Le misconcezioni IN CHIMICA Campo Pericoli – Gran Sasso (AQ) PRESENTAZIONE Classi A060 e A013 Giorgio Colangeli Natalia De Luca Antonello Di Crescenzo Erica Di Giacomo Nicoletta Di Marco Tullia Ferreri Gloria Iacovella Le misconcezioni IN CHIMICA Università Degli Studi Dell’Aquila – Tirocinio Formativo Attivo Didattica della Chimica I – Dr.ssa Samantha Reale

DEFINIZIONE DI MISCONCEZIONE INTRODUZIONE DEFINIZIONE DI MISCONCEZIONE In inglese il termine misconception viene solitamente interpretato come “giudizio erroneo”, “idea sbagliata”, ma anche “equivoco” o “malinteso”. In senso più esteso può anche significare “concezione fallace”. La chimica è una materia scientifica e proprio per il suo elevato livello di formalismo ed astrazione, si presta a diversi casi di misconcezioni, ovvero di immagini mentali sbagliate derivanti da un’interpretazione personale delle informazioni apprese oppure dalle informazioni ricevute in ambito scolastico.

INTRODUZIONE Ne sono un esempio la confusione -identificazione tra i concetti di elemento e quello di sostanza elementare. (E. Roletto, A. Regis, M. Ghirardi; “La struttura gerarchica della chimica di base”, CnS, XXVIII, n. 2, 2006) Le misconcezioni sono dure a morire e tra queste alcune sono proprio insegnate a scuola. A dispetto della buona qualità delle “lezioni”, le concezioni alternative o misconcezioni non sono esclusivamente da imputare alla formazione precedente dello studente, ma si creano anche sotto l’influenza dell’insegnamento stesso.

INTRODUZIONE Durante il processo di insegnamento/apprendimento Le conoscenze e le misconcezioni si stratificano Senza verifica Con verifica Le misconcezioni rimangono tali Le misconcezioni si individuano e si correggono

Come risolvere le misconcezioni? INTRODUZIONE Come risolvere le misconcezioni? È necessario creare un contesto educativo in cui le conoscenze individuali (alternative, erronee, preconcette ecc.) vengano facilmente alla luce, in modo esplicito e anche indiretto (in quanto funzionale ad argomentare questioni o problemi correlati) e, infine, in modo continuativo, consapevole e sociale. Solo il discente può essere l’artefice del proprio apprendimento. L’utilizzo di una didattica per domande prevede che siano gli studenti a muoversi verso la conoscenza, fin dal primo momento, quindi occorre evitare qualsiasi situazione che predisponga ad atteggiamenti di passività

Posto ideale per estendere la conoscenza e modificare le misconcezioni INTRODUZIONE Diretta esperienza in laboratorio: la conoscenza, parte della comprensione – competenza, non può essere comunicata solo verbalmente. Prendono forma lentamente, attraverso l’esperienza diretta, in laboratorio o nel mondo esterno COMPRENSIONI – COMPETENZE La costruzione della competenza, nelle materie scientifiche, non può avvenire per via esclusivamente formale, ma implica una interazione fra fare e pensare. Bisogna esplicitare le esperienze e far si che trovino un riscontro, almeno parziale, nelle cose di tutti i giorni. Si comprende perciò l'importanza del laboratorio nell'educazione scientifica Posto ideale per estendere la conoscenza e modificare le misconcezioni

ANALISI DI ALCUNE MISCONCEZIONI Al fine di analizzare alcune tra le più frequenti misconcezioni È stato utilizzato un TEST, tratto dal gruppo di chimica dell’ITIS Majorana di Grugliasco (TO) e liberamente adattato Il test è stato somministrato a 25 studenti di una classe III del Liceo Scientifico “A. Bafile” dell’Aquila, ad indirizzo Scienze Applicate

Argomenti trattati Legge della conservazione delle masse Passaggi di stato

Organizzazione spaziale atomica nelle molecole Reazioni chimiche Legge di conservazione delle masse

Proprietà dell’acqua Evaporazione Fusione

Legge di conservazione delle masse Diluizioni

Calore Solubilità

ANALISI STATISTICA Risposte errate probabilmente indotte da domande imprecise Risposte errate a domande formulate correttamente

Cosa si evince? Gli studenti hanno risposto erroneamente alle seguenti domande: 100 mL di acqua a 25°C e 100 mL di alcol a 25°C, vengono scaldati separatamente nelle stesse identiche condizioni. Dopo 3 minuti la temperatura dell’alcol è 50°C; l’acqua invece raggiunge i 50°C 2 minuti più tardi. Quale liquido riceve più calore mentre lo riscaldiamo a 50°C? a. L’acqua b. L’alcol c. Entrambi ricevono la stessa quantità di calore d. E’ impossibile dirlo dalle informazioni che possediamo Qual’è la ragione della tua risposta alla domanda? a. L’acqua ha un punto di ebollizione più alto dell’alcol b. L’acqua richiede più tempo, rispetto all’alcol, per cambiare la sua temperatura c. Entrambi incrementano la loro temperatura dai 25°C d. L’alcol ha una densità e una pressione di vapore più bassa e. L’alcol ha un calore specifico più alto così si riscalda prima per raggiungere la temperatura di 50°C?

Un sale viene aggiunto all’acqua e la miscela viene agitata con una bacchetta finchè il sale non si scioglie più. Il sale che non si scioglie viene portato via dal recipiente. Cosa accade alla concentrazione di sale in soluzione se l’acqua evapora fino a che il volume della soluzione è metà del volume originale? (Assumendo che la temperatura rimanga costante). La concentrazione: a. Aumenta b. Diminuisce c. Rimane la stessa Qual’è la ragione della tua risposta alla domanda? a. C’è la stessa quantità di sale in meno acqua. b. Si forma più sale solido c. Il sale non è evaporato e rimane nella soluzione d. C’è meno acqua e. Altro………… La soluzione diventa sovrasatura e l'eccesso precipita

ll cerchio di sinistra mostra una “vista” di una piccolissima porzione di acqua liquida in un contenitore chiuso. Chiave di lettura Quale sarà la rappresentazione da scegliere tra quelle sottostanti, dopo che l’acqua è evaporata?

Due cubetti di ghiaccio stanno galleggiando in acqua: Dopo che il ghiaccio sarà fuso, il livello dell’acqua sarà: a. Maggiore b. Minore c. Lo stesso Per quale ragione? a. Il peso dell’acqua spostata è uguale al peso del ghiaccio b. L’acqua è più densa nella sua forma solida (ghiaccio) c. Le molecole d’acqua spostano un volume maggiore delle molecole del ghiaccio d. L’acqua che proviene dalla fusione del ghiaccio cambia il livello dell’acqua e. Quando fonde il ghiaccio, le sue molecole si allargano

EVAPORAZIONE/EBOLLIZIONE MISCONCEZIONI PASSAGGI DI STATO : EVAPORAZIONE/EBOLLIZIONE FUSIONE

Domanda: Il cerchio di sinistra mostra una “vista” di una piccolissima porzione di acqua liquida in un contenitore chiuso. Quale sarà la rappresentazione da scegliere tra quelle sottostanti, dopo che l’acqua è evaporata?

Non hanno chiara la differenza tra evaporazione ed ebollizione DALLA DISAMINA DELLE RISPOSTE A QUESTA DOMANDA È EMERSO CHE I RAGAZZI : Hanno riscontrato delle difficoltà nel comprendere che nei passaggi di stato, la natura chimica della molecola non varia, mentre cambiano profondamente aspetto e caratteristiche fisiche Non hanno chiara la differenza tra evaporazione ed ebollizione L’intensità delle forze di legame che tengono unite le particelle è molto diversa

LA NATURA CHIMICA NEI PASSAGGI DI STATO I passaggi di stato implicano la trasformazione della materia da uno stato fisico all’altro per variazioni di temperatura e pressione Nelle trasformazioni fisiche non viene mutata la natura delle sostanze su cui si opera: le particelle cambiano modo di aggregarsi o di disperdersi reciprocamente, ma esse stesse non variano.

APPROCCI PER LA RISOLUZIONE DELLE MISCONCEZIONI RIFERIMENTI DI CARATTERE TEORICO RISCONTRO NEL QUOTIDIANO ESPERIENZE DI LABORATORIO

L’EVAPORAZIONE Fenomeno che si verifica a qualsiasi temperatura, per cui alcune particelle di liquido provviste di energia cinetica più elevata delle altre, e quindi dotate di maggiore velocità, raggiungono la superficie e, se hanno ancora energia sufficiente a vincere le forze attrattive esercitate su di esse dalle altre molecole, passano allo stato di vapore. 

La forza attrattiva cui è soggetta una particella in superficie è assai minore che all’interno del liquido, dove il numero delle particelle che la circondano è almeno doppio.

Anche nel nuovo stato, non tutte le particelle in fase vapore si muovono alla stessa velocità: quelle meno ricche di energia cinetica permangono più a lungo in prossimità del liquido e, muovendosi disordinatamente, ma poco velocemente, possono sfiorarlo e venirne ricatturate a causa delle forze attrattive delle sue particelle VAPORE → LIQUIDO: CONDENSAZIONE

L'evaporazione, sottraendo al liquido le particelle più ricche di energia, ne abbassa l'energia cinetica media e quindi il liquido si raffredda (es. l'evaporazione del sudore emesso dal corpo umano quando fa caldo, assorbendo calore consente di mantenere costante la temperatura corporea). In un SISTEMA APERTO (es. in un recipiente senza coperchio o in una pozzanghera), l’evaporazione prevale sulla condensazione, prova ne è che le particelle che evaporano si disperdono nell'atmosfera e il volume del liquido diminuisce gradualmente fino a scomparire.

L’evaporazione dipende da : NATURA CHIMICA DEL LIQUIDO ESTENSIONE DELLA SUPERFICIE: maggiore è la superficie esposta, maggiore è l’evaporazione TEMPERATURA: a temperature maggiori il processo è favorito VENTILAZIONE: maggiore è la ventilazione, maggiore è l’evaporazione

… ma cosa accade in un sistema chiuso ?

In un SISTEMA CHIUSO (es In un SISTEMA CHIUSO (es. un recipiente munito di coperchio) le particelle di vapore non possono diffondere, cosicché la pressione che esse esercitano sulle pareti del recipiente e sul liquido stesso aumenta, finché si stabilisce un EQUILIBRIO DINAMICO tra il numero di particelle che nell'unità di tempo passano allo stato di vapore e il numero di particelle di vapore che nell'unità di tempo collidono con la superficie del liquido, perdono energia e ritornano nel liquido (condensazione) a causa delle forze attrattive delle molecole del liquido. LIQUIDO ↔VAPORE

SE IL RECIPIENTE È APERTO, L’EQUILIBRIO NON VIENE MAI RAGGIUNTO E IL LIQUIDO EVAPORA SE IL RECIPIENTE È CHIUSO, LA PRESSIONE DEL VAPORE AUMENTA FINO AD ARRIVARE AL VALORE DI EQUILIBRIO

La tensione di vapore aumenta quindi all’aumentare della temperatura La pressione parziale esercitata dal vapore in condizioni di equilibrio con il suo liquido (vapore saturo) è denominata TENSIONE DI VAPORE. La tensione di vapore è una proprietà intrinseca di ogni liquido. Lo stato di equilibrio è una funzione di stato: il suo valore è indipendente dal volume del liquido, dipende, invece, dalla natura chimica del liquido ed in particolar modo dalla temperatura alla quale il liquido si trova. Al crescere della temperatura aumenta l’energia cinetica molecolare e quindi la tendenza delle molecole a sfuggire dal liquido. La tensione di vapore aumenta quindi all’aumentare della temperatura

LIQUIDO TENSIONE DI VAPORE (mmHg) a 20°C Mercurio 0,0012 Acqua 17,5 Etanolo 43,9 Benzene 74 Bromo 75 Etere 442 TEMPERATURA (°C) TENSIONE DI VAPORE (mmHg) di : Acqua Etanolo Benzene 4,6 12,2 27 20 17,5 43,9 74 40 55,3 136,3 182 60 149,4 352,7 389 100 760 1693 1360

eguaglierà la pressione atmosferica il liquido bollirà. L’EBOLLIZIONE Operando in un recipiente aperto, soggetto quindi alla pressione atmosferica, se riscaldiamo un liquido, la sua tensione di vapore aumenterà gradualmente: quando la tensione di vapore eguaglierà la pressione atmosferica il liquido bollirà. Poiché la pressione atmosferica diminuisce con l'altitudine, in montagna i liquidi hanno punti di ebollizione inferiori rispetto al livello del mare: per esempio, a 3500 metri di altezza, l'acqua bolle a circa 92°C.

L'ebollizione è il passaggio tumultuoso di un liquido a vapore che interessa tutta la massa del liquido La temperatura alla quale ciò avviene è detta PUNTO DI EBOLLIZIONE ed è caratteristica per ogni liquido puro a una data pressione. Il punto di ebollizione aumenta all'aumentare della pressione e diminuisce al diminuire di essa. La somministrazione di calore ad un liquido che si trovi al suo punto di ebollizione non si evidenzia in un ulteriore aumento della sua temperatura, ma fornisce al liquido l'energia necessaria per la sua trasformazione in vapore.

Durante l’ebollizione… A LIVELLO MACROSCOPICO: si osserva un movimento tumultuoso che interessa tutto il liquido a disposizione. A LIVELLO MICROSCOPICO: si ha la rottura delle interazioni esistenti tra le singole particelle di acqua dello stato liquido, la loro liberazione ed il loro passaggio allo stato gassoso: si forma così vapore d’acqua. 

ENERGIA APPROSSIMATIVA (kJ/mol) La tensione di vapore ed il punto di ebollizione sono importanti proprietà dei liquidi. Queste proprietà dipendono dal tipo di interazioni presenti tra le particelle di un liquido, denominate forze intermolecolari, si tratta in genere di deboli forze attrattive. TIPO DI INTERAZIONE ENERGIA APPROSSIMATIVA (kJ/mol) Van der Waals (London, dipolo - dipolo) 0,1 – 10 Legame idrogeno 10 - 40

FORZE di LONDON : forze di natura elettrostatica che si stabiliscono fra molecole non polari FORZE DIPOLO – DIPOLO: forze di natura elettrostatica che si stabiliscono fra le molecole polari Pentano Teb= 36°C

LEGAMI A IDROGENO: interazioni che si instaurano tra un atomo di idrogeno che si trova tra due atomi piccoli e fortemente elettronegativi, dotati di un doppietto elettronico di non legame, specificamente azoto, ossigeno e fluoro.

TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE (°C) LIQUIDO TENSIONE DI VAPORE (mmHg) a 20°C Mercurio 0,0012 Acqua 17,5 Etanolo 43,9 Benzene 74 Bromo 75 Etere 442 LIQUIDO TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE (°C) Mercurio 356,7 Acqua 100 Etanolo 78,5 Benzene 80 Etere 35

ESPERIENZE DI LABORATORIO EVAPORAZIONE ed EBOLLIZIONE MATERIALE OCCORRENTE Fornello, treppiede, becker, acqua, termometro ESECUZIONE Si pone su un fornello acceso un becker contenente acqua. Rilevando la temperatura, si osserva che aumenta fino a raggiungere 100°C. A questa temperatura si formano all’interno della massa dell’acqua delle grosse bolle che tumultuosamente vengono in superficie: l’acqua bolle. Si osserva anche il formarsi di vapore. La temperatura rimane costante a 100°C fino a quando tutta l’acqua non è evaporata. CONCLUSIONE L’acqua riscaldata dal fornello passa allo stato di vapore. Durante l’ebollizione la temperatura rimane costante a 100°C perché il calore che il fornello continua a fornire, viene assorbito dalle molecole per vincere la forza di coesione che le tiene unite allo stato liquido.

SUPERFICIE ED EVAPORAZIONE MATERIALE OCCORRENTE Piatto di plastica, bicchiere di plastica, bottiglietta di plastica, acqua ESECUZIONE Si riempiono con la stessa quantità di acqua la bottiglietta, il bicchiere e il piatto. Si segna il livello dell'acqua nei tre recipienti e si osserva nell’arco di due settimane cosa accade. OSSERVAZIONE Dopo tre giorni in aula a temperatura ambiente l’acqua nel piatto è evaporata del tutto. Dopo circa due settimane è evaporata l’acqua nel bicchiere. Nella bottiglia c’è ancora un pò d’acqua, perché di quella che evapora una parte si condensa sulle pareti della bottiglia e ricade al suo interno. CONCLUSIONE Nel piatto la superficie esposta è maggiore e quindi l'evaporazione è più veloce.

EVAPORAZIONE E CALORE Etere, termometro MATERIALE OCCORRENTE Etere, termometro ESECUZIONE (1) Si versa sul dorso della mano dell’etere. Via via che l’etere evapora, si avverte una sensazione di freddo. ESECUZIONE (2) Si bagna il bulbo del termometro con dell’etere e lo si lascia evaporare. Si osserva una diminuzione di temperatura. CONCLUSIONE Con l’evaporazione si ha una diminuzione di temperatura perché il calore viene assorbito dalle molecole che devono vincere la forza di coesione per passare allo stato di vapore.

EVAPORAZIONE, CALORE E VENTILAZIONE MATERIALE OCCORRENTE Carta assorbente, acqua, ventaglio, fornello ESECUZIONE Si prendono tre foglietti di carta assorbente e li si bagna nell’acqua. Uno viene posto sul tavolo, al secondo viene fatto del vento con un ventaglio ed il terzo viene avvicinato alla fiamma del fornello. Dopo un po’ di tempo il primo foglietto è bagnato come prima, il secondo è ancora umido ed il terzo quasi asciutto. CONCLUSIONE L’evaporazione dell’acqua è favorita ed accelerata dalla presenza di ventilazione e di una fonte di calore.

L’EVAPORAZIONE ED IL CICLO DELL’ACQUA L'evaporazione dai mari è il modo principale in cui l'acqua si muove verso l'atmosfera. La grande superficie dei mari (70% della superficie terrestre) rende possibile l'evaporazione in grande scala. A livello globale, la quantità di acqua che evapora è circa uguale a quella che ritorna sulla Terra come precipitazione. Sui mari, l'evaporazione supera le precipitazioni, mentre sulle terre emerse le precipitazioni superano l'evaporazione. La maggior parte dell'acqua che evapora dai mari ritorna ad essi come precipitazione. Solo circa il 10% dell'acqua evaporata dai mari è trasportata sulla terraferma e vi precipita. Una volta evaporata, una molecola d'acqua permane, in media, per circa 10 giorni nell'atmosfera. Video: http://www.youtube.com/watch?v=0_c0ZzZfC8c

Perché il mare è salato? L'acqua del mare evapora per effetto del calore ma lascia nel mare i suoi sali. È per questo motivo che l'acqua dei mari più chiusi,come il Mar Rosso e il Mare Mediterraneo, sono più salati. Le maggiori concentrazioni di sali si registrano nel Mar Morto che contiene circa 300 grammi di sale per litro, 8 volte quella degli oceani! Il Mar Morto è in realtà un lago. In questa regione il clima è desertico e l'evaporazione molto intensa. A causa dell'elevatissima salinità il Mar Morto non può essere abitato da pesci e alghe.

MISCONCEZIONI 8) Due cubetti di ghiaccio stanno galleggiando in acqua: Dopo che il ghiaccio sarà fuso, il livello dell’acqua sarà: a. maggiore b. minore c. lo stesso Per quale ragione? a. Il peso dell’acqua spostata è uguale al peso del ghiaccio. b. L’acqua è più densa nella sua forma solida (ghiaccio). c. Le molecole d’acqua spostano un volume maggiore delle molecole del ghiaccio. d. L’acqua che proviene dalla fusione del ghiaccio cambia il livello dell’acqua. e. Quando fonde il ghiaccio, le sue molecole si allargano.

Non hanno chiara la relazione tra massa, volume e densità: DALLA DISAMINA DELLE RISPOSTE A QUESTA DOMANDA È EMERSO CHE I RAGAZZI : Non hanno chiara la relazione tra massa, volume e densità: L’acqua aumenta di volume allo stato solido La densità del ghiaccio è minore di quella dell’acqua. 2. Non hanno chiaro il concetto della spinta di Archimede.

ESPERIENZA DI LABORATORIO E’ possibile effettuare un semplice esperimento per correggere la misconcezione. Materiale occorrente: 3 contenitori uguali contenenti lo stesso volume di acqua; 3 volumi uguali di rame, acqua, ghiaccio rame acqua ghiaccio

ESPERIENZA DI LABORATORIO rame acqua ghiaccio Quando rame, acqua e ghiaccio vengono aggiunti ai 3 contenitori il livello dell’acqua sale: è lo stesso nel caso del rame e dell’acqua, è minore nel caso del ghiaccio. Dopo la fusione del ghiaccio, il livello raggiunto precedentemente non varia e risulta inferiore a quello dei due altri contenitori.

ESPERIENZA DI LABORATORIO Quando il ghiaccio viene introdotto nel contenitore si produce un innalzamento del livello dell’acqua: La fusione del ghiaccio, aggiungendo acqua al liquido, dovrebbe produrre un nuovo aumento nel livello dell’acqua, ma questo non succede: perché?

ESPERIENZA DI LABORATORIO …perché il volume di acqua che deriva dalla fusione del ghiaccio immerso risulta inferiore a quello del ghiaccio. La fusione della parte emersa genera acqua che compensa con il suo volume quello derivato dalla diminuzione dovuta alla fusione del ghiaccio immerso: quindi il livello finale risulta invariato rispetto a quello iniziale!

ESPERIENZA DI LABORATORIO Il volume di acqua derivato dalla fusione non cambia il contenuto di acqua nel contenitore. …perché? Il ghiaccio ha densità minore di quella dell’acqua, per cui volumi uguali presentano masse diverse. Ghiaccio Acqua Volumi uguali Masse diverse

RELAZIONE TRA MASSA, VOLUME, DENSITA’ massa = densità * volume densità = massa / volume volume = massa / densità densità del ghiaccio = 0,92 g/cm3 densità dell’acqua = 0,99 g/cm3 Quanto ‘’pesa’’ 1 litro di acqua? Quanto “pesa” 1 litro di ghiaccio? 1 litro = 1 dm3 = 1000 cm3 1 litro = 1 dm3 = 1000 cm3 ma= 1000 cm3 * 1 g/cm3 = 1000 g mg= 1000 cm3 * 0.9 g/cm3 = 900 g VOLUMI UGUALI MASSE DIVERSE

Perché il ghiaccio galleggia sull’acqua? L’ACQUA: IL CASO ANOMALO INTORNO A NOI Non si tratta certamente dell’unico caso conosciuto, ma sono veramente poche le sostanze chimiche che come l’acqua, mostrano una densità dello stato solido inferiore a quella dello stato liquido. Perché il ghiaccio galleggia sull’acqua? Il fenomeno è legato alla struttura chimica della molecola d’acqua. Durante la solidificazione, si stabilisce un preciso ‘reticolo cristallino’ nel quale ogni molecola è collegata da legami idrogeno con altre quattro, realizzando così una simmetria esagonale tipica, per esempio, nei cristalli di neve. O H O H O H O H O H O H O H O H O H O H O H STATO LIQUIDO STATO SOLIDO

L’ACQUA: IL CASO ANOMALO INTORNO A NOI Con questa struttura tra le molecole si formano ampi spazi vuoti che rendono il ghiaccio meno denso dell’acqua liquida: pertanto il ghiaccio è più leggero e può galleggiare sull’acqua! Quando la temperatura raggiunge i 4°C la densità dell’acqua raggiunge il valore massimo di 1 g/cm3.

CURIOSITA’… Un iceberg è un’enorme massa di ghiaccio che galleggia sull’acqua, ovvero un solido che galleggia sul suo liquido. Generalmente accade proprio il contrario! Le sostanze allo stato solido, infatti, sono più dense che nello stato liquido, ma se così fosse il ghiaccio non galleggerebbe, scenderebbe sul fondo delle acque si accumulerebbe estendendosi sempre di più fino a rendere gelata l’intera massa degli oceani e dei mari impedendo così la vita. Il livello del mare non cambia se il ghiaccio marino fonde o l’acqua diventa ghiaccio: l’acqua congelando aumenta il suo volume, ma solo una parte di questo rimane immersa e quindi non modifica il livello iniziale.

Il principio di Archimede ”Ogni oggetto immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del volume di fluido spostato dall’oggetto” Immergendo un oggetto di un materiale qualsiasi in acqua, l’oggetto immerso farà salire il livello dell’acqua nel contenitore, ovvero l’oggetto occuperà lo spazio precedentemente occupato dall’acqua. Quindi viene spostato un volume di acqua equivalente al volume dell’oggetto.

Volume liquido spostato = Volume corpo Il principio di Archimede Volume liquido spostato = Volume corpo Peso liquido spostato = mliquido∙ g = dliquido ∙ Vliquido∙ g = dliquido∙ Vcorpo∙ g

ESPERIENZA DI LABORATORIO La spinta di Archimede Obiettivo: individuare le grandezze dalle quali dipende la spinta di Archimede. Materiale occorrente Sostanze Dinamometro; cilindro graduato; alzata di metallo; asta; provette con pesetti; cilindri graduati contenenti gasolio, benzina, olio, acqua; oggetti di forme diverse e uguale volume; cilindro graduato; solidi di legno tutti della stessa sostanza e di volume diverso. Acqua, alcol, olio, gasolio, benzina L’esperimento viene condotto in più fasi: Fase 1. Scoprire se la spinta di Archimede dipende dal peso dell’oggetto Immergere le tre provette con quantità di pesi diversi all’interno del cilindro e misurare con il dinamometro il loro peso in acqua. Misurare il loro peso in aria e calcolare la spinta di Archimede.

ESPERIENZA DI LABORATORIO Fase 2. Il peso specifico influenza la spinta di Archimede? Misurare il peso in aria degli oggetti nei singoli fluidi e calcolare la spinta Peso in aria Spinta in acqua Peso in alcol Spinta in alcol Peso in olio Spinta in olio Fase 3. La forma dell’oggetto influenza la spinta di Archimede? Misurare il peso degli oggetti in aria e in acqua e calcolare la spinta di Archimede. Peso in aria Peso in acqua Spinta Forma 1 Forma 2

ESPERIENZA DI LABORATORIO Fase 4. La spinta di Archimede dipende dal volume? Pesare i solidi che differiscono solo per il volume sia in acqua che in aria Volume Peso in aria Peso in acqua Spinta Interpretazione dei dati: la spinta di Archimede è una forza esercitata dal fluido. Non è determinata dalle proprietà dell’oggetto, eccetto che per la quantità di fluido spostato dall’oggetto. Quindi, se diversi oggetti di differenti densità ma con lo stesso volume sono immersi in un fluido, essi saranno sottoposti alla stessa spinta di Archimede. Sia l’affondamento che il galleggiamento dipendono dal rapporto tra la spinta di Archimede e il loro peso.

VIDEO SULLE PROPRIETÀ CHIMICHE E FISICHE DELL’ACQUA: CONCLUSIONI VIDEO SULLE PROPRIETÀ CHIMICHE E FISICHE DELL’ACQUA: http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=2GUt6QlNbWU#t=58s