ebook su temperatura e calore

MODULI DIDATTICI E CURRICOLO DI SCIENZE IN TERZA MEDIA

4° MACROSEZIONE Energia e Società

MODULO D Temperatura e Calore AUTRICE

Annarita Ruberto

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NATURA, SIGNIFICATIVITA' E FUNZIONALITA' DIDATTICA DEI SEGMENTI DISCIPLINARI INDIVIDUATI ALL'INTERNO DELLA 4^ MACROSEZIONE

LA 4^ MACROSEZIONE: "Energia e Società" I SEGMENTI DISCIPLINARI INERENTI: 

Modulo D: " Temperatura e Calore"

1° Sottomodulo:" Il calore come forma di energia".

2° Sottomodulo: " Diversa natura delle grandezze fisiche : calore e temperatura".

3° Sottomodulo: " Esperienze sulla dilatazione termica dei corpi solidi, liquidi e aeriformi".

4° Sottomodulo: " Esperienze sulla propagazione del calore nei diversi mezzi fisici".  NATURA I segmenti disciplinari individuati si configurano, all'interno della macrosezione, come un insieme basilare di acquisizioni formative e cognitive che si intende proporre ai ragazzi secondo una logica costruttivista, partendo dalle loro preconoscenze per giungere gradualmente alla comprensione dei significati e alla successiva concettualizzazione, attraverso esperimenti, modelli, schemi, mappe concettuali, problematizzazione delle situazioni, attività di progettazione, ragionamenti - tipo, discussioni in gruppo ristretto e allargato, approfondimenti su manuali, riviste scientifiche e Internet,  SIGNIFICATIVITA' I contenuti *distillati* si ritengono particolarmente significativi in quanto avviano gli alunni ad una osservazione/riflessione sulla natura del calore come forma di scambio di energia, in riferimento al sistema uomo e alla complessità delle sue interazioni con la società Si studieranno , pertanto, in modo qualitativo e semiquantitativo la diversa natura delle grandezze fisiche calore e temperatura anche alla luce del modello microscopico della materia; si osserveranno le diverse modalità della dilatazione dei corpi, nei tre fondamentali stati di aggregazione fisica, e la propagazione del calore nei vari mezzi fisici in modo che gli allievi acquisiscano conoscenze indispensabili per poter affrontare, in seguito, esperimenti quantitativi gradualmente adeguati alle loro accresciute capacità di astrazione e di formalizzazione della realtà indagata.  FUNZIONALITA' DIDATTICA La strutturazione del Modulo D, nei quattro sottomoduli individuati, intende realizzare un segmento omogeneo ed unitario di contenuti, organizzato secondo una logica evidente di gerarchizzazione di questi rispetto al grado di http://scientificando.splinder.com

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difficoltà nella loro comprensione, al fine di essere di "servizio" rispetto alle competenze che il modulo intende sollecitare.

Si propone, inoltre, di essere didatticamente funzionale all'acquisizione, da parte degli alunni, di un codice linguistico specifico di base, al riconoscimento e alla selezione dei fenomeni oggetto d'indagine, al ragionamento reticolare semplificato.

Il Modulo D, quindi, vuole essere un modulo di base, ma con caratteristiche di approfondimento e di avanzamento delle questioni trattate , che, selezionando contenuti essenziali, privilegia una forte solidità dei nessi concettuali fra questi, privandoli di quanto risulta ridondante e sterilmente ripetitivo, oltre che meccanicamente applicativo, contribuendo a sviluppare negli alunni una rete concettuale di significati, indispensabile tanto per l'approfondimento nel livello scolare successivo quanto per l'orientamento e l'inserimento nel mondo del lavoro alla fine dell'obbligo scolastico.

TEMPI DI SVOLGIMENTO: dieci settimane complessive (dal 22/03/2002 al 31/05/2002) rispetto alle otto previste in fase di progettazione, per due ore settimanali.

1° sottomodulo due settimane ( 22/03 - 5/04/2002) 2° sottomodulo due settimane (12/04 - 19/04/2002) 3° sottomodulo due settimane (26/04 - 3/05/2002) 4° sottomodulo quattro settimane (10 - 17 - 24 - 31/05/2002) I tempi fissati sono stati osservati con una certa rigorosità, nel rispetto di una ragionevole flessibilità dovuta alle variabili intervenute durante la sperimentazione del modulo.

PREREQUISITI( necessari ad affrontare il modulo D) 1. Saper utilizzare oggetti e strumenti in maniera funzionale al loro uso, tra cui il termometro a mercurio.

2. Saper rilevare e tabulare dati.

3. Saper costruire grafici temperatura/tempo.

4. Saper utilizzare le unità di misura della temperatura, in uso nel S.I. 5. Riconoscere gli stati di aggregazione fisica della materia.

6. Riconoscere e utilizzare i passaggi di stato fisico per l'interpretazione di fenomeni termici basilari.

7. Saper utilizzare il modello microscopico della materia per la previsione e l'interpretazione dei passaggi di stato.

8. Riconoscere le varie forme di energia.

9. Saper utilizzare le unità di misura dell'energia, in uso nel S.I. 10. Saper utilizzare grandezze fondamentali e loro unità di misura, come lunghezza, superficie, volume, tempo, velocità, forza, densità.

11. Saper utilizzare grandezze direttamente e inversamente proporzionali anche attraverso l'impiego della loro espressione formale.

12. Saper eseguire calcoli di aree e volumi.

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COMPETENZE SPECIFICHE DA PERSEGUIRE A FINE MODULO L' allievo, alla fine del modulo, dovrà essere in grado di : A. riconoscere il calore come una forma di energia; B. individuare la differenza esistente tra calore e temperatura; C. distinguere le diverse modalità della dilatazione dei corpi; D. distinguere i tre principali meccanismi con cui si propaga il calore; E. distinguere i materiali conduttori da quelli isolanti; F. distinguere tra assorbimento ed emissione di radiazioni termiche.

Affinchè tali competenze possano essere verificate, è necessario esplicitarle in termini di descrittori di conoscenze e di abilità certificabili, come di seguito indicato.

L'allievo alla fine del modulo dovrà essere in grado di: 1. riconoscere e descrivere semplici situazioni e fenomeni in cui il calore si evidenzia concretamente come una forma di energia; 2. individuare la relazione tra calore e movimento; 3. distinguere il calore da altre forme di energia; 4. rilevare che il calore si trasferisce da un corpo caldo a uno meno caldo; 5. rilevare che c'è trasferimento di calore fra due corpi fino a quando non hanno raggiunto la stessa temperatura; 6. rilevare la relazione tra calore (acquistato/perduto) e variazione della temperatura di un corpo; 7. riconoscere la temperatura come una caratteristica fisica dei corpi; 8. rilevare che il calore viene scambiato e non posseduto dai corpi; 9. utilizzare correttamente le unità di misura del calore ( caloria, joule) e della temperatura ( grado centigrado); 10. distinguere tra la dilatazione lineare e quella volumetrica di un corpo; 11. rilevare la dipendenza della dilatazione lineare da variabili quali: materiale, quantità di calore fornito, lunghezza, spessore, tempo di esposizione al calore; 12. rilevare che la dilatazione dei gas è maggiore di quella dei liquidi e dei solidi, a parità di calore fornito; 13. utilizzare il modello microscopico della materia per spiegare qualitativamente la differenza tra calore e temperatura; 14. utilizzare il modello microscopico della materia per spiegare la diversa dilatazione dei corpi; 15. riconoscere i meccanismi di propagazione del calore in semplici fenomeni termici; 16. distinguere tra conduzione, convezione e irraggiamento; 17. saper descrivere qualitativamente la dilatazione dei corpi verbalmente o attraverso schemi e mappe concettuali; 18. rilevare che la conduzione avviene principalmente nei solidi, la convezione nei fluidi, l'irraggiamento nel vuoto; 19. spiegare in termini microscopici i tre meccanismi di propagazione del calore; 20. riconoscere l'emissione e l'assorbimento delle radiazioni termiche in semplici fenomeni; http://scientificando.splinder.com

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21. rilevare che superfici scabre e scure emettono ed assorbono di più rispetto a superfici lucide e speculari; 22. spiegare in termini microscopici il diverso assorbimento ed emissione delle radiazioni termiche da parte delle superfici dei corpi.

Sulla base delle diverse capacità evidenziate dagli allievi, si rende opportuno fissare specifici livelli di apprendimento con l'indicazione dei relativi descrittori di competenza, come illustrato nella tabella che segue.

LIVELLI DI APPRENDIMENTO

1. FONDAMENTALE

DESCRITTORI DI COMPETENZA L'allievo è in grado di : 1. riconoscere e descrivere semplici situazioni e fenomeni in cui il calore si evidenzia concretamente come una forma di energia; 2. individuare la relazione tra calore e movimento; 4. rilevare che il calore si trasferisce da un corpo caldo a uno meno caldo; 5. rilevare che c'è trasferimento di calore fra due corpi fino a quando non hanno raggiunto la stessa temperatura; 6. rilevare la relazione tra calore (acquistato/perduto) e variazione della temperatura di un corpo; 7. riconoscere la temperatura come una caratteristica fisica dei corpi; 9. utilizzare correttamente le unità di misura del calore ( caloria, joule) e della temperatura ( grado centigrado); 10. distinguere tra la dilatazione lineare e quella volumetrica di un corpo; 12.rilevare che la dilatazione dei gas è maggiore di quella dei liquidi e dei solidi, a parità di calore fornito; 15. riconoscere i meccanismi di propagazione del calore in semplici fenomeni termici; 16. distinguere tra conduzione, convezione e irraggiamento; 17.saper descrivere qualitativamente la dilatazione dei corpi verbalmente, o attraverso schemi e mappe concettuali; 18. rilevare che la conduzione avviene principalmente nei solidi, la convezione nei fluidi, l'irraggiamento nel vuoto;

L'allievo è in grado di : 1. riconoscere e descrivere semplici situazioni e fenomeni in cui il calore si evidenzia concretamente come una forma di energia; 2. individuare la relazione tra calore e movimento; 3. distinguere il calore da altre forme di http://scientificando.splinder.com

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2. DI CONSOLIDAMENTO

energia; 4. rilevare che il calore si trasferisce da un corpo caldo a uno meno caldo; 5. rilevare che c'è trasferimento di calore fra due corpi fino a quando non hanno raggiunto la stessa temperatura; 6. rilevare la relazione tra calore (acquistato/perduto) e variazione della temperatura di un corpo; 7. riconoscere la temperatura come una caratteristica fisica dei corpi; 8. rilevare che il calore viene scambiato e non posseduto dai corpi; 9. utilizzare correttamente le unità di misura del calore ( caloria, joule) e della temperatura ( grado centigrado); 10.distinguere tra la dilatazione lineare e quella volumetrica di un corpo; 11.rilevare la dipendenza della dilatazione lineare da variabili quali: materiale, quantità di calore fornito, lunghezza, spessore, tempo di esposizione al calore; 12.rilevare che la dilatazione dei gas è maggiore di quella dei liquidi e dei solidi, a parità di calore fornito; 15. riconoscere i meccanismi di propagazione del calore in semplici fenomeni termici; 16. distinguere tra conduzione, convezione e irraggiamento; 17. saper descrivere qualitativamente la d dilatazione dei corpi verbalmente, o attraverso schemi e mappe concettuali; 18. rilevare che la conduzione avviene principalmente nei solidi, la convezione nei fluidi, l'irraggiamento nel vuoto; L'allievo è in grado di : 1. riconoscere e descrivere semplici situazioni e fenomeni in cui il calore si evidenzia concretamente come una forma di energia; 2. individuare la relazione tra calore e movimento; 3. distinguere il calore da altre forme di energia; 4. rilevare che il calore si trasferisce da un corpo caldo a uno meno caldo; 5. rilevare che c'è trasferimento di calore fra due corpi fino a quando non hanno raggiunto la stessa temperatura; 6. rilevare la relazione tra calore (acquistato/perduto) e variazione della

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3. DI ECCELLENZA

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temperatura di un corpo; 7. riconoscere la temperatura come una caratteristica fisica dei corpi; 8. rilevare che il calore viene scambiato e non posseduto dai corpi; 9. utilizzare correttamente le unità di misura del calore ( caloria, joule) e della temperatura ( grado centigrado); 10.distinguere tra la dilatazione lineare e quella volumetrica di un corpo; 11.rilevare la dipendenza della dilatazione lineare da variabili quali: materiale, quantità di calore fornito, lunghezza, spessore, tempo di esposizione al calore; 12.rilevare che la dilatazione dei gas è maggiore di quella dei liquidi e dei solidi, a parità di calore fornito; 13.utilizzare il modello microscopico della materia per spiegare qualitativamente la differenza tra calore e temperatura; 14.utilizzare il modello microscopico della materia per spiegare la diversa dilatazione dei corpi; 15.riconoscere i meccanismi di propagazione del calore in semplici fenomeni termici; 16. distinguere tra conduzione, convezione e irraggiamento; 17.saper descrivere qualitativamente la dilatazione dei corpi verbalmente, o attraverso schemi e mappe concettuali; 18.rilevare che la conduzione avviene principalmente nei solidi, la convezione nei fluidi, l'irraggiamento nel vuoto; 19.spiegare in termini microscopici i tre meccanismi di propagazione del calore; 20.riconoscere l'emissione e l'assorbimento delle radiazioni termiche in semplici fenomeni; 21. rilevare che superfici scabre e scure emettono ed assorbono di più rispetto a superfici lucide e speculari; 22. spiegare in termini microscopici il diversi assorbimento ed emissione delle radiazioni termiche da parte delle superfici dei corpi.

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FASI DEL PERCORSO SPERIMENTALE CON L'INDICAZIONE DELLA METODOLOGIA SCIENTIFICA SEGUITA, DEGLI STRUMENTI E DELLE TECNOLOGIE UTILIZZATI

Sono riportate di seguito le varie fasi del percorso didattico, relativo ai quattro sottomoduli, di cui consta il Modulo D, attraverso i contributi più significativi prodotti dai sei gruppi di alunni.

Le fasi sono corredate di note esplicative e di riflessioni a carattere didattico.

Nella trattazione del Modulo D, si è fatto ricorso in modo preponderante, per la natura dei contenuti, al metodo induttivo - sperimentale.

Il percorso operativo è stato affrontato in maniera problematica, ricorrendo sempre alla discussione e alla successiva attività di concettualizzazione delle questioni oggetto di studio.

Alla fine della trattazione del Modulo, è riportata un'appendice con gli strumenti di verifica dell'apprendimento e dei relativi criteri di valutazione e autovalutazione utilizzati.

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1^ SOTTOMODULO: il calore come forma di energia

22/03/02

Gli allievi hanno osservato sperimentalmente, in seconda, il comportamento di alcuni materiali al calore; hanno lavorato sul modello microscopico della materia, ipotizzandolo dall'osservazione indiretta di fenomeni fisici molto comuni, e noti dall'esperienza quotidiana, quali la diffusione di un liquido colorato nell'acqua, la dissoluzione del sale o dello zucchero in un liquido come acqua, caffè e tè; hanno studiato gli stati fisici della materia anche in termini microscopici.

Hanno, infine, interpretato, alla luce del modello microscopico, vari fenomeni fisici dipendenti dal calore, rilevando e confrontando dati, costruendo tabelle e grafici temperatura/tempo.

Le esperienze, che saranno illustrate, hanno voluto affrontare ad un primo livello il concetto di calore attraverso le seguenti domande problematiche: 1. Il calore è una sostanza oppure è " qualcosa" di immateriale?

2. Il calore può essere considerato come "una forma di energia" ?

Le domande, scaturite dai ragazzi, sono di portata concettuale davvero sorprendente, rapportate alla loro età, e sollevano questioni didattiche notevoli, che dovranno essere affrontate in maniera adeguata nel successivo livello scolare.

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Il calore è una sostanza oppure è " qualcosa" di immateriale?

Ipotesi Dopo animata discussione, i ragazzi hanno ipotizzato che, se il calore fosse una qualche sostanza che si trasmette con il riscaldamento di un corpo, questo dovrebbe pesare di più; se invece fosse „qualcosa di immateriale’, lo stesso corpo, dopo il riscaldamento, dovrebbe conservare inalterato il proprio peso.

Materiale  3 pesetti rispettivamente da 100 g, 20 g, 10 g  1 fornello a gas  1 treppiede  1 pinza di legno  1 bilancia da cucina  1 piastrella di ceramica

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Procedimento  posizionare la piastrella di ceramica sulla bilancia, dopo averne tolto la base originale in materiale plastico, facendo attenzione che l‟indice segni lo zero;  accendere la piastra elettrica;  riscaldare ciascuno dei pesetti uno alla volta, ponendoli sulla piastra per 5 minuti;  trasportare, uno alla volta, i pesetti sulla bilancia, afferrandoli con la pinza di legno;  fare attenzione a pesare ciascun campioncino metallico prima e dopo il riscaldamento, registrando i pesi in una tabella.

TABELLA Peso „a freddo‟ 10 grammi 20 grammi 100 grammi

Peso „a caldo‟ 10 grammi 20 grammi 100 grammi

Osservazione  Si è rilevato dalle misure effettuate, prima e dopo il riscaldamento, che il peso di ciascun campioncino metallico è rimasto invariato.

Conclusioni L‟ipotesi fatta dai ragazzi è stata confermata.

Si è , quindi, concluso, in base all‟evidenza sperimentale, che il calore „non è una sostanza ma qualcosa di immateriale.‟

DOMANDA APERTA: "Se il calore non è una sostanza, come è stato verificato, che ‘cosa’ sarà invece?".

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Il calore può essere considerato "una forma di energia"?

5/04/02 Ipotesi(formulata dai ragazzi) "Attingendo alle nostre conoscenze, ricavate dai diversi ambiti, sappiamo che l’energia genera movimento. Pertanto se, con il nostro esperimento, riusciremo ad ottenere un movimento come conseguenza del calore impiegato, potremo rispondere affermativamente alla domanda".

Materiale:  beuta;  acqua di rubinetto;  imbuto termo - resistente;  fornello a gas;  treppiede;  mattonella di ceramica  elica di stagnola con supporto, costruita dai ragazzi.

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Procedimento:  accendere la piastra elettrica, dopo averla posta sulla piastrella isolante;  sistemare, sulla piastra, la beuta piena d‟acqua, coperta da un imbuto;  avvicinare l‟elica di stagnola, sul suo alto supporto, in modo da sistemarla in asse con l‟imbuto;  attendere il riscaldamento dell‟acqua, contenuta nella beuta.

Osservazione:  trascorso un po‟ di tempo, con il progressivo intensificarsi dell'evaporazione, il vapore viene convogliato dall‟imbuto verso l‟elica;  l‟elica inizia a girare, prima più lentamente e poi con più decisione all‟aumentare della quantità di vapore acqueo;  a un dato istante, spento il fornello, si osserva l‟elica rallentare il suo movimento per poi fermarsi dopo un po‟.

Discussione e conclusioni: L‟evidenza sperimentale conferma l'ipotesi formulata: il calore è una forma di energia in quanto attraverso il vapore induce il movimento dell‟elica.

Questo cessa quando non viene fornito più calore, con lo spegnimento del fornello, e, di conseguenza, si riduce notevolmente la quantità di vapore rilasciato.  DOMANDA APERTA: "Le particelle rilasciano tutta l’energia che ricevono mediante il riscaldamento?".  NOTA DIDATTICA Anche questa domanda solleva questioni didattiche di notevole spessore legate al principio di conservazione dell‟energia e ai fenomeni dissipativi. In futuro tali questioni dovrebbero essere affrontate in maniera adeguata.

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2^ SOTTOMODULO:Diversa natura delle grandezze fisiche: calore e temperatura

12/04/02 I ragazzi adesso dispongono di elementi sufficienti a discriminare il calore dalla temperatura.

Hanno compreso che il primo è una forma di energia legata al movimento delle particelle materiali e che esso passa da un corpo più caldo ad uno meno caldo provocando il raffreddamento del primo e il riscaldamento del secondo.

Ad esempio, immergendo un chiodo rovente in un bicchiere con dell'acqua si ha un trasferimento di calore dal chiodo al liquido, che può essere rilevato misurando, con un termometro, la temperatura dell'acqua prima e dopo l'immersione del chiodo.

Trasferimento di calore

Hanno già potuto constatare in seconda media che, riscaldando, a fiamma costante, masse d'acqua disuguali, queste si riscaldano diversamente.

Precisamente, alla massa più calda corrisponde una temperatura maggiore, rilevata con il termometro.

Quindi, due corpi, a cui è trasmessa una stessa quantità di calore, possono trovarsi a temperatura differente.

I ragazzi hanno discusso a lungo sulla diversa natura di calore e temperatura, riportando, a sostegno delle loro argomentazioni, o esempi noti dal quotidiano o i diversi fenomeni studiati nel corso della propria esperienza scolastica.

Si riportano le conclusioni condivise a cui sono pervenuti: " La temperatura e il calore sono due grandezze fisiche diverse. L a seconda è una forma di energia, la prima ci dice quanto un corpo è caldo o freddo e, in un certo senso, ci indica il grado di concentrazione raggiunto dal calore in un corpo. Sappiamo che la temperatura viene rilevata con il termometro ( abbiamo svolto diverse esperienze in seconda) e che la sua unità di misura è il grado centigrado. Sappiamo anche che, quando si mettono a contatto due http://scientificando.splinder.com

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corpi a diversa temperatura, quello più caldo cede calore a quello meno caldo e questo trasferimento continua fino a quando essi non hanno raggiunto la stessa temperatura".

I ragazzi si sono chiesti se può essere stabilità la quantità di calore che si trasmette da un corpo a un altro, formulando la seguente domanda.

Si può misurare la quantità di calore che si trasmette da un corpo ad un altro?

19/04/02 Ipotesi (formulata dai ragazzi) " Se consideriamo 100 grammi d'acqua a temperatura ambiente, poniamo che sia di 20 °C, e la riscaldiamo con un fornello elettrico fino a portarla ad una temperatura di 21 °C, sarà necessaria una determinata quantità di calore. Se volessimo aumentare di un grado centigrado la temperatura di un grammo d'acqua basterebbe dividere per 100 la quantità di calore precedentemente fornita.

Questa potrebbe servire di riferimento per trovare l'unità di misura del calore.

Ma come fare e con quale strumento?"

L'ipotesi dei ragazzi non è affatto banale ma le difficoltà sorte per determinare la quantità di calore necessaria per aumentare di un grado centigrado un grammo d'acqua sono state veramente notevoli, per cui ho introdotto a questo punto teoricamente il concetto di caloria, appigliandomi al loro ragionamento e specificando che avrebbero affrontato operativamente la questione nel successivo corso di studi.

Pertanto, l'unità di misura del calore si chiama caloria: essa è la quantità di calore necessaria per aumentare di un grado centigrado (da 14,5 °C a 15,5 °C) un grammo di acqua distillata.

Definizione di caloria

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3^ Sottomodulo: esperienze sulla dilatazione termica dei corpi solidi, liquidi, aeriformi.

26/04/02

1^ Esperienza: la dilatazione dei corpi solidi

ISTITUTO COMPRENSIVO STATALE "C.Bassi"

LABORATORIO SCIENTIFICO A.S. 2001/02

Classe: 3B Data:26/04/02 Gruppo: the Draimy

PROBLEMA - DOMANDA : "Cosa succede riscaldando delle sbarrette metalliche di materiale diverso?"

TITOLO DELL'ESPERIMENTO: dilatazione lineare di sbarrette metalliche SCOPO : osservare la dilatazione di un corpo solido ( il cui spessore è trascurabile rispetto alla sua lunghezza).

PRINCIPI E RIFERIMENTI TEORICI: calore, temperatura, modello microscopico della materia.

STRUMENTI 1) dilatometro lineare

ATTREZZATURE E APPARECCHI 1) accendino

MATERIALI E SOSTANZE 1) 2) 3) 4)

1 sbarretta di ferro 1 sbarretta di ottone 1 sbarretta di alluminio alcool denaturato

NOTA: le sbarrette cilindriche sono lunghe 20 cm e lo spessore è di 5 mm circa.

PROCEDIMENTO:  per ogni misurazione, inserire un‟asticciola di metallo nei fori praticati in due sostegni del dilatometro;  bloccarla in uno di questi fori con una vite;  porre l‟altro estremo dell‟asticciola a contatto con una leva che, quando viene premuta, regola il movimento di un indice su una scala graduata;  accendere un fornello ad alcool, situato al di sotto dell‟asticciola. http://scientificando.splinder.com

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SCHEMA DI MONTAGGIO APPARECCHIATURE: Ferro

Sistema di leve

Ottone

Alluminio

Vite

Dilatometro lineare

OSSERVAZIONI: - l‟asticella di metallo, dilatandosi per effetto del calore, muove una leva, che, a sua volta, aziona un indice il quale, su una scala graduata, segna il grado di dilatazione; - l'indice segna tre differenti valori per la dilatazione di ciascuna delle sbarrette metalliche; - la dilatazione della sbarretta di ottone, dopo 30 sec. dall'accensione del fornelletto, fa spostare l'indice di 5 tacche sulla scala graduata; - la dilatazione della sbarretta di alluminio, dopo 30 secondi dall'accensione , fa spostare l'indice di 7 tacche sulla scala graduata; - la dilatazione della sbarretta di ferro, dopo 30 sec. dall'accensione, non evidenzia una dilatazione apprezzabile dal dilatometro mentre dopo circa 2 minuti minuti fa spostare l'indice di 3 tacche sulla scala graduata; - dopo lo spegnimento del fornello, l'indice ritorna sullo zero, con tempi diversi per le tre sbarrette metalliche.

CONCLUSIONI: - il metallo che, a parità di tempo di esposizione alla fiamma, evidenzia una maggiore dilatazione è l'alluminio, seguito dall'ottone e dal ferro.

- La dilatazione lineare di una sbarretta metallica dipende, quindi, dal materiale di cui è costituita, a parità di altre variabili (tempo di esposizione alla fiamma, lunghezza, spessore ).

 

NOTA: naturalmente le sbarrette si dilatano volumetricamente ma tale dilatazione

può essere considerata trascurabile rispetto a quella lineare.

DOMANDE APERTE: 1. la lunghezza della sbarretta influenza la dilatazione lineare del metallo, a parità di altre variabili ( materiale metallico, spessore, quantità di calore fornito)?

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2. lo spessore della sbarretta influenza la dilatazione lineare del metallo, a parità di altre variabili ( materiale metallico, lunghezza, quantità di calore fornito)?

2^ Esperienza: la dilatazione dei corpi liquidi 3/ 05/02 ISTITUTO COMPRENSIVO STATALE "C.Bassi"

LABORATORIO SCIENTIFICO A.S. 2001/02

Classe: 3B Data:3/05/02 Gruppo: gli Avvoltoi

PROBLEMA - DOMANDA :"Cosa succede ad un liquido fornendogli calore?"

TITOLO DELL'ESPERIMENTO: la dilatazione dei liquidi.

SCOPO : osservare la dilatazione di un liquido.

PRINCIPI E RIFERIMENTI TEORICI: temperatura, calore, modello microscopico della materia

STRUMENTI 1) termometro

ATTREZZATURE E APPARECCHI

MATERIALI E SOSTANZE

1) fornello elettrico 1) acqua 2) ampolla di vetro pyrex 2) acqua colorata 3) tappo di gomma forato 4) tubicino di vetro 5) becker 6) pennarello indelebile

PROCEDIMENTO: - utilizzare un‟ampolla di vetro pyrex, dotata di un tappo di gomma forato; - versare, nell'ampolla, 61 cm³ di acqua colorata; - infilare, nel tappo, un tubicino di vetro, dopo averne misurato il diametro ( 0, 8 cm) con un calibro , e fissare l'ampolla ad un sostegno; - inserire l'ampolla a bagnomaria nell'acqua del becker; - rilevare la temperatura ambiente dell'acqua del bagno e il volume iniziale del liquido colorato ( 61 cm³); - accendere il fornello e rilevare, per alcuni valori della temperatura, il livello raggiunto dal liquido colorato dell'ampolla, marcandolo con un pennarello http://scientificando.splinder.com

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indelebile sulla parete del tubicino.

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SCHEMA DI MONTAGGIO APPARECCHIATURE:

t (°C) 20 38 52 63 74 84 96

V (cm³ ) 61, 0000 61, 6531 62, 5072 64, 0144 65, 7728 69, 7920 72, 8064

h cm 0, 0 1,3 3, 0 6, 0 9, 5 17, 5 23, 5

GRAFICO ΔV = π x r² h cm³ 0, 0000 0, 6531 1, 5072 3, 0144 4, 7728 8, 7920 11, 8064

h indica il livello raggiunto dal liquido colorato nel tubicino all'aumentare della temperatura. ΔV = π x r² h indica la variazione di volume del liquido in funzione dell'altezza raggiunta dal liquido nel tubicino; r indica il raggio della sezione trasversale del tubicino.

V = Vi + ΔV permette di calcolare il volume del liquido ad una determinata temperatura a partire dal volume iniziale.

Riportando, in un grafico cartesiano, la variazione del volume in funzione dell'altezza del liquido si ottiene una semiretta uscente dall'origine degli assi, che esprime una funzione di proporzionalità diretta fra ΔV e h .

74 72 70 V(cm³)

ELABORAZIONE DATI:

68 66 64 62 60 0

50

100

150

T(°C) Il grafico indica la variazione del volume del liquido colorato al variare della temperatura

OSSERVAZIONI: il volume dell'acqua colorata dell'ampolla aumenta progressivamente all'aumentare della quantità di calore che assorbe, come si può rilevare dall'elaborazione dei dati raccolti.

CONCLUSIONI: i liquidi con il calore si dilatano, aumentando di volume, e il fenomeno è più vistoso di quello che si osserva nei solidi. http://scientificando.splinder.com

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3^ Esperienza: la dilatazione dei corpi gassosi

3/05/02 ISTITUTO COMPRENSIVO STATALE "C.Bassi"

LABORATORIO CHIMICO - FISICO A.S. 2001/02

Classe: 3B Data: 3/05/02 Gruppo: le Aquile nere

PROBLEMA - DOMANDA : "Cosa succede a un gas riscaldandolo?"

TITOLO DELL'ESPERIMENTO: la dilatazione termica dei gas.

SCOPO : osservare la dilatazione di un gas.

PRINCIPI E RIFERIMENTI TEORICI: temperatura, calore, modello microscopico della materia.

STRUMENTI 1) termometro

ATTREZZATURE E APPARECCHI 1) 2) 3) 4)

siringa senz‟ ago fornello elettrico supporto con pinze becKer

MATERIALI E SOSTANZE 1) acqua

PROCEDIMENTO:  prendere una siringa senz‟ago e chiuderne ermeticamente il foro di uscita fondendola sulla fiamma.  Riempire un becker d‟acqua e posizionarlo sul fornello elettrico.  Fissare la siringa sul supporto e immergerla non completamente nell‟acqua.  Immergere un termometro vicino alla siringa, fissandolo sul supporto.  Accendere il fornello

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SCHEMA DI MONTAGGIO APPARECCHIATURE: Becher Siringa Supporto

Fornello elettrico

DATI SPERIMENTALI: Vi = 25 cm³(aria nella siringa) Ti = 15 °C (dell'acqua nel becker) Vf = 29 cm³( aria nella siringa) Tf = 90 °C (dell'acqua nel becker) OSSERVAZIONE: aumentando il calore fornito, il gas all‟interno della siringa si dilata volumetricamente e lo stantuffo scorre all'indietro.

CONCLUSIONI: abbiamo osservato che anche i gas si dilatano, come succede per i solidi e per i liquidi, e, inoltre, molto di più rispetto a questi.

NOTA  E' importante notare che nel primo esperimento, relativo ala dilatazione delle sbarrette metalliche , abbiamo misurato una dilatazione lineare, anziché una dilatazione volumetrica, perché abbiamo considerato trascurabile lo spessore di questa rispetto alla sua lunghezza.  Nella dilatazione dell'acqua colorata ( secondo esperimento), abbiamo misurato un aumento di livello ovvero una lunghezza. Quindi, potrebbe sembrare che sia stata misurata una dilatazione lineare. In realtà, abbiamo misurato una variazione di volume tramite una misurazione di lunghezza, poiché l'aumento di livello è determinato dall'aumento di volume del liquido.  Per concludere, possiamo affermare che i gas si dilatano molto di più delle sostanze liquide e solide, e che i solidi si dilatano meno di tutti.

Questo fa comprendere come, l'aver trascurato, nel secondo esperimento, la dilatazione dell'ampolla di vetro, porti ad un errore trascurabile.

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4^ Sottomodulo: esperienze sulla propagazione del calore nei diversi mezzi fisici.

10/05/2002 PREMESSA Le esperienze, svolte per il 4^ sottomodulo, sono state introdotte, insieme alle esperienze sulla dilatazione dei corpi del 3^ sottomodulo, per cercare di approfondire la natura del calore.

I ragazzi hanno compreso, attraverso il percorso sperimentale seguito, che essa ha a che fare con l'energia ma l'astrattezza del modello microscopico della materia, anche se affrontato operativamente in seconda, pone, comunque, dei limiti di comprensione, tanto più a questa età.

D'altronde, anche noi adulti, e a volte "specialisti" della materia, non ricorriamo, forse, a termini ed espressioni derivati dalla teoria del calorico quando diciamo che il calore "passa" da un corpo ad un altro, come fosse una sostanza; e con analogo significato parliamo di "quantità di calore" posseduta da un corpo, ancora oggi che siamo a conoscenza dell'esistenza delle molecole?

Ho illustrato ai ragazzi lo scopo delle esperienze sulla propagazione del calore, anticipando che i meccanismi fondamentali sono tre: 1. conduzione; 2. convezione; 3. irraggiamento.

4.

Le esperienze sono precedute dalla seguente attività di indagine su alcune loro preconoscenze e di riflessione su alcuni fenomeni termici quotidiani.

Preconoscenze e riflessione su alcuni fenomeni termici quotidiani.

Ho indotto i ragazzi a riflettere sulle differenti sensazioni termiche provate,d'inverno, scendendo dal letto e poggiando i piedi nudi sul pavimento oppure sul tappeto;  

sensazione di freddo per il pavimento; sensazione "neutra" per il tappeto.

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Come mai, se pavimento e tappeto si trovano nello stesso ambiente e quindi a uguale temperatura?

Un alunno risponde: " Sembrerebbe quasi che il pavimento sottragga calore ai nostri piedi e il tappeto no".

Il ragazzo si è avvicinato molto alla realtà; preciso, quindi, che le diverse sensazioni termiche sono dovute, oltre che alla differenza di temperatura, anche a quanto calore viene scambiato nell'unità di tempo.

Infatti, toccando oggetti metallici o un pavimento di marmo, si avverte una sensazione di freddo; al contrario, a contatto con legno, lana, polistirolo, la sensazione che se ne trae è, se non proprio di caldo, piuttosto neutra.

Con esperimenti quantitativi, in questo ambito non svolti, si potrebbe provare che i materiali come il polistirolo e la lana sono cattivi conduttori di calore, al contrario i materiali che provocano sensazione di freddo sono buoni conduttori di calore.

A questo punto sottopongo ai ragazzi la seguente domanda: " Cosa succede quando tocchi un oggetto metallico e un oggetto di legno a temperatura superiore a quella del tuo corpo? Quale dei due ti sembrerà più caldo?"

La maggior parte dei ragazzi ha formulato un' ipotesi esatta, ma, poiché qualcuno era dubbioso, abbiamo effettuato la prova.

Da questa è risultato che, fra i due corpi, quello metallico fornisce questa volta la maggiore sensazione di caldo proprio perché è un buon conduttore del calore.

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1^ Esperienza: la propagazione del calore per conduzione.

ISTITUTO LABORATORIO Classe: COMPRENSIVO SCIENTIFICO Data: 10/05/02 STATALE "C.BASSI" A.S. 2001/02 Gruppo: le H2O PROBLEMA - DOMANDA : come si propaga il calore in una asticciola metallica e in una di vetro?

TITOLO DELL'ESPERIMENTO: La conduzione del calore nei solidi SCOPO : osservare la propagazione del calore in due materiali diversi ( un buon conduttore e un cattivo conduttore)

PRINCIPI E RIFERIMENTI TEORICI: concetti di calore e temperatura, modello microscopico della materia.

STRUMENTI 5) 2) 3) 4) 5)

ATTREZZATURE E APPARECCHI 1) un ago da maglia o un'asticciola metallica 2) un'asticciola di vetro 3) graffette metalliche 4) pinza di legno 5) due sorgenti di calore

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MATERIALI E SOSTANZE 1) cera di candela 2) 3) 4) 5)

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PROCEDIMENTO: prendere le due asticciole, per quella metallica può andare bene anche un ago da maglia;  fissare su entrambe, con della cera di candela fusa, alcune graffette metalliche, disposte ad intervalli regolari e uguali;  attivare due sorgenti di calore, possono andar bene anche due candele fissate su una piastrella di maiolica;  esporre contemporaneamente le due asticciole alle sorgenti di calore e attendere. 

SCHEMA DI MONTAGGIO APPARECCHIATURE: Fig.1

Fig.2

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OSSERVAZIONE: 

 

precisato che le due asticciole hanno la stessa lunghezza e lo stesso spessore, dopo pochissimo tempo dall'esposizione al calore, l'asticciola metallica si riscalda al punto da dover ricorrere ad una pinza di legno per poterla sorreggere senza scottarsi le dita; l'asticciola di vetro, invece, non si è riscaldata in modo significativo.

La cera, che tiene fissate le graffette inizia a fondere e la prima graffetta si stacca cadendo.

La prima graffetta dell'asticciola di vetro si stacca quando già la terza dell'ago da maglia è venuta giù, seguita subito dalla quarta e così via dalla quinta ed ultima mentre ancora la seconda graffetta dell'asticciola di vetro è salda al suo posto.

CONCLUSIONI:

l'esperimento conferma qualitativamente quanto già previsto: l'asticciola metallica è buona conduttrice del calore e quella di vetro cattiva. La quantità di calore che si propaga nell'unità di tempo è maggiore nella prima che nella seconda.

Cosa avviene dal punto di vista microscopico nella conduzione del calore?

Discussione "Sappiamo che all'aumentare della temperatura le molecole di tutti i corpi si muovono più velocemente. Perciò, quando un corpo caldo è messo a contatto con uno freddo, le molecole del primo cedono parte della loro energia cinetica alle molecole del secondo.

Dall'esterno non possiamo vedere cosa succede alle molecole e possiamo solo affermare che una certa quantità di calore passa dal corpo caldo a quello freddo fino a quando entrambi non si sono portati alla stessa temperatura".

Perché certi materiali conducono meglio il calore di certi altri?

Discussione " Il modello cinetico molecolare ci viene in aiuto. Sappiamo che nei cristalli dei metalli le particelle elementari che li costituiscono sono disposte in modo ordinato e compatto, come se fossero in fila, mentre nei corpi isolanti come il vetro questo non avviene essendo la disposizione delle particelle piuttosto disordinata. Pertanto un urto alla fila ordinata dei primi provoca una vibrazione che si trasmette a tutta la fila con la stessa ampiezza mentre la dove c'è disordine la vibrazione non può trasmettersi con la stessa ampiezza e si dirama in varie direzioni. Il calore, perciò, si propaga con molta difficoltà nei materiali come il legno, il vetro, la lana." http://scientificando.splinder.com

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NOTA DIDATTICA. In realtà i corpi metallici sono buoni conduttori del calore non solo perché i loro atomi sono ordinati ma anche e soprattutto perché l'energia cinetica viene trasportata dagli elettroni liberi di muoversi nel cristallo.

Nei liquidi le particelle sono abbastanza disordinate, nei gas, infine, il disordine è massimo, quindi le vibrazioni si propagano con molta difficoltà nel volume da essi occupato. Questo spiega la bassissima conduttività termica dell'aria.

Dal punto di vista teorico, il modello cinetico molecolare ci offre un indizio molto interessante sulla natura del calore:sembra che si tratti solo di movimenti più o meno accentuati delle particelle elementari.

2^ Esperienza: la propagazione del calore per convezione

ISTITUTO COMPRENSIVO STATALE "C.Bassi"

LABORATORIO CHIMICO - FISICO A.S. 2001/02

Classe: 3B Data: 10/05/02 Gruppo: le Aquile nere

PROBLEMA - DOMANDA : "Come si propaga il calore in un liquido?"

TITOLO DELL'ESPERIMENTO: Propagazione del calore nei liquidi per convezione SCOPO : osservare la dilatazione di un liquido

PRINCIPI E RIFERIMENTI TEORICI: temperatura, calore, modello microscopico della materia, passaggi di stato.

STRUMENTI

ATTREZZATURE E APPARECCHI 6) 1 becker 2) 1 piastra elettrica

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MATERIALI E SOSTANZE 1) acqua 7) segatura

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SCHEMA DI MONTAGGIO APPARECCHIATURE:

Becker con sughero e acqua con temperatura maggiore di quella iniziale

Becker con sughero e acqua a temperatura ambiente

Becker con sughero e acqua dopo aver spento la piastra

Piastra elettrica

OSSERVAZIONE: dopo pochi minuti si iniziano a vedere degli spostamenti: la segatura sale verso l‟alto mano a mano che il calore aumenta e, in prossimità dell‟ebollizione, si intravedono due vortici a spirale, simili a due circoli chiusi Quando si toglie il becker dalla piastra e si mette a contatto con una superficie più fredda si nota che da esso esce del vapore e che il livello dell‟acqua si è abbassato. Contemporaneamente il movimento della segatura rallenta con la perdita di calore.

CONCLUSIONI: sulla base dell'evidenza sperimentale si è dedotto che la propagazione del calore in un liquido avviene con trasporto di materia; i movimenti osservati si chiamano moti convettivi.

PROCEDIMENTO:   

prendere 1 becker e riempirlo d‟acqua; aggiungerci della segatura che funzionerà come indicatore; posizionare il sistema sulla piastra elettrica e aspettare il riscaldamento.

DOMANDA: "Perché in un liquido la propagazione del calore avviene con trasporto di materia e in un solido invece no?"

La domanda è sorta spontaneamente in alcuni gruppi e presto si è trasformata in discussione generale.

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I ragazzi in seconda media hanno studiato approfonditamente il modello microscopico della materia, ricavandolo in maniera indiretta, ovviamente, dallo studio di particolari fenomeni come la dissoluzione di zucchero o sale nell'acqua, la diffusione di una goccia di blu di metilene in acqua, i passaggi di stato dell'acqua e alcuni comportamenti termici della materia.

Pertanto, hanno messo in relazione la modalità di diffusione del calore in un liquido con la struttura microscopica di tale stato di aggregazione.

Queste le conclusioni alle quali sono giunti, formulate con le loro parole: " Sappiamo che in un liquido i legami interparticellari sono più deboli che in un solido, tanto da permettere alle particelle materiali di allontanarsi abbastanza fra di loro ma fino ad un certo punto. Assorbendo calore da una sorgente le particelle allentano ancor di più i legami di richiamo distanziandosi ulteriormente.

Osservando i movimenti delle correnti ascensionali di acqua nel becker, messi in evidenza dalla segatura che appare trascinata verso l'alto, sembrerebbe quasi che le particelle siano diventate più leggere.

Ma le cose stanno proprio così oppure l'energia termica acquistata le ha velocizzate facendole risalire in superficie?

Forse sono vere entrambe le ipotesi. In effetti l'acqua calda, dilatandosi è anche meno densa e di conseguenza più leggera di quella meno calda, che si trova nelle altre parti.

Le correnti discendenti verso il basso in effetti sembrano essere inevitabili perché le particelle" più calde" risalite "scacciano"quelle più fredde costringendole verso il basso.

Le particelle della corrente discendente sono anche più lente perché meno calde ed è come se rimanessero indietro rispetto a quelle più veloci che risalgono. Quando, a loro volta, acquistano energia in vicinanza alla sorgente di calore, risalgono richiamando le particelle più fredde e il processo continua finchè la sorgente di calore è attiva.

Quando, infatti, questa viene spenta si assiste ad un progressivo rallentamento dei movimenti, prima vorticosi, fino a quando cessano completamente a raffreddamento raggiunto In definitiva, i moti convettivi osservati sembrano originati da differenze di densità del liquido, consequenziali alle differenze di temperatura.

Questi moti, prodotti naturalmente da differenze di temperatura, vengono sfruttati in molti impianti solari per acqua calda mediante la disposizione dei pannelli in basso e il serbatoio in alto. Tale disposizione permette all'acqua di circolare per convezione naturale senza l'impiego di costose pompe."

Un' altra considerazione dei ragazzi è stata la seguente: http://scientificando.splinder.com

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" Ci sembra che la convezione del calore avvenga anche nell'aria. Infatti, nell'esperimento dell'elica di stagnola, questa si è messa in moto per azione delle correnti ascensionali di aria calda, generate nell'ambiente dal sistema scaldante fornello/beuta, , quindi, ancora per differenze di densità dell'aria, dovute alle differenze di temperatura."

NOTA DIDATTICA: Le conclusioni dei ragazzi sono veramente interessanti e, anche se il fenomeno è molto più complesso, stanno acquisendo il giusto modo di affrontare lo studio dei fatti scientifici.

Avranno modo di comprendere che, dal punto di vista molecolare, la conduzione non differisce molto dalla convezione.

Infatti, in entrambi i casi, il calore si propaga per urti delle molecole dal corpo caldo al corpo freddo, ma, mentre nei fluidi il processo si manifesta con spostamento di materia, nei solidi questo non avviene, nel senso globale del termine.

Nel livello scolare superiore avranno modo di approfondire le questioni poste mediante lo studio dei moti molecolari browniani, spontanei nei liquidi e nei gas, meno accentuati nei primi e intensi nei secondi.

Moti convettivi

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Esperienze sulla propagazione del calore per irraggiamento.

17/05/02 Nell'introduzione del 4^ sottomodulo, avevo già specificato ai ragazzi le tre modalità di propagazione del calore anticipando che l'irraggiamento è la forma più complessa per il suo grado più elevato di "astrattezza".

Prima di passare agli esperimenti ho avviato una riflessione su alcune trasformazioni energetiche, conosciute dall'esperienza quotidiana, in cui interviene l'irraggiamento per prepararne lo "scaffolding" più appropriato, ponendo le seguenti domande: 1. "Quando ci esponiamo sulla spiaggia ai raggi solari, è solo l'aria che ci scalda o anche l'energia che proviene direttamente dal sole?".

2. "E quando esponiamo la nostra mano ad una fiamma o ad un riscaldatore qualunque, a temperatura elevata?".

I ragazzi hanno convenuto che, in effetti, in queste situazioni la convezione non è sufficiente a dare spiegazione del fenomeno, per cui è necessario ipotizzare un'altra modalità di propagazione del calore, l'irraggiamento, appunto.

Altra domanda: "L'energia, proveniente dal sole o da altre sorgenti ad alta temperatura, si trasforma, secondo voi, soltanto in energia termica?".

I ragazzi,dopo aver discusso fra di loro, hanno risposto di no, portando a sostegno della loro conclusione alcuni esempi: 

le foglie degli alberi utilizzano l'energia solare per produrre energia chimica con la fotosintesi clorofilliana;

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 

l'abbronzatura della pelle è un effetto chimico che si aggiunge al riscaldamento della pelle; nella cellasolare fotovoltaica al silicio, costruita in Educazione tecnica, si ottiene energia elettrica in grado di far funzionare un motorino.

Le conclusioni dei ragazzi non fanno una grinza, pertanto possiamo convenire che esiste una forma di energia raggiante proveniente da sole o da altre sorgenti ad alta temperatura, che può trasformarsi in energia termica, chimica, elettrica e in altre forme a seconda del corpo che la riceve.

L' irraggiamento può essere considerato una modalità di trasmissione di energia da un corpo (sorgente) ad un altro, senza trasporto di materia.

Infatti, i raggi solari attraversano lo spazio vuoto tra la terra e il sole.

1^ Esperienza sull' irraggiamento.

ISTITUTO LABORATORIO Classe: COMPRENSIVO SCIENTIFICO Data: 17/05/02 STATALE "C.BASSI" A.S. 2001/02 Gruppo: le H2O PROBLEMA - DOMANDA : come si riscaldano diverse quantità di acqua e quantità uguali di sostanze diverse, esposte ai raggi solari?

TITOLO DELL'ESPERIMENTO: effetti dell'irraggiamento solare SCOPO : osservare il riscaldamento di materiali uguali (presi in quantità diverse) e di materiali diversi (presi in quantità uguali).

PRINCIPI E RIFERIMENTI TEORICI: concetti di calore e temperatura, modello microscopico della materia.

STRUMENTI 8) quattro termometri (sensibilità un grado centigrado)

ATTREZZATURE E APPARECCHI 1) quattro secchielli da spiaggia, di plastica trasparente

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MATERIALI E SOSTANZE 1) acqua

2) sabbia

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PROCEDIMENTO: scegliere per l'esperimento una calda giornata soleggiata ( come abbiamo fatto noi);  predisporre due diverse quantità di acqua in due dei quattro secchielli ( ne abbiamo utilizzato 1+1/2 litro nel primo; 1/2 litro nel secondo secchiello);  predisporre due uguali quantità di acqua e di sabbia ( 1/2 litro per la prima e l'equivalente quantità per la seconda) negli altri due secchielli;  esporre contemporaneamente, la mattina verso le dieci; i quattro secchielli in una zona soleggiata, all'aperto e aspettare;  verso le 12.30, rilevare la temperatura raggiunta dall'acqua e dalla sabbia, inserendo due termometri uguali contemporaneamente nei due secchielli.  Verso le 15.30 del pomeriggio, ripetere la stessa procedura per i due secchielli contenenti acqua in quantità diverse. 

SCHEMA DI MONTAGGIO APPARECCHIATURE: Fig.1

Fig.2

Differenti quantità di acqua

Uguali quantità di acqua e di sabbia

OSSERVAZIONE: 

i risultati ottenuti sono illustrati nelle figure 1 e 2 per le due diverse situazioni, sintetizzate in tabella.

Materiali

Acqua 1/2 l

Temperatura in °C 40

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Tempo di esposizione in ore 2+1/2 Pagina 34

Sabbia 1/2 l Acqua (1+1/2) l Acqua 1/2 l

98 85

" 5+1/2

45

"

Le temperature sono state rilevate da quattro ragazzi diversi senza il mio controllo, ma i valori sono plausibili.

CONCLUSIONI: sulla base dell'evidenza sperimentale, si può concludere che, a parità di esposizione ad una stessa sorgente termica:  masse diverse di sostanze uguali (acqua, nella fattispecie) si riscaldano diversamente ( maggiormente la quantità minore);  masse uguali di sostanze diverse (acqua e sabbia) si riscaldano diversamente ( di più la sabbia).

DOMANDA: " Perché l'acqua non raggiunge la temperatura di ebollizione anche se rimane esposta per tanto tempo alle radiazioni solari?"

La domanda è stata posta da un ragazzo e non è niente affatto banale.

RISPOSTA: "In particolare l'acqua raggiunge un riscaldamento massimo, inferiore a quello di 100 °C, in parte perché l'evaporazione sottrae calore al sistema, in parte per altri fenomeni più complessi che approfondirete in seguito".

Questo è stato il mio modo di cavarmela anche perché sono convinta che le situazioni di apprendimento debbano essere riprese ed approfondite con un percorso a spirale, adeguatamente alle accresciute capacità di comprensione e di astrazione degli allievi.

La prova semiquantitativa svolta ci fornisce interessanti informazioni sull'irraggiamento termico e sul riscaldamento dei materiali impiegati e ha fatto sorgere nei ragazzi la curiosità di sapere se le radiazioni termiche possono essere più o meno filtrate dai diversi materiali.

Con l'esperimento seguente proveremo a rispondere a questa domanda.

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2^ Esperienza: assorbimento delle radiazioni termiche da parte dei corpi 24/05/02 Con questo esperimento eseguiremo alcune prove qualitative senza l'impiego di strumenti; utilizzeremo soltanto i nostri sensi, che sono perfettamente capaci di fornirci preziose informazioni sull'energia radiante.

ISTITUTO LABORATORIO Classe 3B COMPRENSIVO SCIENTIFICO Data: 24/05/02 STATALE "C.BASSI" A.S. 2001/02 Gruppo: gli avvoltoi PROBLEMA - DOMANDA : come si comportano corpi diversi esposti alle radiazioni termiche?

TITOLO DELL'ESPERIMENTO: assorbimento delle radiazioni termiche da parte dei corpi SCOPO : osservare come si comportano corpi diversi quando sono esposti alle radiazioni termiche.

PRINCIPI E RIFERIMENTI TEORICI: concetti di calore e temperatura, modello microscopico della materia.

STRUMENTI

ATTREZZATURE E

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MATERIALI E Pagina 36

APPARECCHI 1) fornello elettrico 2) un libro 3) matita 4) carta abrasiva 5) nastro adesivo 6) schermo forato a

due strati, uno metallico e l'altro di materiale isolante 7) supporto di legno per lo schermo

SOSTANZE 1) lastra di vetro o di plexiglas 2) un grosso cristallo di cloruro di sodio 3) foglio di alluminio 4) foglio di alluminio annerito 5) alcool denaturato

PROCEDIMENTO: 

        

preparare una soluzione colloidale di grafite in alcool strofinando con carta abrasiva una mina di matita, che sarà stemperata in poco alcool denaturato.

Accendere il fornello elettrico.

Disporgli vicino lo schermo forato con la superficie metallica rivolta verso il fornello.

Porre alternativamente la mano e la guancia immediatamente vicino allo schermo, al di là del foro.

Porre la guancia a 20 -- 30 cm dallo schermo, interponendo un libro tra la guancia e il foro.

Togliere rapidamente il libro, rimetterlo e ritoglierlo.

Interporre una lastra di plexiglas.

Interporre, in modo da coprire il foro, il grosso cristallo di sale; Fissare, mediante nastro adesivo, sul dorso della mano un pezzo di foglio di alluminio e avvicinare la mano al foro.

Ripetere, infine, la prova utilizzando un pezzo di alluminio annerito con la soluzione colloidale di grafite, precedentemente preparata.

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SCHEMA DI MONTAGGIO APPARECCHIATURE: Soluzione di grafite

Cristallo di cloruro di sodio

lastra di plexiglas

Fornello elettrico

Schermo a due strati con foro

Foglio di alluminio

OSSERVAZIONE: 



  



La mano posta vicino al foro avverte una intensa sensazione di caldo che aumenta ancora di più con la guancia. La nostra pelle è, infatti un ottimo misuratore di radiazioni termiche.

Interponendo il libro la sensazione di caldo cessa per ricomparire appena lo si toglie. Questo significa che la radiazione proveniente dal foro si propaga molto velocemente, in modo diverso da come si propaga il calore per conduzione in una sbarretta metallica.

La lastra di plexiglas si comporta come il libro, è opaca alla radiazione termica proveniente dal foro.

Il grosso cristallo di cloruro di sodio, invece, non attenua la radiazione termica e quindi è trasparente rispetto ad essa.

La sensazione di caldo avvertita avvicinando al foro la mano ricoperta con il foglio di alluminio è meno intensa rispetto a quando la mano è nuda.

Se la mano è ricoperta con il foglio di alluminio annerito , la sensazione di caldo è molto più intensa rispetto alle altre prove.

CONCLUSIONI:  I corpi assorbono diversamente l'energia termica radiante. In particolare una superficie nera ne assorbe molta di più rispetto a una superficie lucida; materiali come il plexiglas o la carta sono opachi rispetto alla radiazione; il cristallo di cloruro di sodio è trasparente rispetto ad essa.

NOTA http://scientificando.splinder.com

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Dopo aver considerato l'assorbimento abbiamo studiato, sempre qualitativamente, l'emissione dell'energia radiante da parte di superfici di materiali diversi.

3^ Esperienza: emissione dell'energia termica da parte di superfici diverse

ISTITUTO COMPRENSIVO STATALE "C.BASSI"

LABORATORIO SCIENTIFICO A.S. 2001/02

Classe 3B Data: 24/05/02 Gruppo: gli avvoltoi

PROBLEMA - DOMANDA : come si comportano i corpi rispetto all'emissione di radiazioni termiche?

TITOLO DELL'ESPERIMENTO: emissione delle radiazioni termiche da parte dei corpi SCOPO : osservare come si comportano superfici diverse rispetto all'emissione di radiazioni termiche

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PRINCIPI E RIFERIMENTI TEORICI: concetti di calore e temperatura, modello microscopico della materia.

ATTREZZATURE

MATERIALI E SOSTANZE

- Fornello elettrico - supporto con base d'appoggio - pinze isolanti

- lastrina di rame ben levigata - soluzione colloidale di grafite in alcool

PROCEDIMENTO:     

Accendere il fornello elettrico.

Trattare con grafite colloidale una superficie della piccola lastra di rame.

Fissare la lastrina ad un supporto in modo che sia esposta, dalla parte non annerita, alla radiazione termica, proveniente dal fornello.

Togliere la lastrina dal fornello e disporla verticalmente, afferrandola con delle pinze isolanti.

Avvicinare la guancia prima alla superficie annerita e poi a quella non annerita.

SCHEMA DI MONTAGGIO APPARECCHIATURE:

OSSERVAZIONE:

La sensazione di caldo, avvertita dalla pelle della guancia, è molto più intensa in prossimità della superficie annerita.

CONCLUSIONI: http://scientificando.splinder.com

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Poiché la temperatura della lastra è all'incirca uguale in ogni suo punto, essendo il rame un ottimo conduttore, si può concludere che una superficie nera ed opaca emette più energia termica radiante rispetto ad una superficie lucida e levigata.

NOTA DIDATTICA: Disponendo attorno al fornello un foglio di alluminio, a forma di semicilindro, ci si può facilmente rendere conto che, a parità di distanza, la sensazione di caldo è, adesso, più intensa.

Si può, pertanto, concludere, che: le radiazioni termiche possono essere opportunamente concentrate mediante superfici riflettenti, di forma appropriata.

Gli esperimenti qualitativi, svolti relativamente all'assorbimento e all'emissione delle radiazioni termiche, hanno messo in evidenza che tali fenomeni sono legati ai diversi corpi interessati e in particolar modo alla loro superficie.

In particolare, si è potuto constatare che superfici nere assorbono ed emettono di più rispetto a superfici lucide e speculari.

Per consolidare tale evidenza sperimentale, abbiamo eseguito altri esperimenti qualitativi, qui non riportati, che ci hanno confermato come l'assorbimento e l'emissione di energia radiante dipendono dalle proprietà superficiali dei corpi.

In definitiva, in tali fenomeni non conta tanto che un corpo sia di rame o di ottone o di legno o di vetro o di altro materiale quanto la natura della sua superficie a livello microscopico.

Abbiamo potuto rilevare, sulla base dell'evidenza sperimentale, che le superfici più ruvide e scabre hanno capacità di assorbimento e di emissione maggiore di quelle lucide e speculari; il colore sembra poco importante, nel senso che tra due superfici, una grigio chiaro e ruvida e l'altra grigio scuro e lucida, la prima si riscalda ed emette di più rispetto alla seconda.

Illustriamo di seguito un esperimento quantitativo con il quale abbiamo rilevato i tempi di raffreddamento delle due diverse superfici di una stessa lastra:  una superficie ruvida e annerita;  l'altra speculare.

I risultati ottenuti, e rappresentati in un grafico comparato, confermano quanto rilevato con gli esperimenti qualitativi.

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Pagina 41

4^ Esperienza: tempo di raffreddamento di una lastra a due superfici.

31/05/02

ISTITUTO COMPRENSIVO STATALE "C.BASSI"

LABORATORIO SCIENTIFICO A.S. 2001/02

Classe: 3^ B Data: 10/05/02 Gruppo: le H2O

PROBLEMA - DOMANDA : come si raffredda una lastra a due superfici, una scabra e annerita e l'altra speculare?

TITOLO DELL'ESPERIMENTO: tempo di raffreddamento di una lastra

SCOPO : osservare come si raffredda una lastra a due superfici, una scabra e annerita e l'altra speculare. http://scientificando.splinder.com

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PRINCIPI E RIFERIMENTI TEORICI: concetti di calore e temperatura, modello microscopico della materia.

STRUMENTI 9) termometro a mercurio, fondo scala 100 °C

ATTREZZATURE E APPARECCHI 1) una lastra di alluminio ( dimensioni 8,0 x 16,0 cm2, spessore 1,0 mm)

2) pannello di polistirolo con scanalatura 3) lampadina ad incandescenza da 5070 watt 4) nastro adesivo 5) due mattoni

MATERIALI E SOSTANZE 1) soluzione colloidale di grafite in alcool 2) foglio di alluminio

PROCEDIMENTO:  fissare la piccola lastra di alluminio, dalla parte posteriore, al pannello di polistirolo, che serve ad isolarla perfettamente;

 disporre i due mattoni in prossimità del bordo di un banco;  fissare il sistema lastrina-polistirolo ai mattoni per mezzo di nastro        

adesivo, in modo che la superficie di alluminio risulti perfettamente verticale; sistemare il termometro tra la lastra di alluminio e il pannello di polistirolo, nella scanalatura; utilizzare una parte di un foglio di alluminio da cucina, per ispessire il bulbo del termometro e migliorare il suo contatto termico con la lastra; scaldare per contatto la lastrina di alluminio mediante la lampadina, fino a 80 °C; togliere la lampadina e attendere che il termometro segni 75 °C; far partire un contasecondi; aspettare che il termometro segni 70° C e leggere il tempo, annotandolo; continuare così, di 5 in 5 °C, fino a 30 °C annotando in una tabella i tempi rilevati; annerire con un pennellino, intriso di soluzione di grafite, la parte anteriore della lastra di alluminio e aspettare alcuni minuti per l'evaporazione dell'alcool; riscaldare come prima e ripetere tutti i rilevamenti temperatura-tempo

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fino a 30° C;  riportare i dati in un grafico comparato.

SCHEMA DI MONTAGGIO APPARECCHIATURE:

termometro

lastrina

mattone

pannello di polistirolo TABELLA Temperatu Tempo in min Tempo in ra in °C (superficie min annerita) (superficie speculare)

75

0

0

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Pagina 44

70

0,5

1

65

1

1,5

60

1,7

2,5

55

2,5

3

50

3

3,5

45

3,5

4,7

40

3,5

6,2

35

6

8

30

8

8

Dal grafico comparato si rileva che la superficie annerita si raffredda più rapidamente di quella speculare

OSSERVAZIONE: si può constatare, dall'andamento delle due curve, che la superficie ruvida e annerita si raffredda più velocemente della superficie speculare. http://scientificando.splinder.com

Pagina 45

CONCLUSIONI: poiché la conduzione è trascurabile in quanto il polistirolo è un ottimo isolante termico, mentre la convezione è identica in entrambe la situazioni, è l'irraggiamento che fa raffreddare diversamente la superficie speculare e quella annerita. Possiamo, pertanto, concludere che la superficie ruvida e annerita emette molta più energia radiante nell'unità di tempo di quella speculare.

NOTA DIDATTICA. La trattazione del Modulo D ha comportato due settimane in più rispetto alle otto ipotizzate in fase di progettazione in quanto l'argomento, per la sua complessità ha determinato una variabilità dei tempi, che, comunque, era stata prevista.

APPENDICE RELATIVA AL MODULO D : strumenti di verifica per la valutazione e l'autovalutazione dell'apprendimento; attività di recupero e di potenziamento

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Sono state effettuate prove di verifica formativa ( test oggettivi veloci alla fine dei sottomoduli) e sommativa (a fine modulo).

Con le prime si sono raccolte informazioni analitiche e continue sulle modalità di apprendimento degli allievi, utili per poter apportare dei correttivi al percorso didattico programmato e per organizzare interventi di recupero per gli alunni in difficoltà.

Con la seconda, si sono rilevate le competenze acquisite dagli alunni, alla fine dell'intero blocco modulare, in merito agli obiettivi fissati per i tre diversi livelli di apprendimento individuati.

Alla fine dell'intero modulo, è stata svolta dagli alunni, organizzati in gruppi omogenei di tre ( per quanto possibile, sulla base delle loro capacità), una prova pratica di verifica, diversificata per i distinti livelli di apprendimento, corredata di una relazione scritta, attraverso la quale si sono raccolte informazioni utili circa la capacità di analisi, di applicazione, di sintesi e anche circa l'organizzazione delle idee.

Per rendere più oggettiva la valutazione di tale prova, sono state utilizzate delle griglie di correzione per le relazioni scritte ( vedi pag.).

Sempre alla fine del modulo è stato richiesto il completamento di una mappa concettuale semistrutturata per il livello fondamentale e la produzione autonoma di una mappa concettuale per i livelli di consolidamento e di eccellenza.  E' necessario somministrare, nel maggior numero possibile, un pacchetto di prove diversificate nella loro forma in quanto i risultati saranno più attendibili.

Importanti sono risultate anche le discussioni collettive, i brainstorming e le interviste ai ragazzi, allo scopo di rilevare i differenti aspetti del percorso di apprendimento.

Infine, sono stati documentati gli strumenti di autovalutazione utilizzati dagli allievi e le attività di recupero e di potenziamento svolte per i diversi livelli individuati nella classe

1^ VERIFICA FORMATIVA IN ITINERE

1.

Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false:  In un liquido in quiete le molecole sono in continuo movimento. http://scientificando.splinder.com

VF Pagina 47

     

Se si riscalda un liquido, il movimento delle sue molecole aumenta.

Le molecole dei solidi sono separate fra loro da larghi spazi.

In un solido le molecole non sono libere di allontanarsi dalle loro posizioni.

I legami tra le molecole aumentano quando i solidi vengono riscaldati.

Nei gas le molecole sono in contatto tra loro.

VF VF VF VF VF

2.

Supponi (come illustrato in figura) di immergere alcuni oggetti, di ugual peso ma di materiale diverso, in un contenitore con dell‟acqua calda a temperatura costante e di lasciarveli per qualche minuto. Immagina ancora di estrarli e di immergerli in recipienti diversi, contenenti la stessa quantità d‟acqua a temperatura ambiente.

Se rilevassi la temperatura dell‟acqua nei diversi recipienti, cosa otterresti?

FIG.1

3.

Completa le frasi seguenti utilizzando i termini in elenco: energia; combustione; sole; nucleari; ossigeno a) Il calore emanato dal ……………………..è prodotto dalle reazioni………………… che avvengono al suo interno. b) Il calore è una forma di ………………………………….. c) Un esempio di fenomeno chimico è la ………………………………….., che consiste nella combinazione di una sostanza con …………………………..

4.Inserisci il termine appropriato nelle seguenti affermazioni. a) Il calore viene ……………………e non posseduto da un corpo. b) Ogni sostanza ha un suo…………………………………………………………., definito come la quantità di calore necessario per per aumentare di http://scientificando.splinder.com

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1°C la temperatura di 1 g di sostanza. c) Di solito il calore si trasmette dal corpo……………………………..a quello……………………….. d) L‟unità di misura del calore è…………………………., quella della temperatura è…………………………………. e) La ………………………è una grandezza fisica che ci dice quanto un corpo è caldo o freddo, ma non ne rileva il calore assorbito o perduto.

5. Collega le definizioni della colonna A alle parole corrispondenti della colonna B. A 1. Sostanze che bruciando sviluppano calore 2. Fluisce dal corpo più caldo a quello meno caldo 3. Unità di misura del calore 4. E‟ la fonte prima del calore 5. Quello dell‟acqua è elevato 6. Viene misurata in gradi centigradi 7. Viene raggiunto da due corpi quando raggiungono la stessa temperatura 8. Lo sono le sorgenti termiche diverse dal sole

B a) calore specifico b) Sole c) Temperatura d) Caloria e) Calore f) Combustibili g) Artificiali h) Equilibrio termico

6.

Fornisci una interpretazione delle grandezze calore e temperatura, utilizzando il modello microscopico della materia. Puoi anche riferirti ad uno o più esempi specifici. ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………..

QUESITI VELOCI IN FORMA ORALE E DISCUSSIONI COLLETTIVE PER IL CONTROLLO IN ITINERE DELL'APPRENDIMENTO http://scientificando.splinder.com

Pagina 49

A. Due recipienti uguali e del medesimo materiale vengono riempiti uno con 1 l d‟acqua, l‟altro con ½ l d‟acqua alla stessa temperatura. I due recipienti vengono posti su due fornelli identici e riscaldati allo stesso modo per lo stesso tempo. Hanno assorbito la stessa quantità di calore? Perché? L‟acqua nei due recipienti ha la medesima temperatura?

B. Che tipo di energia passa da un corpo più caldo a uno più freddo quando li metti a contatto?

C. Il calore specifico dei metalli e delle rocce è minore di quello dell‟acqua.

Spiega con un esempio che cosa significa ciò.

D. Fai un esempio di energia cinetica che si trasforma in energia termica.

E. Perché è inesatto parlare di calore posseduto dai corpi?

F. Fornendo la stessa quantità di energia termica a due corpi del medesimo materiale ma di massa una doppia dell‟altra, come varierà la loro temperatura?

G. Spesso l‟energia termica si misura in calorie anziché in joule. Spiega che cos‟è la caloria e a quanti joule equivale.

H. Se osserviamo crescere la temperatura di un corpo, cresce anche la sua energia termica? Perché?

I. Il termometro è lo strumento che misura la temperatura dei corpi; qual è lo strumento che misura il calore?

J. E‟ possibile trasformare in energia termica altre forme di energia , come l‟energia muscolare e l‟energia cinetica? Sapresti portare alcuni esempi pertinenti?

K. E‟ più esatto dire che il calore è una forma di energia o una forma di scambio di energia? Perché?

L. Perché, percuotendo con un martello una sbarra metallica, questa si riscalda?

M. Perché, mettendo sotto il getto dell‟acqua fredda un pentolino tolto dalla fiamma, questo si raffredda in pochissimo tempo?

NOTA DIDATTICA I quesiti su indicati non sono stati posti in un'unica soluzione ma quando la situazione didattica lo ha reso più opportuno.

Alle volte, ho stimolato discussioni collettive lasciando che i ragazzi intervenissero spontaneamente; altre volte ho moderato brainstorming con l'intervento, a turno, di tutti; altre, ancora, ho condotto vere e proprie interviste ai ragazzi richiedendo una giustificazione della risposta da essi fornita.

Le informazioni raccolte con tali modalità, insieme a quelle ottenute con i test scritti, hanno fornito, in itinere, una valutazione attendibile sul percorso di apprendimento.

Hanno, inoltre, permesso di intervenire, in maniera mirata, con attività di recupero rivolte ai ragazzi, che via via evidenziavano incertezze e dubbi, e con attività di potenziamento per il livello di eccellenza. http://scientificando.splinder.com

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2^ VERIFICA FORMATIVA IN ITINERE

A. Completa le seguenti affermazioni.  I corpi solidi, liquidi, aeriformi……………………..di volume se vengono riscaldati. Questo fenomeno si chiama………………..  Un corpo si riscalda quando ……………………….termica delle sue molecole………………….  I corpi solidi, se ………………………., diminuiscono di ………………………  I binari ferroviari vengono posati lasciando un piccolo spazio fra un tratto e l‟altro, perché il ……………………li fa……………………..  L‟acqua è l‟unico liquido che ghiacciando………………….di volume .

B. Osserva le immagini:

Fig. 1

Fig.3: Fase 1

Fig. 2

Fig.3: Fase 2

Fig.3: Fase 3

a. Cosa rappresenta lo strumento di fig.1? b. Che tipo di dilatazione è illustrata in fig. 2? c. Descrivi le tre fasi illustrate in fig. 3 e indica di che tipo di dilatazione si tratta.

C. http://scientificando.splinder.com

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Descrivi, anche ricorrendo ad esempi, in cosa consiste la dilatazione lineare dei corpi e da cosa è influenzata. ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………

D. Individua e correggi il/i termine/i non pertinente/i, per rendere vera l'affermazione.

1) La dilatazione lineare di un corpo è, in effetti, una dilatazione volumetrica nella quale sono ritenute significative due dimensioni.

2) Un gas si dilata di meno rispetto a un liquido e a un solido, a parità di altre variabili.

3) I cambiamenti di stato che avvengono per riscaldamento sono l‟evaporazione e la solidificazione.

4) I termometri, ad alcool o a mercurio, sfruttano nel loro funzionamento la dilatazione della sostanza termometrica e adoperano sempre scale graduate uguali.

5) Il modello microscopico della materia interpreta l‟aumento di temperatura dei corpi mediante l‟aumento dei legami molecolari.

6) Fornendo temperatura ad un corpo, questo si dilata.

E. Disponi in tabella, secondo l‟ordine crescente del loro indice di dilatazione, i corpi in elenco: Mercurio; acqua; aria; ferro; alluminio; ottone; alcool;vetro pirex; vetro normale; metano; ossigeno; idrogeno.

CORPI

INDICE DI DILATAZIONE

3^VERIFICA FORMATIVA IN ITINERE

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A. Completa le frasi, inserendo il termine appropriato tra quelli elencati : Irraggiamento; convezione; conduzione; buoni; cattivi

1) Nei solidi la propagazione del calore avviene per……………………………..

2) I corpi solidi vengono classificati come …………………………..o………………..conduttori di calore.

3) Nei corpi liquidi e in quelli aeriformi, la propagazione del calore avviene per ………………………………………………………

4) La propagazione nel vuoto avviene per………………………………………………………

5) L‟ ………………………………..è alla base del riscaldamento dell‟atmosfera terrestre.

B. Scegli il completamento esatto di ciascuna frase, colorando il riquadro corrispondente. a) I conduttori lasciano passare il calore

Molto facilmente

Con difficoltà

b) La quantità di calore assorbita da un corpo

Dipende dalla temperatura

Dipende dalla sua massa

C. Molti impianti di riscaldamento sfruttano la capacità dell‟acqua calda che circola nei radiatori di cedere il suo calore all‟ambiente.

1) Sapresti riprodurre lo schema di un radiatore, indicando da dove entra e da dove esce l‟acqua?

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2) Sapresti anche proporre una tua spiegazione del fenomeno? …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………

D. Per quale ragione nei paesi molto caldi le case vengono dipinte di bianco? …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………..

E. Osserva le due figure sotto riportate e indica i fenomeni a cui si riferiscono.

Fig.1

Fig.2

QUESITI VELOCI IN FORMA ORALE E DISCUSSIONI COLLETTIVE PER IL CONTROLLO IN ITINERE DELL'APPRENDIMENTO http://scientificando.splinder.com Pagina 54

1. Perché un mulinello di carta a spirale, se sistemato con la sua asta di supporto sopra un radiatore, si mette a ruotare?

2. E‟ esatto dire che i nostri sensi possono ingannarci in merito alle informazioni che ci danno sulla temperatura dei corpi? Perché?

3. Sapresti indicare gli effetti del riscaldamento sui corpi?

4. Se provi a mettere due candele accese vicino ad una porta semiaperta, una in basso e l‟altra in alto disposta su di una mensola , vedrai la fiamma in basso piegarsi verso l‟interno, mentre la fiamma in alto si piegherà verso l‟esterno. Sapresti fornire una spiegazione di tali differenti comportamenti?

5. Se accosti la mano a una lampadina che hai appena acceso, sentirai un lieve calore. Sapresti indicare il meccanismo con il quale si è propagato il calore?

6. Perché una superficie scabra possiede un potere di assorbimento termico maggiore di quello che si rileva per una superficie lucida o speculare?

7. Sapresti spiegare in termini microscopici la diversa dilatazione dei corpi solidi, liquidi e aeriformi?

8. L‟acqua, come tutte le altre sostanze, può passare da uno stato fisico all‟altro con il variare della temperatura, però si comporta diversamente dagli altri corpi in un determinato intervallo delle temperature. Sapresti indicare tale intervallo e cosa avviene?

9. Sapresti indicare il significato delle seguenti espressioni: buoni conduttori termici; cattivi conduttori termici; isolanti termici?  NOTA DIDATTICA I quesiti su indicati non sono stati posti in un'unica soluzione ma quando la situazione didattica lo ha reso più opportuno.

Alle volte, ho stimolato discussioni collettive lasciando che i ragazzi intervenissero spontaneamente; altre volte ho moderato brainstorming con l'intervento, a turno, di tutti; altre, ancora, ho condotto vere e proprie interviste ai ragazzi richiedendo la giustificazione delle risposte da essi fornite.

Le informazioni raccolte con tali modalità, insieme a quelle ottenute con i test scritti, hanno fornito, in itinere, una valutazione attendibile sul percorso di apprendimento.

Hanno, inoltre, permesso di intervenire, in maniera mirata, con attività di recupero rivolte ai ragazzi, che via via evidenziavano incertezze e dubbi, e con attività di potenziamento per il livello di eccellenza.

VERIFICA SOMMATIVA DI FINE MODULO

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MODULO D: Energia e Società 1^ Sottomodulo: “ Il calore come forma di energia” 2^ Sottomodulo: “ Diversa natura delle grandezze fisiche: calore e temperatura” 3^ Sottomodulo: “ Esperienze sulla dilatazione dei corpi solidi, liquidi e aeriformi” 4^ Sottomodulo: “ Esperienze sulla propagazione del calore nei vari mezzi fisici” _______________ QUESITO A Indica con una crocetta quali delle seguenti frasi sono vere e quali false.

FRASI

VERO

FALSO

1. Il calore sviluppato dai combustibili proviene dal Sole.

2. Il calore è una proprietà di un corpo.

1. La temperatura è una grandezza fisica che ci dice quanto un corpo è caldo o freddo 2. Un corpo si riscalda quando l‟agitazione termica delle sue particelle aumenta.

3. Il trasferimento di calore da un corpo ad un altro dipende solo dalla sua massa.

4. Quando un corpo ha elevata temperatura, cede con facilità il suo calore.

5. La caloria è l‟unità di misura della temperatura.

QUESITO B Abbina ogni termine con l‟esatta definizione corrispondente. a. Livello o “grado” di calore trasferito in un corpo. b. Strumento usato per misurare la temperatura dei corpi. c. Quantità di calore necessaria per aumentare di 1 °C la temperatura di 1 m3 di acqua distillata. d. Scala termometrica graduata da 0 °C a 100 °C.

Scala Celsius o centigrada; termometro; temperatura; caloria

QUESITO C Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false: AFFERMAZIONI http://scientificando.splinder.com

V

F

Pagina 56

1. a) b) c) 2.

3.

4.

La temperatura di un corpo dipende: dall‟energia cinetica delle sue molecole; dalla rapidità con cui si muovono le sue molecole; dalla quantità di calore scambiata dal corpo.

In un liquido freddo le molecole sono in continuo movimento.

La quantità di calore fornita ad un corpo viene misurata con il termometro.

Fornendo/sottraendo calore ad un corpo, l‟agitazione termica delle sue molecole aumenta/diminuisce

QUESITO D Evidenzia le frasi errate, fornendo una spiegazione.

A. Per effetto del calore molti solidi possono diventare liquidi.

B. I solidi riscaldati sono maggiormente soggetti alla dilatazione che non i gas.

C. In generale, le sostanze, eccetto l‟acqua, passando dallo stato liquido a quello solido diminuiscono di volume.

D. Per effetto del calore i liquidi possono diventare aeriformi.

E. Le molecole dei solidi non posseggono forti legami di coesione e quindi la loro agitazione termica è bassa.

QUESITO E Osserva l‟immagine sotto riportata e spiega il fenomeno illustrato.

QUESITO F Crea due distinte mappe concettuali per : a) la dilatazione dei corpi; b) la propagazione del calore.

QUESITO G Indica il significato dei termini proposti: a) Assorbimento termico………………………………………………………………………………. http://scientificando.splinder.com

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b) c) d) e)

Radiazioni termiche………………………………………………………………………………..

Irraggiamento…………………………………………………………………………………………..

Moti convettivi…………………………………………………………………………………………….

Dilatazione lineare…………………………………………………………………………………….

QUESITO H 20 g di acqua sono portati dalla temperatura di 15 °C a quella di 55 °C; calcola la quantità di calore necessaria.

QUESITO I Vero o falso?

1. Il calore si trasmette spontaneamente da un punto a temperatura più alta a uno a temperatura più bassa.

2. La conduzione avviene con spostamento di particelle.

3. La convezione può avvenire anche nei solidi.

4. L‟irraggiamento avviene anche nel vuoto.

5. La conduzione si verifica nei solidi, nei liquidi e nei gas.

QUESITO L Perché una bottiglia di vetro riempita con acqua bollente può rompersi facilmente se viene messa nel freezer? ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………..

QUESITO M Percorrendo in automobile i viadotti dell‟autostrada avrai certamente notato la presenza di interruzioni sull‟asfalto: qual è la loro funzione? ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………….. .............................................................................................................. .............................................................................................................

QUESITO N Osserva le figure. Le due situazioni indicate sono identiche o avviene qualcosa di diverso? Sapresti dare una spiegazione? http://scientificando.splinder.com

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Fig.2

Fig.1

QUESITO O Immagina di mescolare in un unico recipiente un litro d‟acqua alla temperatura di circa 20 °C e un litro d‟acqua alla temperatura di 50 °C. Quale pensi che sarà la temperatura finale del miscuglio?

Circa 50 °C

Circa 25 °C

Circa 35 °C

Circa 20 °C

QUESITO P La somma dei pesi degli alunni di una classe può essere paragonata al calore trasferito ad un corpo, mentre il loro peso medio (cioè il rapporto tra il peso totale degli alunni e il loro numero complessivo) può rappresentare la temperatura.

Entro quali limiti l‟analogia può considerarsi pertinente?

QUESITO Q La tabella mostra come è variata la temperatura giornaliera di una persona durante un‟influenza.

Tempo ( ore) Temperatura ( °C) a) b) c) d)

0

1

2

3

4

37

39

40

40

40

5

6

7

8

39,5 38,3 37,7 37,3

9

10

37

37

Costruisci il grafico temperatura/tempo con i dati della tabella.

Indica il valore massimo raggiunto dalla temperatura.

Per quante ore la temperatura ha mantenuto valori superiori al normale?

Dopo quante ore la temperatura ha raggiunto il valore di 38 °C?

PROVA PRATICA DI VERIFICA http://scientificando.splinder.com

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CONSEGNA DI LAVORO PER I GRUPPI : A. Per il livello di eccellenza: l’effetto serra B. Per i livelli fondamentale e di consolidamento: il riscaldamento di corpi diversi Per i tre livelli di apprendimento, sono stati forniti i materiali, che i gruppi hanno allestito autonomamente.

Gli esperimenti, assegnati ai diversi livelli in relazione al grado di difficoltà, sono stati proposti per la prima volta allo scopo di verificare l‟autonomia degli alunni nella conduzione di un esperimento nuovo.

LIVELLI DI APPRENDIMENTO 1. Fondamentale 2. Consolidamento

3. Eccellenza

MATERIALI FORNITI Circa 200 g di sabbia; limatura di ferro o di alluminio; olio o altri liquidi non facilmente infiammabili; Come sopra Due barattoli uguali di vetro con tappo di plastica, in cui praticare un foro; tre termometri, di cui due da infilare nei fori; un foglio di carta nera, da sistemare all‟interno di uno dei barattoli per schermarne circa la metà della parete laterale; mascherina di cartone spesso, per la schermatura dei bulbi dei termometri.

Ai gruppi dei tre diversi livelli è stata richiesta una sintetica relazione scritta sull'esperimento (valutata in base alla sua significatività e chiarezza espositiva).

VERIFICA MEDIANTE MAPPA CONCETTUALE (per completamento o come produzione autonoma) http://scientificando.splinder.com

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Si ritiene opportuno, alla fine della trattazione del modulo, allo scopo di verificare ulteriori aspetti dell'apprendimento maturato dai ragazzi durante il percorso didattico, richiedere il completamento di alcune mappe concettuali, per il livello fondamentale, e la produzione autonoma della stessa mappa per i livelli di consolidamento e di eccellenza.  CONSEGNA PER I LIVELLI DI CONSOLIDAMENTO E DI ECCELLENZA: “Riassumi con una mappa concettuale quanto hai appreso sul calore nella trattazione del Modulo D; esprimi, inoltre, la differenza tra temperatura e calore attraverso schemi o in altro modo, a scelta”  PER IL LIVELLO FONDAMENTALE è stato richiesto il completamento di una mappa semistrutturata, analoga a quelle realizzate collettivamente o proposte da me durante la trattazione dei quattro sottomoduli Buona parte dei ragazzi ha voluto cimentarsi in una produzione autonoma, a dispetto della consegna, il che mi ha fatto piacere.

NOTA Ogni alunno ha lavorato da solo alla realizzazione delle mappe e i risultati sono stati soddisfacenti.

Ne sono state documentate due: una per i livelli di consolidamento e di eccellenza e l’altra per il livello fondamentale, presa, la seconda, fra quelle dei ragazzi che non hanno voluto realizzare la mappa completamento.

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MAPPA PER I LIVELLI DI CONSOLIDAMENTO E DI ECCELLENZA

Fa variare la temperatura dei corpi

Solare Può essere…

Artificiale

Il calore

Provoca i cambiamenti di stato E‟ immateriale

Irraggia mento nel vuoto

Si propaga

Per

Conduzione (per contatto)

Provoca la dilatazione dei corpi

Nei

Solidi

Liquidi

Gas

È rilevante nei

E‟ una forma d‟energia Convezione (con trasporto di

nei

materia)

Serve per molteplici usi: riscaldare, cuocere… http://scientificando.splinder.com

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Differenze e analogie tra temperatura e calore Temperatura

Calore Sono grandezze fisiche

E‟ una caratteristica fisica dei corpi Si misura con il termometro

E‟ una forma di scambio d‟energia Si misura con il calorimetro

Una variazione termica dei corpi Un trasferimento di calore determina implica un trasferimento di calore ad necessariamente una variazione essi relativo termica dei corpi Sono, quindi, grandezze strettamente correlate, che possono essere efficacemente interpretate con il modello microscopico della materia

MAPPA PER IL LIVELLO FONDAMENTALE

CALORE

è UN TIPO DI ENERGIA

IMMATERIALE

Si trasmette con trasporto di materia

NEI LIQUIDI E NEI GAS

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Si trasmette tramite contatto soprattutto

genera

NEI SOLIDI

MOVIMENTO

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DIFFERENZA TRA CALORE E TEMPERATURA IL CALORE Il calore è una forma di energia fornita da sorgenti; si trasmette da un corpo caldo a uno meno caldo; con trasporto di materia nei liquidi e nei gas (moti convettivi); per contatto nei solidi ( conduzione).

La terra viene riscaldata dal sole per irraggiamento.

LA TEMPERATURA La temperatura indica il grado di agitazione molecolare della materia. Il calore è strettamente connesso con la temperatura, anche se sono grandezze diverse; infatti, con l‟aumentare del calore fornito, le molecole di una sostanza si muovono più velocemente per l'allentarsi delle forze di coesione e si può rilevare anche un aumento di temperatura.

NOTA DIDATTICA E' importante utilizzare le mappe concettuali, sia come strumenti di verifica che come strumenti metodologici per facilitare l'apprendimento, accanto a tutti quelli che l'insegnante reputa più opportuni nella pratica didattica.

Infatti, le mappe concettuali sono rappresentazioni della rete di informazioni riguardanti gli aspetti significativi della conoscenza scientifica dell'alunno.

Esse evidenziano un aspetto della conoscenza dichiarativa, che va oltre la comune conoscenza che gli studenti acquisiscono perché sono una rappresentazione di come gli studenti strutturano tale conoscenza.

Esistono ampi studi a sostegno delle mappe concettuali come mezzi efficaci per imparare; le recenti ricerche indicano, inoltre, che le mappe concettuali possono essere impiegate in modo attendibile come strumento di valutazione dell'apprendimento degli studenti, accanto agli altri strumenti di valutazione più tradizionali

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STRUMENTI PER L'AUTOVALUTAZIONE DELL'ALUNNO

Per riuscire ad organizzare efficacemente il proprio lavoro, attraverso l'utilizzo di una giusta strategia di studio, è necessario che l'allievo sia in grado di valutare le varie fasi della propria attività individuandone i punti deboli.

La capacità di autovalutazione rappresenta un processo metacognitivo di controllo tra i più significativi ed è stata oggetto di ampio studio, negli ultimi 15/20 anni, da parte di molti psicologi come ad esempio i gruppi della Brown, di Nelson e di Flavell e, per stare in Italia, il gruppo MT di Padova e altri studiosi.

L'insegnante, pertanto, deve in ogni modo incrementare tale capacità nell'alunno adottando comportamenti quali:  rendere esplicito ciò che richiede sia nelle verifiche scritte che in quelle orali;  indicare con chiarezza i criteri di valutazione applicati.

Deve, inoltre, promuovere il confronto con i compagni e la comune ricerca di soluzioni ai vari problemi.

Il confronto continuo con i criteri adottati dal docente, può aiutare l'alunno a fare delle previsioni valutative su verifiche già svolte o ad autovalutarsi in una verifica già corretta, imparando a comprendere gli errori compiuti e il livello di prestazione richiesto.

Sono qui indicate alcune proposte per l'alunno.

TABELLA PREVISIONALE E COMPARATIVA DI AUTOVALUTAZIONE. Tipo di verifica

Data

Stima della preparazione personale(pri ma della verifica)

Previsione (immediatamen te dopo lo svolgimento)

Valutazione dell'insegnan te

Compara zione.

Nell'ultima colonna l'alunno segnalerà se le proprie valutazioni coincidono o no con quelle dell'insegnante.

Analizzando e confrontando i dati sistematicamente, potrà imparare a dare una valutazione del proprio livello di preparazione e a rendersi conto di come ha svolto una verifica.

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SCHEDA DELL'ALUNNO PER L'AUTO- VALUTAZIONE A FINE MODULO. Nella scheda sono elencate le abilità conseguibili attraverso lo svolgimento del modulo e sono individuate quelle in cui gli alunni manifestano maggiori difficoltà, permettendo all'insegnante di intervenire con attività di recupero mirato.

Fai il punto del tuo percorso di lavoro Riflettendo con sincerità su quanto appreso, segna le abilità in cui ti senti sicuro, parzialmente sicuro, totalmente insicuro: S PS TI Abilità S PS TI A. Nel riconoscere il calore come una forma di energia, mi sento…

B. Nell‟individuare la differenza esistente tra calore e temperatura, mi sento…

C. Nel distinguere le diverse modalità della dilatazione dei corpi, mi sento…

D. Nel distinguere i tre principali meccanismi con cui si propaga il calore, mi sento…

E. Nel distinguere i materiali conduttori da quelli isolanti, mi sento…

F. Nel distinguere tra assorbimento ed emissione di radiazioni termiche, mi sento…

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ATTIVITA' DI RECUPERO

 Rifletti attentamente sulle seguenti attività svolte e cerca di individuare quanto richiesto.

CHE COSA HAI RILEVATO DI SIGNIFICATIVO

ATTIVITA'

Nello studio del calore come forma di energia Nello studio della diversa natura di calore e temperatura Nello svolgimento delle esperienze sulla dilatazione dei corpi Nello studio dei moti convettivi Nelle esperienze sulla conduzione del calore Nello studio sull‟irraggiamento Nelle attività di ricerca guidata su Internet e manuali

CHE COSA HAI TROVATO DIFFICILE DA COMPRENDERE O DA SVOLGERE

…………………………………….

……………………………………

……………………………………..

……………………………………

………………………………………

…………………………………….

………………………………………

……………………………………..

……………………………………..

………………………………………

……………………………………..

……………………………………..

………………………………………

……………………………………….

 Rifletti su quanto proposto e cerca di completare la tabella LA CONDUZIONE AVVIENE

LA CONVEZIONE AVVIENE

L‟IRRAGGIAMENTO AVVIENE

CORPI SOLIDI LIQUIDI AERIFORMI VUOTO

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 ATTIVITA' IN LABORATORIO : " Se poniamo contemporaneamente un cubetto di ghiaccio su una superficie di legno e un altro cubetto su di una superficie metallica, quale dei due si scioglierà per primo? Prova a formulare un’ipotesi" MATERIALE: una tavoletta di legno; una tavoletta di metallo; due cubetti di ghiaccio uguali; un cronometro.

PROCEDIMENTO  Deporre contemporaneamente un cubetto di ghiaccio sul legno e uno sul metallo.  Controllare con il cronometro il tempo occorrente al ghiaccio per fondere, in entrambi i casi.  osservare quello che succede e descriverlo ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………..

Rispondi alle seguenti domande   

La temperatura del ghiaccio era, secondo te, inferiore a quella del legno ?

Era inferiore a quella del metallo?

Tra metallo e legno chi aveva in partenza la temperatura minore?  Il legno  Il metallo  Uguale  Secondo te il ghiaccio si scioglie prima  Dove c‟è più calore  Dove c‟è meno calore  Dipende dal materiale, a parità di calore

Ora, dopo aver riflettuto, rispondi alla domanda : " Perché il ghiaccio si è sciolto più velocemente su un materiale e più lentamente sull’altro?”

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ATTIVITA' DI POTENZIAMENTO (Livello di eccellenza) 1° ATTIVITA‟ Formula un‟ipotesi, rispondendo alla seguente domanda: “Se scaldiamo 250 cc di acqua per 5 minuti su un fornello elettrico, la sua temperatura aumenterà di un certo numero di gradi centigradi. Se poniamo sullo stesso fornello 500 cc di acqua, per quanto tempo occorrerà scaldarla affinché si ottenga lo stesso aumento di temperatura avuto per 250 cc?”  5 minuti  10 minuti  non si può prevedere MATERIALE: due becker termoresistenti, uguali da 1000 cc; due termometri; una piastra elettrica; acqua; due bacchette agitatrici; un cronometro.

PROCEDIMENTO E VERIFICA DELL‟IPOTESI  Versa, nel primo becker, 250 cc d‟acqua.  Misura la sua temperatura con il termometro, segnandola con T 1 nella tabella che hai creato appositamente.  Disponi il becker sulla piastra elettrica e fai partire il cronometro contemporaneamente.  Agita con la bacchetta senza interruzione.  Blocca il cronometro appena trascorsi 5 minuti e togli il becker dalla piastra.  Rileva, con il termometro, la temperatura, raggiunta dall‟acqua, che segnerai nella tabella come T2  Calcola la differenza fra le due temperature, T 2 – T1, e annotala in tabella.  Versa, adesso, 500 cc d‟acqua nel secondo becker e segui la medesima procedura.  Segna in tabella il tempo impiegato per raggiungere la temperatura stabilita.  Rispondi, ora, alle domande seguenti.

-

“ A quale dei due becker hai fornito più calore?” “ Da che cosa lo deduci? “ La massa di un corpo è importante per stabilire la quantità di calore che ha ricevuto?”  Sì  No

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TABELLA RISCALDAMENTO ALLA STESSA SORGENTE DI CALORE Grandezze 1° Becker 2° Becker Sostanza Volume Temperatura iniziale Tempo di riscaldamento Temperatura finale Variazione temperatura T2 – T1

Acqua 250 cc

Acqua 500 cc

T1…………………..

5 minuti T2………………

T1………………… ……………..

T2…………….

………………

……………..

NOTA L‟attività è servita per far rifletter i ragazzi sul fatto che il termometro non può essere lo strumento giusto per misurare il calore, in quanto non tiene conto della massa del corpo di cui misura la temperatura.

Lo strumento adatto è, invece, il calorimetro.

2° ATTIVITA‟: la taratura di un termometro L‟esperimento consiste nel tarare un termometro, servendosi del punto di fusione del ghiaccio e del punto di ebollizione dell’acqua. Il termometro da tarare è privo di indicazioni e di graduazione.

ATTIVITA‟ STRUMENTI ATTREZZATURE E APPARECCHI MATERIALE E SOSTANZE

PROCEDIMENTO

Tarare un termometro.

Termometro non tarato, un becker graduato e termoresistente.

Piastra termica.

Pennarello indelebile nero; fogli millimetrati; squadra; riga; compasso; acqua; ghiaccio tritato.  Agitare energicamente il miscuglio di ghiaccio tritato e acqua per favorire il loro contatto termico.  Immergere il bulbo del termometro nel becker e tenervelo fino a quando il mercurio non scende più.  Segnare con un pennarello nero indelebile, sul sostegno del termometro, questo livello che rappresenta lo zero.  Togliere il termometro dal miscuglio e immergerlo nell‟acqua, che ha raggiunto nel frattempo l‟ebollizione.  In un primo tempo il livello del mercurio sale

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

rapidamente, poi si stabilizza.

A questo punto, segnare, con una seconda tacca, il livello che rappresenta i 100°C.

Affinché il termometro tarato possa avere una certa utilità è necessario che abbia divisioni comprese tra lo 0 e i 100°C. Poiché non è abbastanza lungo, è solo possibile dividere l‟intervallo in 20-25 divisioni circa, ovvero si può tracciare un segno ogni 5 °C - 4 °C .

PROCEDURA PER LA SUDDIVISIONE DI UN SEGMENTO IN 25 PARTI UGUALI

Per dividere l‟intervallo 0-100 °C in parti uguali, adoperare un segmento ausiliario A B; suddividerlo in 25 parti uguali, poi congiungere il punto B con il punto 100 °C e tracciare via via le parallele.

Il teorema di Talete ci assicura che anche i segmenti sulla scala saranno uguali.

B

A Per effettuare questa suddivisione, conviene eseguire la costruzione grafica su di un foglio e poi trasferire la scala ottenuta sul supporto del termometro.

Completata la taratura, controllare se il termometro realizzato possiede caratteristiche soddisfacenti, confrontandole con quelle di un normale termometro da laboratorio.

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Prima, però, è opportuno effettuare una stima della sensibilità; probabilmente si riuscirà a leggere i 2 °C, anche se le tacche segnate variano di 4 in 4°C. Utilizzando i due termometri, misurare la temperatura dell‟acqua di rubinetto e di altri oggetti reperiti nell‟ambiente circostante.

Non si dovrebbe trovare una grande differenza tra le letture dei due termometri.

Se si otterrà un tale risultato, vorrà dire che la taratura del termometro è migliore di quanto ci si potesse attendere!

Nota conclusiva con considerazioni sugli errori:  a parte quelli sulla costruzione grafica, è da considerare l‟errore sullo 0 °C, dovuto al fatto di aver impiegato acqua di rubinetto, contenente sali minerali;  inoltre, più rilevante è l‟errore sulla seconda temperatura di riferimento, i 100 °C, dovuto al fatto che difficilmente la pressione atmosferica è 760 mm di mercurio e al fatto che i sali minerali dell‟acqua di rubinetto modificano di un po‟ la temperatura di ebollizione; può, però, succedere che questi due errori siano di segno contrario e quindi si compensino, anche se in parte.

C‟è da considerare, d‟altra parte, che questa analisi degli errori è un po‟ troppo minuziosa in quanto, in un termometro che ha sensibilità di soli 2 °C, tali errori, se presenti, vengono nascosti dalla bassa sensibilità dello strumento.

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 MODELLO DI GRIGLIA utilizzato per la correzione delle relazioni scritte nelle ordinarie attività di laboratorio.

ALUNNI

RELAZIONE N.

ESPERIENZA

CONOSCENZA DEGLI ELEMENTI PROPRI DELLA DISCIPLINA

OSSERVAZIO NE DI FATTI E FENOMENI (anche con l'uso degli strumenti)

FORMULAZIO NE DI IPOTESI E LORO VERIFICA ANCHE SPERIMENTA LE

COMPRENSIO NE E USO DEI LINGUAGGI SPECIFICI

1.

2.

3.

4.

5.

6.

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8.

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10.

11.

12.

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18.

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20.

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22.

ANNARITA RUBERTO – IC. “C.BASSI”- VIA GIOVANNI XXXIII, 86-CASTEL BOLOGNESE- RA

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