Presentazione del lavoro Si possono svolgere alcuni esperimenti utilizzando principalmente palloncini (quelli per le bombe ad acqua o per le feste) per comprendere alcune leggi della fisica e della chimica.

Verifiche sperimentali svolte:

•calcolo della pressione e del peso specifico dell’aria;

•dilatazione termica dell’aria;

•campana pneumatica;

•produzione di anidride carbonica;

•la legge di Lavoisier;

•velocità di reazione chimica.

Calcolo della pressione dell’ariaQuesto strumento si chiama manometro ad aria libera e l’abbiamo utilizzato per misurare la pressione dell’aria contenuta in un palloncino gonfio. Nel tubo ad U è stata versata acqua colorata. Si noti (nella figura a sinistra) che il liquido è allo stesso livello dei due tubicini (livello 0 del quadrante).

Si gonfia leggermente il palloncino e lo si inserisce nel beccuccio laterale del manometro. Il livello del liquido si abbassa da una parte e si alza dall’altra a causa della pressione dell’aria fuoriuscita dal palloncino.

Il valore della pressione in grammi corrisponde al dislivello espresso in centimetri tra i due livelli del liquido del manometro.

Calcolo del peso specifico dell’ariaSi misura il peso dell’aria contenuta nel palloncino (P) con una bilancia elettronica facendo la differenza tra peso del palloncino gonfio (destra) e peso di quello sgonfio (sinistra). Si misura il volume (V) (in basso) del palloncino gonfio immergendolo nell’acqua e calcolando la quantità raccolta di questa nel contenitore graduato (principio di Archimede). Il rapporto P/V è il peso specifico

Dilatazione termica dell’aria

Si inserisce un palloncino sgonfio sull’estremità di una provetta la quale è sorretta da una pinza di legno.

Si posiziona la provetta su una fonte di calore (candela o bruciatore ad alcol). Dopo qualche minuto il palloncino si gonfia perché l’aria contenuta nella provetta, riscaldandosi, si dilata riversandosi all’interno del palloncino.

Campana pneumatica

E’ una campana di vetro, che poggia su un piatto, collegato con un tubicino di gomma ad una pompa aspirante (una specie di grande siringa di ferro munita di due valvole che servono ad aspirare o ad immettere l’aria all’interno della campana). L’esperimento consiste nel posizionare sotto la campana un palloncino leggermente gonfio e nel creare il vuoto nella campana. Si potrà osservare che il palloncino si gonfierà notevolmente sollevandosi. Ciò si spiega perché l’aria del palloncino si dilata, gonfiandolo, a causa della depressione che si è venuta a creare all’interno della campana.

Produzione di anidride carbonicaAttrezzature adoperate:

(foto accanto partendo da sinistra) bicarbonato di sodio, cilindro graduato, palloncino e aceto.

Fasi dell’esperimento

Si versa prima il bicarbonato di sodio e poi l’aceto nel cilindro graduato.

Subito dopo aver versato l’aceto si inserisce all’estremità del cilindro graduato il palloncino che in pochi secondi si gonfierà per l’effetto dell’anidride carbonica prodotta dalla reazione chimica.

Legge di LavoisierAttrezzature adoperate: (foto accanto partendo da sinistra) aceto, bicarbonato, bilancia elettronica, misurino, beuta, palloncino e cilindro graduato.

Si pesano con la bilancia il misurino con 10mg di bicarbonato, la beuta contenente 50 ml di aceto ed il palloncino sgonfio (in totale 120g). Si procede poi (come nell’esperimento precedente) a far reagire l’aceto e il bicarbonato ed a inserire velocemente il palloncino sulla beuta. Si controlla il peso e si nota che è identico al precedente come è mostrato nelle due foto accanto. Questa è la legge di Lavoisier, ossia il peso dei reagenti è uguale a quello dei prodotti ottenuti in una reazione chimica.

La velocità di una reazione chimicaAttrezzature adoperate:

cilindro graduato, bicarbonato di sodio, aceto, cronometro, tre matracci e tre palloncini.

Si versano nel primo matraccio (il primo a destra nella foto accanto) 100ml di aceto, nel secondo 50 ml di aceto e 50 ml di acqua, e nel terzo 5ml di aceto e 95 di acqua. Poi in ciascun matraccio si aggiungono 10g di bicarbonato e si inseriscono i tre palloncini. Al diminuire della concentrazione dell’aceto la velocità di reazione diminuisce quantitativamente (i palloncini sono l’uno meno gonfio dell’altro) e nel tempo(questo lo si misura con il cronometro).

La velocità di una reazione chimicaAttrezzature adoperate:

cilindro graduato, bicarbonato di sodio, aceto, cronometro, tre matracci e tre palloncini.

Si versano nel primo matraccio (il primo a destra nella foto accanto) 100ml di aceto, nel secondo 50 ml di aceto e 50 ml di acqua, e nel terzo 5ml di aceto e 95 di acqua. Poi in ciascun matraccio si aggiungono 10g di bicarbonato e si inseriscono i tre palloncini. Al diminuire della concentrazione dell’aceto la velocità di reazione diminuisce quantitativamente (i palloncini sono l’uno meno gonfio dell’altro) e nel tempo(questo lo si misura con il cronometro).