ESEMPI DI APPLICAZIONEDEI CONCETTI ELEMENTARI

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Una “sostanza” come può essere contenuta, distribuita in un contenitore?

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COSì’…….

Sostanza:I libri in biblioteca

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….oppure così…..

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Sostanza: gli abitantinelle abitazioni

COSì’…….

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….oppure così…..

11/04/23 7

Una “sostanza” come può essere

impilata?

Una “sostanza” come può essere contenuta, distribuita in un contenitore?

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sostanza…

…11/04/23 9

sostanza…

…

superficie

superficie

dislivello

dislivello

Quantità di sostanza

Quantità di sostanza

CAPACITA’

CAPACITA’

Grandezza estensiva

Grandezza estensiva

Grandezza intensiva

Grandezza intensiva11/04/23 10

Contesto globaleQuartiere

città

Impatto ambientale

eMergia

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sostanza…

Come se al cinema creassi la regola di non potersi sedere a caso ma di occupare sempre prima la prima fila di sedie vicino allo schermo, poi la seconda, poi la terza… e così via

In Natura c’è una regola: occupare sempre i primi posti.

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Il numero di casse apertecondiziona la lunghezza della coda a parità del numero di persone

capacità

Grandezza intensiva

Quantità di

sostanza

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REGOLA

Una sostanza tende ad andare nella posizione di minimo potenziale

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Aeree equivalentiBasi e altezze diverse

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Da un punto di vista fisico

La quantità di sostanza è uguale ma impilata su segmenti diversi per cui raggiunge potenziali diversi.

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Alcune conseguenze pratiche a parità di quantità di sostanza

C=numero di caselli aperti C=numero di casse apertecoda co

da

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?

Abbiamo individuato la relazione tra sostanza –capacità - dislivello e

la modalità con cui impilo la sostanza

rilevanza da un punto di vista del potenziale…

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Capacità

dislivello grandezza intensiva

Come si immagazzi

na la sostanza

Quantità di

sostanza grandezza estensiva

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DENSITÀ

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Qualcosa di più semplice?

Sotto gli occhi di tutti?

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DILUIZIONI DI COLORE

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DILUIZIONI DI COLORE

Sostanza: quantità di coloreCapacità: volume di acqua

Densità = massa / Volume

Densità = quantità di sostanza/capacità

Intensità di

colore

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Sostanza = quantità di luceCapacità = misura della superficie illuminataGrand. Intensiva = intensità luminosa

DENSITÀ

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SALINITA’

La salinità è un fattore ecologico di considerevole

importanza, in grado di influenzare la tipologia di

organismi che vivono nell’acqua. La salinità influenza le specie di

piante, batteri, animali in grado di crescere in un

ambiente acquatico, o in un terreno lambito

dall'acqua

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SALINITA’Concentrazione salinaè un parametro che esprime il contenuto in sali nell’acqua

La salinità rappresenta la somma delle masse di differenti elementi chimici presenti in un dato volume di acqua

1 g di sale in 10 ml di acqua5 g di sale in 10 ml di acqua10 g di sale in 100 ml di acqua

Volume di acqua

Massa del sale

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SALINITA’Concentrazione salinaè un parametro che esprime il contenuto in sali nell’acqua

La salinità rappresenta la somma delle masse di differenti elementi chimici presenti in un dato volume di acqua

1 g di sale in 10 ml di acqua5 g di sale in 10 ml di acqua10 g di sale in 100 ml di acqua

CAPACITA’

QUANTITÀ DI

SOSTANZA

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SALINITA’ Come distribuisco (impilo) una massa in un volume

CAPACITA’

Oceani Mar mediterraneo

Mar morto

35 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)

38.5 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)

300 g per chilogrammo di acqua

SOSTANZA

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SALINITA’ Come distribuisco (impilo) una massa in un volume

CAPACITA’=

volume di

acqua

Oceani Mar mediterraneo

Mar morto

35 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)

38.5 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)

300 g per chilogrammo di acqua

QUANTITA’ di

SOSTANZA

= gr di sale

GRANDEZZA

INTENSIVA=

concentrazione

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SALINITA’

CAPACITA’=

volume di

acqua

Oceani Mar mediterraneo

Mar morto

35 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)

38.5 gr di sali per 1 kg di acqua (1 l)

300 g per chilogrammo di acqua

QUANTITA’ di

SOSTANZA

= gr di sale

GRANDEZZA

INTENSIVA=

concentrazione

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SALINITA’

Come distribuisco (impilo) una massa in un volume

La salinità è un fattore ecologico di considerevole

importanza, in grado di influenzare la tipologia di

organismi che vivono nell’acqua. La salinità influenza le specie di

piante, batteri, animali in grado di crescere in un

ambiente acquatico, o in un terreno lambito

dall'acqua

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Capacità termica

Temperatura raggiunta dall’acqua in un contenitore posto sulla piastra riscaldante al variare della quantità di acqua.

Capacità (contenitore) = massa di acqua

Sostanza (contenuto) = caloregr intensiva = temperatura

20° 40°+

Calore si somma (grandezza estensiva)

Temperatura ( grandezza intensiva) è il risultato della media

20° +

40°

Densità di un corpo

Pesa di più 1 kg di ferro o 1 kg di paglia?

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Densità di un corpo

Come la massa si distribuisce in un volume

Densità = massa / Volume

Densità = quantità di sostanza / capacità

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INTERAZIONI TRA POPOLAZIONI

INTERAZIONI INTRA SPECIFICHE

La competizione è uno dei meccanismi attraverso cui opera la selezione naturale

Capacità?

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Quando una specie di individui ha a disposizione un territorio limitato, aumenta la densità di quella specie cioè il potenziale cresce in fretta

Cosa succede quando si raggiunge una elevata densità?Mancano le risorse. Le varie specie evitano di arrivare ad esaurire le risorse e adottano vari e strategie per controllare un ulteriore aumento della popolazione

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Controllare un aumento della densità

I potenziali alti sono instabili

Aumenta la densità perché aumenta la popolazione

Aumenta il potenziale perché aumenta la quantità di sostanza

Aumenta la densità perché ho territorio limitato

Aumenta il potenziale perché ho capacità bassa

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meccanismi per limitare l’ accrescimento della popolazione prima che risentano dell’effetto del sovraffollamento e esauriscano completamente le risorse disponibili.

Competizione è causata dall’aumentare della densità della popolazione.

INTERAZIONI INTRA SPECIFICHE

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Fenomeni come il territorialismoLa struttura gerarchicaL’esodo…..

Serie di comportamenti per mantenere costante un adeguato rapporto tra maschi adulti e risorse del territorio

1

Sostanza: numero di maschi fertili(legato al numero di nascite e quindi alla popolazione)

Capacità: il territorio con le sue risorse

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Fenomeni come il territorialismoLa struttura gerarchicaL’esodo…..

Gli animali tendono a restringere le dimensioni del territorio in aree ricche dal punto di vista trofico

2

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NO 10 piantine

SI’10 piantine

In alcune specie di uccelli monogame, maschi che difendono territori poveri di risorse non vengono scelti dalle femmine

Se si semina la brughiera per aumentare la produzione di ericacee, i maschi delle pernici bianche nordiche difendono territori meno estesi

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Fenomeni come il territorialismoLa struttura gerarchicaL’esodo…..

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Le api operaie (sterili) allevano un numero di regine (femmine fertili) che dipende dalla quantità di risorse trofiche presenti nel territorio. Se l’ambiente è povero di risorse alimentari, il numero di regine allevate viene ridotto a poche unità

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territorioterritorio

Con risorse disponibili

CAPACITÀ

Densità = come si distribuisce una determinata popolazione di individui su un determinato territorio

Fattori cultur

ali

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Densità = come si distribuisce una determinata popolazione di individui su un determinato territorio

Fattori cultur

ali

quantità di

sostanzaVariazintensiva

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SOSTANZA - CAPACITA’ - POTENZIALE

Quando una sostanza viene immagazzinata in un contenitore si accumula aumentando progressivamente il suo potenziale.

Più sostanza si immagazzina e più aumenta il potenziale della dell’ultima quantità di sostanza aggiunta.

Un contenitore di capacità grande immagazzina sostanza senza aumentarne troppo il potenziale. Un contenitore di capacità piccola comporta un aumento rapido del potenziale della sostanza.

Il potenziale della sostanza indica il “livello” raggiunto dalla sostanza nel contenitore.

sostanza

capacità

pote

nzia

le

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DIFFERENZA DI POTENZIALECORRENTERESISTENZA

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Riprendiamo il concetto di quantità di sostanza, capacità e potenziale nella situazione a teatro

sostanza…

Come se al cinema creassi la regola di non potersi sedere a caso ma di occupare sempre prima la prima fila di sedie vicino allo schermo, poi la seconda, poi la terza… e così via

In Natura c’è una regola: occupare sempre i primi posti.

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Il numero di casse apertecondiziona la lunghezza della coda a parità del numero di persone

capacità

Grandezza intensiva

Quantità di

sostanza

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Fino a questo momento abbiamo considerato la situazione come se sfogliassimo un album di fotografie: abbiamo considerato separatamente ciò che succede prima dell’ingresso e dopo l’ingresso

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Proviamo ora a considerare la situazione dinamica della coda per fare il biglietto e dell’ingresso in sala come se fosse un film, vedendo la situazione come un processo

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Casse

Situazione di attesa in coda ad alto potenziale

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Casse

Sala ad alta capacità e basso potenziale

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Flusso di persone attraverso le biglietterie verso la sala

Casse

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La differenza di potenziale causa un flusso di persone.Il numero di casse aperte e la rapidità con cui le cassiere danno i biglietti (resistenza) determinano il numero di persone che entrano in sala nell’unità di tempo (corrente).

“Nel 1997 circa un ¼ dei nuovi permessi concessi a cittadini di paesi "a forte pressione migratoria" sono stati rilasciati per motivi di famiglia; in altre parole circa 23mila immigrati sono giunti nel nostro paese principalmente allo scopo di ricongiungersi con la famiglia di origine. Si tratta di un flusso in costante crescita a testimoniare la sempre maggiore stabilità della presenza straniera nel nostro Paese.”

Sostanza che si muove:

Differenza di potenziale:

Intensità corrente:

Resistenza:

“Nel 1997 circa un ¼ dei nuovi permessi concessi a cittadini di paesi "a forte pressione migratoria" sono stati rilasciati per motivi di famiglia; in altre parole circa 23mila immigrati sono giunti nel nostro paese principalmente allo scopo di ricongiungersi con la famiglia di origine. Si tratta di un flusso in costante crescita a testimoniare la sempre maggiore stabilità della presenza straniera nel nostro Paese.”

Sostanza che si muove:persone

Differenza di potenziale:nostalgia della famiglia

Intensità corrente:numero di immigranti al mese

Resistenza: difficoltà burocratiche, viaggio, costi

Le migrazioni sono spostamenti che gli animali compiono in modo regolare, periodico (stagionale), lungo rotte ben precise. Le migrazioni sono sempre seguiti da un ritorno alle zone di partenza.

Differenza di potenziale:

Intensità corrente:

Resistenza:

Le migrazioni sono spostamenti che gli animali compiono in modo regolare, periodico (stagionale), lungo rotte ben precise. Le migrazioni sono sempre seguiti da un ritorno alle zone di partenza.

Differenza di potenziale:differenza di clima

Intensità corrente:numero di animali che migrano nell’unità di tempo

Resistenza: cacciatori, distanza, stanchezza,….

Modello della circolazione del sangue

Sostanza che si muove:

Corrente:

Differenza di potenziale:

Resistenza:

Modello della circolazione del sangue

Sostanza che si muove: sangue (fluido)

Corrente: quantità di sangue che il cuore pompa al minutoDifferenza di potenziale: differenza di pressione determinata dalla contrazione muscolare del cuoreche funge da pompa

Resistenza (vene e arterie): aumenta all’assottigliarsi e all’allungarsi dei condotti (arterie, vene, capillari)

Sostanza che si muove:

Corrente:

Differenza di potenziale: Resistenza:

Sostanza che si muove: cocacola ; jogurt

Corrente: quanto liquido scorre nell’unità di tempo

Differenza di potenziale: differenza di pressione Resistenza: diametro, lunghezza e forma della cannuccia, viscosità della sostanza

Perché se attacchiamo troppi elettrodomestici salta la valvola?

Come sono collegati i vari elettrodomestici?

Come sono collegate le luci dell’albero di Natale?

Come avviene il gonfiaggio di una camera d’aria?

Perché se foro la camera d’aria si sgonfia?

Perché quando rilascio la pompa l’aria non torna ad uscire?

Perché faccio sempre più fatica a pompare?

Sostanza che si muove:

Corrente:

Differenza di potenziale: Resistenza:

Come avviene il gonfiaggio di una camera d’aria?

Perché se foro la camera d’aria si sgonfia?

Perché quando rilascio la pompa l’aria non torna ad uscire?

Perché faccio sempre più fatica a pompare?

Sostanza che si muove: aria

Corrente: quanta aria passa nell’unità di tempo

Differenza di potenziale: differenza di pressione Resistenza: dimensione valvola, difficoltà nell’apertura

Sostanza che si muove:

Corrente:

Differenza di potenziale:

Resistenza:

Vasi comunicanti

Vasi comunicanti

Sostanza che si muove: acqua

Corrente: volume di acqua che scorre nell’unità di tempoDifferenza di potenziale: differenza di pressione, dislivello Resistenza: diametro e lunghezza dei tubi, ventolina

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DIFFERENZA DI POTENZIALE - CORRENTE -RESISTENZA

Una sostanza ad alto potenziale in un contenitore in comunicazione con un altro contenitore a più basso potenziale si sposta in una quantità per unità di tempo quanto maggiore quanto più alta è la differenza di potenziale. Quando i due potenziali sono uguali la sostanza non si sposta.La differenza di potenziale è la causa dello spostamento della sostanza.

La corrente è la quantità di sostanza che nell’unità di tempo passa per un certo punto del condotto. Non è da confondere con la velocità con cui essa si muove.

A parità di differenza di potenziale, l’intensità della corrente di sostanza è determinata dal condotto entro cui fluisce. La proprietà del condotto di determinare il passaggio della corrente si chiama resistenza.

diff

eren

za d

i po

tenz

iale

resistenzacorrente

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