualche minuto si nota che la carta da filtro da azzurra diventa rosa, il che dimostra che la combustione della candela sviluppa umidità.

Cosa alimenta la fiamma?

Accendiamo ora la candela e lasciamola bruciare per qualche secondo. Accendiamo quindi un fiammifero e teniamolo in mano mentre spegniamo la candela con un soffio energico.

Avviciniamo ora il fiammifero acceso a circa 2 centimetri dalla candela nella colonna di fumo che si sprigiona dallo stoppino.

Si noterà che la candela si riaccende senza che la fiamma abbia toccato lo stoppino.

Strati della fiammaLa zona più esterna della fiamma come la

base è ancora poco luminosa ma molto calda perché in quel punto il gas di candela brucia a contatto con l’ossigeno dell’aria.

La zona mediana infine è la zona più luminosa perché in essa vi sono particelle incombuste ma roventi di carbonio mentre ciò che brucia è l’idrogeno.

ConclusioniConcludiamo facendo presente che le

sostanze che bruciano (candela, petrolio, alcol, legno, zucchero) sono fatte dei combustibili carbonio e idrogeno mentre il comburente, ossia la sostanza che garantisce la combustione, è l’ossigeno.

Quali altri combustibili?Alcol e benzina: bruciano perché sono fatti di

composti chimici simili a quelli presenti nella candela.

Il legno e la carta sono fatti anch’essi dello stesso materiale.

Zucchero.

Zucchero: ottimo combustibile!Prendiamo quindi una zolletta di zucchero e

sistemiamoci sopra un po‘ di cenere di sigaretta che fungerà da stoppino.

Avviciniamo quindi una fiamma e osserviamo lo zucchero bruciare anche dopo che si è allontanata la fiamma che è servita da innesco.

Lo zucchero normalmente non brucia, ma è un ottimo combustibile(fonte di energia) per l’atleta, il quale si avvale di essa soprattutto durante lo svolgimento di attività fisica.

Domande?Per produrre una fiamma più grande è

necessario disporre di una candela di diametro maggiore oppure la grandezza della fiamma dipende dalla grossezza dello stoppino?

Di che cosa è fatta la candela? Sicuramente di idrogeno, il quale combinandosi con l’ossigeno dell’aria produce acqua. Gli esperimenti hanno messo in luce la presenza di acqua in seguito alla combustione e il consumo di ossigeno sottratto all’aria …