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Tiziana Segalini Liceo Ariosto-Spallanzani di Reggio Emilia
“Le mani sul laboratorio”Corso di aggiornamento per insegnanti
Modena, 9 dicembre 2008
Modulo di raccordo tra la meccanica e la termodinamica
Facilità di reperire il materiale
Piena padronanza dell’attività da parte dei ragazzi
Collegamenti con la vita quotidiana
Spunti teorici non banali (natura del calore, transizioni di fase, la termodinamica delle miscele, modi di propagazione del calore, variabili microscopiche e macroscopiche)
Un ringraziamento alla 4G del Liceo Spallanzani che
ha provato tutte le esperienze di questa unità e che ha fornito
parecchio del materiale di questa presentazione.
Fornelletti elettrici.Acqua distillata, becker in pyrex, cilindro graduato, bilancina digitale.Calorimetro, campioncini di metallo, forbici e spago. Termometro da 0 a 100°C. Termometro con portata fino a -30 °C per la miscela frigorifera, cubetti di ghiaccio naftalina, paraffina.
Quale temperatura segna
il termometro?
La temperatura segnata dal termometro è la sua cioè l’unica misura che abbiamo dell’energia delle sue molecole
Termostato caldo
calore
calore
Variazione dell’energia cinetica
Variazione di T
Cambiamento di stato
T costante
Esperienza sul grafico di riscaldamento di due quantità della stessa sostanza:
potenza termica costante,
diversa variazione di temperatura T/t ,
capacità e calore specifico,
cambiamento di stato = temperatura costante .
t(min)
T(°C)
T0=35°C
TF =100°C
t=0,06 °C/s
t=0,12 °C/s
Il grafico di riscaldamento
Il grafico di riscaldamento è una buona occasione per mostrare che• il calore trasferito sia costante e •anche la variazione della temperatura nell’intervallo di tempo,•la pendenza del grafico è costante e inversamente proporzionale alla capacità termica del corpo, • quindi massa e variazione di temperatura sono inversamente proporzionali .
Possiamo quindi giustificare la formula per il calore:
Q = cs mdove cs è il calore specifico della sostanza.
•Fusione ed ebollizione dell’acqua •Fusione di un sostanza tra 0 e 100 °C (sodio tiosolfato, naftalina, paraffina,…vedi lista )•Miscela frigorifera e punto eutettico
Il punto eutettico della miscela acqua -sale
Il diagramma di fase della granita, ovvero come ghiaccia una soluzione di acqua e zucchero
Le 6 fasi del cioccolato
(dalla rubrica di Bressanini su “Le scienze”)
Determinare l’equivalente in acqua del calorimetro è un ‘esperienza da ripetere più volte.
Soprattutto per rendersi conto che la variabilità del risultato è altissima.
X
X TTe
TeTmTeTmm
2211
Per trovare l’equivalente in acqua del calorimetro si usa la nota formula
e conviene utilizzare •masse uguali di acqua per ......•temperature iniziali dell’acqua da
miscelare….
È un’esperienza classica, semplice ma significativa.
Accorgimenti per ottenere buoni risultati: •Non perdere calore per strada!•Campioncini di una certa massa!
TeTm
TTecmmc
metmet
iOHcalmet
21
Dato che per trovare il calore specifico si confrontano le variazioni di temperatura del
campione e dell’acqua nel calorimetro,
occorre diminuire l’incertezza su queste misure: come?
Accorgimenti per ottenere buoni risultati: •Non perdere calore per strada!•Fatelo sciogliere tutto!
Cosa bisogna misurare bene per ottenere un valore affidabile del calore latente di
fusione?
la misura più critica è l’abbassamento di temperatura dell’acqua: perciò….
gh
egheOHOHFUS m
TmTTcm )0()( 122
Ci sono ricadute didattiche ?
C’è stato un miglioramento della comprensione degli argomenti?
C’è stato un miglioramento dell’approccio critico degli studenti all’esperienza e alla misura?
Bibliografia: 1. “Il diagramma di fase della granita”, D Bressanini,
“Le scienze” settembre 2008; 2.“Tutte le forme del cioccolato”, D.Bressanin,
“Le scienze” aprile 2008; 3.“Fisica”, A. De Marco, R. Leso, Poseidonia.4.Wikipedia, per ricerche sulle varie sostanze da fondere e sul punto eutettico