LA MASSA Lunghezza, superficie e volume sono grandezze fisiche che, insieme alla forma ci consentono di definire un oggetto.Tali proprietà vengono definite varianti in quanto variano al variare della temperatura. Esiste un’altra proprietà intrinseca della materia che ci consente di diversificare i diversi oggetti: la massa. Essa rappresenta la quantità di materia presente in un corpo ed è una proprietà invariante in quanto rimane tale in tutti i punti dell’Universo e non varia al variare di parametri esterni quali la temperatura, la pressione o altro. Possiede la caratteristica dell’ADDITIVITÀ in quanto la massa di 2 corpi si può sommare.

LA MASSA E’ una grandezza fondamentale del S.I. e la relativa unità di misura è il Kg. E’ anche un esempio di GRANDEZZA ESTENSIVA in quanto dipende dalla quantità di materia. Il campione di riferimento è un cilindro di platino – iridio che si trova nel Museo di Sèvres (Parigi). Ad esso corrisponde esattamente 1 litro di acqua distillata alla temperatura di 4°C. Lo strumento comunemente usato per misurare la massa è la bilancia a 2 bracci.

IL PESO Il peso è la forza con la quale la Terra attrae un oggetto a sé. Tale forza in termini fisici viene chiamata forza di gravità o forza di attrazione gravitazionale: è direttamente proporzionale alla sua massa, ma diminuisce all’aumentare della distanza dal centro della Terra (legge di Newton). Per questo i corpi sulla Terra pesano di più spostandosi dall’equatore verso i poli (in quanto essi, per via dello schiacciamento polare, sono più vicini al centro della Terra). Affinché un corpo possa sfuggire alla forza di gravità esercitata dalla Terra, dovrebbe possedere una velocità superiore a 11 Km/s (velocità di fuga della Terra).

IL PESO Il peso è direttamente proporzionale alla massa ed all’accelerazione di gravità, che sulla Terra è di 9,8 m/s2. Infatti la sua formula è: p = m * g E’ una proprietà intrinseca della materia, ma , al contrario della massa, è VARIANTE in quanto varia al variare della massa del corpo che attira un oggetto (es. un uomo sulla Luna peserebbe circa 6 volte meno rispetto alla Terra). L’unità di misura è il Kg peso e lo strumento relativo è il dinamometro. Esso è costituito da una molla che porta, all’estremità inferiore un gancio al quale possono essere attaccati dei pesetti. Ogni pesetto, per effetto della forza di gravità, provocherà un certo allungamento della molla a cui corrisponde un indice che scorre lungo una scala tarata e che corrisponde così al peso dell’oggetto. Anche il peso possiede la proprietà dell’ADDITIVITÀ ed è una grandezza ESTENSIVA.

DINAMOMETRO

LA DENSITA’ Due oggetti che occupano lo stesso volume hanno masse diverse quando la materia di cui sono costituiti è diversa. Ad es. un cubo di ferro ed uno di legno. Cubo di ferro Cubo di legno Allo stesso modo, 2 oggetti aventi la stessa massa occupano volumi diversi se sono composti da materia diversa. Es. 1 Kg di noci ed 1 Kg di ananas.

LA DENSITA’ Dagli esempi fatti si deduce che esiste una relazione che lega tra di loro la massa ed il volume di oggetti formati dallo stesso tipo di materia: la densità. La densità è il rapporto tra la massa ed il volume di un corpo: d = m / V e corrisponde alla massa contenuta in un volume unitario. E’ una grandezza derivata del S.I. e la sua unità di misura è: Kg / m3 che esprime la massa che avrebbe un oggetto di forma cubica avente il lato lungo 1 metro. Si possono usare anche i sottomultipli di entrambi ( g / cm3 ) ossia g / ml. Ad es. dire che il mercurio ha una densità di 13,595 g / ml significa che 1 ml di mercurio ha una massa di 13,595 g.

CARATTERISTICHE DELLA DENSITA’ E’ una grandezza derivata del S.I. E’ una grandezza INTENSIVA perché non dipende dalla quantità di materia contenuta in un corpo, ma dalla sua natura e dalle condizioni alle quali si trova. Ad es. 1 ml d’acqua ha la stessa densità di 1 L d’acqua, 1 g di oro ha la stessa densità di un Kg d’oro in quanto la materia è la stessa. Ciò significa che il suo valore rimane invariato se usiamo multipli o sottomultipli della sua unità di misura in quanto il rapporto non cambia. Es. 500 cm3 di latte pesano 515 g (d=1,03 g/ cm3) e 1000 cm3 pesano 1030 g (d=1,03 g/ cm3). E’ una grandezza VARIANTE in quanto varia al variare della temperatura e, per i gas, della pressione e non possiede la caratteristica dell’ADDITIVITA’.

PESO SPECIFICO Ha le stesse caratteristiche della densità, ma al posto della massa consideriamo il peso, tenendo presente il diverso significato che questo possiede rispetto ad essa. La formula è: Ps = p / V L’unità di misura è la stessa.

LA TEMPERATURA La temperatura è una grandezza fondamentale del S.I. L’unità di misura nel S.I. è il grado Kelvin il cui simbolo è °K (scala Kelvin detta dello “zero assoluto”), ma nella pratica si usa il grado Celsius o grado centigrado, il cui simbolo è °C. E’ una grandezza INTENSIVA in quanto non dipende dalla quantità di materia contenuta in un corpo. Esprime la tendenza che ha il calore a trasferirsi da un sistema all’altro. E’, quindi una misura del calore. E’ una grandezza VARIANTE in quanto può variare. Non possiede la caratteristica dell’ADDITIVITA’ in quanto se, ad es., mettiamo insieme 2 sostanze con temperatura diversa, la temperatura totale non è la somma delle temperature, bensì un valore intermedio tra i due (TEMPERATURA DI EQUILIBRIO) in quanto il calore si propaga dal corpo più caldo verso quello più freddo per raggiungere l’equilibrio termico.

SCALE TERMOMETRICHE CELSIUS KELVIN FARHENHEIT - 273,16 °C 100°C

SCALA CELSIUS La scala Celsius è suddivisa in 100 parti uguali ciascuna delle quali prende il nome di grado centigrado. Esso rappresenta la centesima parte dell’intervallo che esiste tra la temperatura dell’acqua in ebollizione e quella del ghiaccio che fonde (alla pressione ambientale).

SCALA KELVIN La scala KELVIN è suddivisa in 100 parti uguali ciascuna delle quali prende il nome di grado Kelvin. Secondo tale scala l’acqua congela a 273,16 °K e bolle a 373,16 °K. E’ chiamata scala dello zero assoluto in quanto a zero gradi Kelvin corrisponde, nella scala Celsius, la temperatura di – 273,16 °C, ossia la temperatura più bassa che possa esistere nell’Universo. Gli scienziati hanno ipotizzato che a questa temperatura la materia ha volume zero. Da quanto detto si deduce che nella scala Kelvin non ci sono valori negativi.

SCALA FARHENHEIT E’ molto usata nei paesi anglosassoni ed è suddivisa in 180 parti uguali ciascuna delle quali è chiamata grado Farhenheit. A 0°C corrispondono nella Farhenheit 32°F, mentre a 100°C corrispondono 212°F.

MISURA DELLA TEMPERATURA Lo strumento più comunemente usato per misurare la temperatura è il termometro a liquido. Il mercurio e l’alcool sono i liquidi più utilizzati. In particolare il mercurio è l’unico metallo liquido a temperatura ambiente. Il funzionamento del termometro si basa sulla proprietà che hanno i liquidi, molto più dei solidi, di dilatarsi con l’aumentare della temperatura e tale fenomeno è reso più evidente dalla sezione ridotta del tubo lungo il quale il liquido è costretto a scorrere. La taratura di un termometro può essere effettuata facendo riferimento al punto di congelamento dell’acqua (0°C) ed al punto di ebollizione della stessa (100°C).

TIPI DI TERMOMETRO Termometro clinico: la temperatura è compresa tra 35°C e 42°C. Serve per misurare la temperatura corporea. Termometro domestico: la temperatura è compresa tra 0°C e 40°C. Serve per misurare la temperatura ambientale. Termometro da laboratorio: la temperatura è compresa tra –10°C e 110°C. Viene usato per le esperienze di laboratorio.

TABELLA