grandezze e misure - zanichelli...consente di confrontare i risultati di altre misure. per molte...
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Osserva l’infografica e rispondi alle domande
373,15
L’acqua bolle
L’acqua ghiaccia
Temperaturadel corpoumano
212
180
140
98,6
60
32
-459,7
355,37
333,15
310,15
288,7
273,15
255,37
0
K °F
zeroassoluto
TEMPERATURA
0
iarda
piede
pollice
0,914m
3,048dm
2,54cm
LUNGHEZZA
libbra0,453
kg
PESO
pollicecubico
0,0000164m3
VOLUME
Le unità di misura nel mondoIl Sistema Internazionale e quello Consuetudinario sono i due sistemi di misurazione adottati nel mondo.
Sistema Internazionale
Quando è stato adottato il Sistema Internazionale
fra il 1950e il 2010
fra il 1900e il 1949
fra il 1800e il 1899
fra il 1700e il 1789
Stati Uniti, Liberia e Myanmar sono gli unici Paesi al mondo a non avere adottato il SI come unico o principale sistema di misurazione
nonadottato
Fonte: Enciclopedia Britannica
Consuetudinario
kelvin (K)
gradofahrenheit (°F)
metro (m)
iarda (yd)
kilogrammo (kg)
libbra (lb)
metro cubo (m3)
pollice cubico (in3)
I DATI A COLPO D’OCCHIO
1.Quale nazione ha adottato per
prima il Sistema Internazionale?
2.In quale periodo è stato adottato
il Sistema Internazionale in Italia?
Poi,vaiallafinedel
capitoloeprovaafare
ilCompitodirealtà
Grandezze e misureC1 Scarica GUARDA!
e inquadrami per guardare
i video
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| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE |
1 La chimica studia la materia
La chimica è una scienza sperimentale che studia la mate-ria, la sua struttura, le sue proprietà e le sue trasformazioni. Si definisce materia tutto ciò che possiede massa e volume.
La materia (figura 1) si presenta ai nostri occhi sotto for-ma di corpi. Un palloncino è un corpo, così come lo sono una penna, questo libro e tutto ciò che ci circonda. Un corpo è una porzione delimitata di materia che ha massa e volume propri. Il volume è lo spazio occupato dal corpo; la massa corrisponde alla quantità di materia che contiene.
A B
Un palloncino gonfio è riempito di
aria, che è costituita di materia.
Lo zucchero è
un materiale;
i diversi tipi di
zucchero si
distinguono
per diverse
proprietà,
come il colore
e il sapore.
Figura 1 Tutti i corpi che ci circondano sono fatti di materia.
I corpi sono costituiti da materiali: per materiale si inten-de un tipo di materia, come l’acqua o lo zucchero, dotato di caratteristiche specifiche, dette proprietˆ, che possiamo descrivere utilizzando i sensi o misurare con metodi oppor-tuni. Per esempio, sono proprietà il colore, il peso, il sapore, l’elasticità.
Un corpo può essere formato da uno o più materiali. Una lampadina, per esempio, è costituita da vari materiali, men-tre un chiodo di ferro contiene un solo materiale. A volte corpi molto diversi l’uno dall’altro contengono i medesimi materiali: è il caso del guscio d’uovo e del marmo, che sono entrambi costituiti di carbonato di calcio (figura 2).
BA
C D
Figura 2 Gli oggetti che ci
circondano sono costituiti
da uno o più materiali,
distinti dal punto di vista
chimico. Una lampadina è costituita
da più materiali diversi,
mentre un chiodo di ferro è
fatto di un solo materiale.
Dal punto di vista chimico, i gusci
d’uovo e il bassorilievo in marmo
sono costituiti dallo stesso
materiale: carbonato di calcio.
| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE | C3
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I corpi possono trasformarsi e interagire l’uno con l’altro a causa di eventi spontanei o artificiali. Gli eventi che modifi-cano in modo temporaneo o permanente le qualità dei corpi o lo stato in cui si presentano sono chiamati fenomeni. Sono fenomeni non soltanto gli avvenimenti spettacolari o eccezionali, ma anche tutti i cambiamenti che osserviamo nella nostra quotidianità, come la fusione di un ghiacciolo o la combustione di un foglio di carta (figura 3).
Le scienze che studiano corpi, materiali e fenomeni sono la fisica e la chimica. La fisica si occupa dei fenomeni e delle proprietà che si possono studiare senza considerare la com-posizione dei corpi, come il movimento, il peso e il magne-tismo. La chimica, invece, studia a livello macroscopico e microscopico le proprietà dei materiali e i fenomeni in cui varia la loro composizione.
Il chimico quindi analizza i materiali e li cataloga in base alle somiglianze e alle differenze nelle loro proprietà, con una particolare attenzione alle qualità che manifesta-no quando avviene una trasformazione che ne modifica la composizione.
Figura 3 La fusione del
ghiaccio (A) e la
combustione della carta
(B) sono fenomeni che ci
capita di osservare
spesso nella vita.
A B
Perché, per esempio, sulle pentole di rame si forma spesso una patina verdastra, mentre un anello d’oro resta inaltera-to nel tempo? Perché il legno e la benzina bruciano?
Per rispondere a questi interrogativi il chimico deve com-prendere cosa c’è all’interno di ciascun materiale. In genera-le, quindi, le conoscenze chimiche sono frutto di un’indagi-ne svolta a due livelli diversi:
• a livello macroscopico, cioè studiando i fenomeni percepibili attraverso i sensi;
• a livello microscopico, cioè studiando la struttura intima della materia per capire come sono fatte le particelle di cui è costituita.
Le conoscenze acquisite in campo chimico sono oggi fon-damentali in tutti gli altri campi di ricerca, in medicina, far-macia, biologia, geologia ecc. Un aspetto particolare di que-sta scienza è la capacità di produrre materiali sintetici, cioè materiali che non esistono in natura, come le plastiche. Da questo punto di vista la chimica, nel bene e nel male, ha ri-voluzionato molti aspetti della vita quotidiana.
Impara a imparare
CompletalamappaRispondi
1.Che cos’è un corpo?
2.Spiega con esempi la
differenza tra corpo e
materiale.
3.Come si chiamano gli
eventi che trasformano le
qualità dei corpi e lo stato
in cui si presentano?
Sceglileparole
4.La chimica studia
i materiali a livello
macroscopico/
microscopico, cioè
esaminando i fenomeni
percepibili attraverso
i sensi, e a livello
macroscopico/
microscopico, cioè
studiando la struttura
intima della materia.
sono formati
da uno o più
I corpi
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
possono subire
trasformazioni dette
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| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE |
Gran parte del lavoro del chimico si svolge in laboratorio mediante la realizzazione di esperimenti. Un esperimento non è la registrazione di un fenomeno naturale: è un’osser-vazione progettata per uno scopo e svolta in condizioni con-trollate. La parte di mondo materiale che si sta esaminando è chiamata sistema; tutto ciò che circonda il sistema e può interagire con esso è detto ambiente. Un sistema (figura 4) può essere:
• chiuso se scambia solo energia con l’ambiente; • aperto se scambia materia ed energia con l’ambiente
circostante;• isolato se non ci sono scambi né di materia né di
energia con l’ambiente.
A B C
Una lattina sigillata è un esempio di
sistema chiuso: può scaldarsi o
raffreddarsi (può quindi scambiare
energia con l’ambiente), ma la materia
che contiene non si modifica.
Un bollitore su un fornello acceso è un
esempio di sistema aperto: una certa
quantità di materia passa dal sistema
all’ambiente per effetto dell’evaporazione
dell’acqua, mentre il calore del fornello
trasferisce energia dall’ambiente al sistema.
L’unico sistema isolato naturale
è l’Universo; un thermos è un
tentativo di avvicinarsi a un
sistema isolato.
Figura 4 Tre sistemi (la lattina, il bollitore e il thermos)
che interagiscono in modo diverso con l’ambiente.
Possiamo descrivere le proprietà di un sistema in due modi: una descrizione delle proprietà materiali di un siste-ma che non si avvale di misure è detta qualitativa, mentre una descrizione effettuata con una misurazione è detta quantitativa. Dire «il ferro fonde a temperatura elevata» corrisponde a fornire una descrizione qualitativa; invece l’affermazione: «il ferro fonde a 1535 °C» è una descrizione quantitativa.
Le proprietà misurabili sono dette grandezze; i dati spe-rimentali sono l’espressione della misura di una grandezza.
La misura e la definizione delle grandezze sono alla base della ricerca scientifica: misurando infatti quantifichiamo le nostre sensazioni e le descriviamo in modo oggettivo e uguale per tutti. La percezione del caldo e del freddo, per esempio, varia da persona a persona e l’uso del termometro fornisce un dato indipendente dalla nostra sensibilità.
I sistemi e le grandezze2
Impara a imparare
CompletalamappaRispondi
1.Che cos’è un esperimento?
2.Che cos’è un sistema?
3.Come sono chiamate le
proprietà misurabili di un
sistema?
Sceglileparole
4.Una descrizione
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
di un sistema non
si avvale di misure,
mentre una descrizione
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
include una misurazione.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
può essere
Un sistema
| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE | C5
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Misurare significa confrontare il valore di una grandezza con una unità di misura. Il metodo della misura comporta quindi due passaggi:
1. Scegliere un campione di riferimento come unità di misura. La scelta di questo campione deve essere condivisa dalla comunità scientifica. Solo in questo modo i dati raccolti nel corso di uno studio in un certo laboratorio possono essere confrontati con quelli raccolti altrove.
2. Stabilire una procedura per effettuare la misura. Tale procedura può basarsi sull’uso di strumenti oppure su un metodo di calcolo matematico che sfrutta le correlazioni tra grandezze diverse.
Il metodo della misura è strettamente legato alla definizio-ne delle grandezze: da un lato per misurare la massa di un corpo occorre sapere che cos’è; dall’altro le misure ci aiuta-no a specificare in modo operativo il significato da attribui-re a questi concetti.
Dal punto di vista operativo, per esempio, la massa è la gran-dezza che si misura con una bilancia e la sua unità di misura è il kilogrammo (kg):
15 è un numero puro 15 kg rappresenta una misura di massa
Lo stesso numero, moltiplicato per unità di misura diverse, ha un significato fisico diverso. L’unità di misura scelta ci consente di confrontare i risultati di altre misure.
Per molte grandezze ogni Paese ha in uso unità di mi-sura proprie. Gli scienziati, tuttavia, hanno bisogno di un sistema di misure standard, che faciliti la comunicazione e la condivisione delle conoscenze. Per questo la comunità scientifica ha adottato un sistema di unità di misura deno-minato Sistema Internazionale (SI).
Il SI definisce le unità di misura standard di sette gran-dezze che sono chiamate grandezze fondamentali perché sono indipendenti l’una dall’altra.
Per ogni grandezza fondamentale è stato scelto un cam-pione di riferimento standard, a cui fanno riferimento tutti i laboratori del mondo. Nella figura 5 puoi vedere alcune unità di misura del sistema SI e le relative grandezze.
Il cronometro
misura il tempo.
Il termometro
misura la
temperatura.
La riga millimetrata
misura la lunghezza.
Grandezza fisica Simbolo della grandezza fisica
Nome dell’unità di misura
Simbolo dell’unità di misura
Lunghezza l metro m
Massa m kilogrammo kg
Tempo t secondo s
Temperatura T kelvin K
Quantità di sostanza n mole mol
Figura 5 Gli strumenti per misurare le grandezze
e alcune grandezze fondamentali.
A
B C
Il Sistema Internazionale3
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1.Che cosa significa
misurare?
2.Che cos’è un’unità di
misura?
3.Che cos’è il Sistema
Internazionale delle unità
di misura?
Sceglileparole
4.L’unità di misura
della massa è il
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,
quella della
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
è la mole, mentre la
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . si
misura in kelvin.
comprende due passaggi
Il metodo della misura
1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE |
4 bolo N (il simbolo è maiuscolo quando si utilizza il nome proprio di una persona). In ogni caso il simbolo della unità di misura non va confuso con il simbolo della grandezza. La forza per esempio viene indicata con il simbolo F. Nella tabella 1 sono riportate alcune grandezze derivate.
Oltre alla differenza tra grandezze fondamentali e deriva-te c’è un altro aspetto delle misure importante. Le grandezze infatti possono essere estensive o intensive.
Le proprietà di un materiale che dipendono dalle dimen-sioni del campione sono grandezze estensive. Le proprie-tà che non dipendono dalle dimensioni del campione sono grandezze intensive.
La massa e il volume sono grandezze estensive, mentre la temperatura è una grandezza intensiva: se dividiamo in più parti un corpo, per esempio una torta, ogni fetta manterrà la stessa temperatura della torta intera, mentre la massa e il volume di ogni singola fetta saranno diverse da quelle della torta (figura 6).
Grandezza fisica
Simbolo della grandezza fisica
Nome dell’unità di misura
Simbolo dell’unità di misura
Definizione dell’unità di misura SI
Area A Metro quadrato m2
Volume V metro cubo m3
Densità d kilogrammo al metro cubo kg/m3
Forza F newton N N = kg ⋅ m/s2
Pressione p pascal Pa Pa = N/m2
Energia, lavoro, calore E joule J J = N ⋅ m
Velocità v metri al secondo m/s
Tabella 1 Alcuni esempi di grandezze derivate.
A
B
Esempio di grandezza
intensiva: la
temperatura della
torta (A) è uguale a
quella della fetta (B).
Esempio di
grandezza estensiva:
la massa della torta
(A) è maggiore di
quella della fetta (B).
Figura 6 La relazione
tra grandezze
intensive ed
estensive.
A partire dalle sette grandezze fondamentali è possibile ri-cavare tutte le altre, che pertanto sono chiamate grandezze derivate; le loro unità di misura si ottengono per mezzo di relazioni matematiche tra le unità di misura fondamentali.
La velocità, per esempio, è il rapporto tra una distanza e il tempo impiegato a percorrerla. Si tratta pertanto di una grandezza derivata che si definisce utilizzando le due gran-dezze fondamentali lunghezza e tempo: v = l/t.
L’unità di misura della velocità si ricava dividendo l’uni-tà di misura della lunghezza (il metro) per l’unità di misura del tempo: m/s (metro al secondo).
Questo metodo può essere applicato per definire le unità di misura di tutte le grandezze derivate.
Alcune unità di misura di grandezze derivate possiedo-no anche un nome e un simbolo propri. Per esempio, l’unità di misura della forza è il newton, rappresentato con il sim-
Grandezze estensive e grandezze intensive
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1.Che cosa sono le
grandezze derivate?
2.Come si definisce l’unità di
misura di una grandezza
derivata?
3.Qual è la differenza tra
grandezze estensive e
intensive?
Sceglileparole
4.Il pascal/newton è
l’unità di misura della
forza, mentre la densità
si misura in metrial
secondo/kilogrammial
metrocubo.
si distinguono in
Le grandezze
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e derivate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e intensive
| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE | C7
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Le unità di misura del sistema SI possiedono multipli e sot-tomultipli su base decimale. I fattori numerici che consen-tono di modificare l’unità di misura sono chiamati moltipli-
catori decimali; nel SI vengono indicati con i prefissi riportati nella tabella 2.
Quando il nome o il simbolo di una unità base è prece-duto da uno di questi prefissi, bisogna moltiplicare il valo-re dell’unità per il fattore decimale indicato nella tabella a fianco del prefisso: per esempio il prefisso kilo- (simbolo k) indica una unità di misura 1000 volte più grande dell’uni-tà SI, mentre il prefisso nano- (simbolo n) indica un’unità che è un miliardo di volte più piccola dell’unità di misura SI. Quindi:
1 km = 1000 m = 1 ⋅ 103 m1 nm = 0,000 000 001 m =1 ⋅ 10−9 m
I valori dei multipli o sottomultipli di una unità di misura si possono esprimere in forma più sintetica con la notazione esponenziale, usando cioè le potenze di 10.
Come puoi notare, la potenza di 10 ha esponente negati-vo se il numero iniziale è inferiore a 1, ha esponente positi-vo se è uguale o superiore a 1.
Le potenze di 10 si usano anche per scrivere i valori nu-merici delle misure. Per esempio, la distanza media Terra-Luna è di 384 400 km; possiamo scrivere questo dato in que-sta forma (che è una notazione scientifica):
distanza Terra-Luna = 3,84 400 ⋅ 105 km
Un dato numerico è espresso in notazione scientifica quando viene scritto come prodotto tra un numero decima-le (compreso tra 1 e 10) e una potenza di 10.
La potenza di 10 più vicina al valore numerico di una qualunque misura ne definisce l’ordine di grandezza.
Possiamo utilizzare la notazione scientifica sia per i nu-meri più grandi di 1 sia per numeri più piccoli.
Per esempio, immaginiamo di voler scrivere in notazio-ne scientifica la misura 71 031 525 m. Per farlo, procediamo come segue:
1. mettiamo la virgola dopo il primo numero;2. contiamo il numero di cifre dopo la virgola: in questo
caso sono 7; questo numero sarà l’esponente del 10;
Sottomultiplo Prefisso Simbolo
10-1 deci- d-
10-2 centi- c-
10-3 milli- m-
10-6 micro- µ-
10-9 nano- n-
10-12 pico- p-
Multiplo Prefisso Simbolo
10 deca- da-
102 etto- h-
103 kilo- k-
106 mega- M-
109 giga- G-
1012 tera- T-
Tabella 2 Multipli, sottomultipli e prefissi delle unitˆ di misura.
3. moltiplichiamo il numero con la virgola per 10 elevato a un esponente di valore pari al numero trovato al punto 2).
71 031 525 m = 7,1031 525 ⋅ 107 m
La virgola si è spostata di 7 posti a sinistra: di conseguenza, la potenza di 10 è +7.
Consideriamo ora la misura 0,00 085 s; in questo caso dob-biamo procedere diversamente:
1. spostiamo la virgola verso destra e la posizioniamo dopo il numero 8 (il primo valore numerico superiore a 0) ottenendo 8,5;
2. la virgola si è spostata di 4 posizioni a destra: perciò attribuiamo al 10 un esponente negativo pari al numero trovato, ovvero 10−4;
3. moltiplichiamo ora il numero con la virgola per 10 elevato a un esponente di valore pari al numero trovato al punto 2).
0,00 085 s = 8,5 ⋅ 10−4 s
La virgola si è spostata di 4 posti a destra: di conseguenza, la potenza di 10 è −4.
Nota che in entrambi i casi non sono cambiati né il va-lore del dato né la sua unità di misura: è cambiata solo la forma della scrittura.
La notazione scientifica5
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CompletalamappaRispondi
1.Che cosa sono i
moltiplicatori decimali?
2.Come si fa a scrivere un
numero maggiore di 1 in
notazione scientifica?
Sceglileparole
3.Per i numeri più
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . di
1 la potenza di 10 ha
esponente negativo,
mentre per quelli più
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . di
1 la potenza di 10 ha
esponente positivo.
è un prodotto tra
Un numero in notazione scientifica
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE |
6 L’unità di misura SI della massa è il kilogrammo (kg) e lo strumento per misurare la massa è la bilancia: la massa si mi-sura solo con la bilancia a due bracci; la bilancia elettronica misura il peso e da questo ricava la massa (figura 7).
Le misure di massa evidenziano una caratteristica dei cor-pi non sempre percepibile con i sensi: la massa di un sistema chiuso dipende solo dalla quantità di materia che contiene e non varia se cambiano le condizioni dell’ambiente.
Se mettiamo un corpo in un contenitore chiuso e lo scal-diamo, lo raffreddiamo, lo comprimiamo, vedremo che la sua massa resta sempre invariata. In generale, se la massa di un corpo diminuisce vuol dire che il corpo ha ceduto ma-teria all’ambiente, se la sua massa aumenta significa che ha acquisito materia dall’ambiente.
La bilancia rivela un altro dato che non percepiamo con i sensi: l’aria e i gas hanno massa perché sono fatti di materia.
A B
La bilancia a due piatti possiede due piatti posti
all’estremità di un’asta che oscilla intorno a un fulcro che
divide l’asta in due parti uguali. Su uno dei due piatti viene
posto il campione da misurare, sull’altro si aggiungono le
masse-campione. L’equilibrio si raggiunge quando le
masse sui due piatti sono identiche.
La bilancia elettronica è un
dinamometro: confronta
automaticamente la massa del
campione con l’unità di misura.
Figura 7 (A) Una bilancia a due piatti
e (B) una bilancia elettronica.
La massaLa massa è una delle sette grandezze fondamentali del siste-ma SI ed è una proprietà estensiva. In termini generici pos-siamo dire che la massa indica la quantità di materia presen-te in un corpo; tuttavia la definizione fisica è più complessa:
La massa (m) è la grandezza che esprime l’inerzia di un corpo; è cioè la misura della resistenza che il corpo oppone a una forza che modifica il suo stato di quiete o di moto.
Per muovere un oggetto fermo, per rallentarlo, o per de-viare la sua traiettoria quando già si muove, occorre utiliz-zare una forza; ma per ottenere la stessa variazione su due corpi che contengono quantità di materia differenti occorre applicare forze di intensità diversa: più grande è la massa, maggiore è la forza da applicare.
Impara a imparare
CompletalamappaRispondi
1.Qual è la definizione fisica
di massa?
2.Qual è l’unità di misura
della massa nel SI?
3.Perché la massa di un
sistema chiuso non cambia
se variano le condizioni
dell’ambiente?
Sceglileparole
4.Nella bilancia
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . la
massa dell’oggetto da
misurare viene confrontata
con delle masse-campione.
Quando le masse sui due
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sono
identiche si raggiunge
l’equilibrio.
è
La massa
nel SI si esprime in
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE | C9
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Il volume, come la massa, è una proprietà estensiva. Non esistono corpi materiali privi di volume, anche se è possi-bile che la stessa quantità di materia occupi volumi diversi, come accade quando comprimiamo l’aria in una siringa. In generale infatti il volume di un corpo non dipende solo dal-la quantità di materia che contiene, ma anche dalle condi-zioni di temperatura e pressione.
Il volume (V) è lo spazio occupato da un corpo.L’unità di misura SI del volume è il metro cubo (m3);
in laboratorio si utilizzano di preferenza i sottomultipli di questa unità di misura, più adatti a esprimere valori picco-li. Notiamo a questo proposito che per passare da m3 a dm3, oppure da dm3 a cm3, non si moltiplica per 10 (come accade quando si passa da g a dg o da m a dm), ma per 103, perché il volume è una grandezza che deriva dal prodotto di tre lun-ghezze:
V = l ⋅ l ⋅ l = l3
quindi
1 m3 = 1000 dm3
= 1 000 000 cm3
Il volume di 1 dm3 equivale al volume di un litro (L), unità di misura molto utilizzata nella vita quotidiana per liquidi e gas:
1 L = 1 dm3 = 1000 cm3 perciò 1 mL = 1 cm3
Il metodo e gli strumenti per misurare il volume variano in base allo stato fisico del campione.
• Quando si misura il volume di un liquido si utilizzano contenitori graduati e tarati come quelli indicati nella figura 8.
• Il volume dei solidi regolari si può calcolare con metodi geometrici; nel caso di un cubo, per esempio, si misura la lunghezza di un lato e la si eleva al cubo.
• Quando i solidi hanno forma irregolare, si immerge il campione in un recipiente graduato nel quale è già contenuto un volume noto di liquido: il volume del liquido nel recipiente aumenta; la differenza tra valore finale e iniziale indica la misura di volume del campione solido. Il liquido in cui viene immerso il solido deve essere scelto tra quelli che non sciolgono i materiali di cui è costituito il campione (figura 9).
• Il volume dei gas è sempre uguale a quello del recipiente in cui sono contenuti.
Matraccio
Cilindro
Beuta
Buretta
Figura 8 Strumenti di laboratorio
per la misura dei volumi dei liquidi.
Figura 9 La misura del volume di un solido
che non si scioglie in acqua.
Il volume7
Video Come si usa una bilancia elettronica?
Video Come si misura il volume di un liquido?
Video Come si sceglie la vetreria adatta?
GUARDA!
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CompletalamappaRispondi
1.Che cos’è il volume di un
corpo?
2.Quanto misura un litro in
centimetri cubi?
3.Come si misurano i volumi
dei liquidi?
Sceglileparole
4.Per misurare il volume
di un solido regolare/
irregolare si immerge il
campione in un recipiente
graduato che contiene un
liquido/gas.
è
Il volume
nel SI si esprime in
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE |
8 La densità si misura con metodi diversi a seconda dello sta-to fisico del materiale (tabella 3). In generale il metodo più semplice per determinare la densità di un corpo consiste nel misurare separatamente massa e volume, per poi calcolare successivamente il rapporto tra queste grandezze.
La densità di un corpo dipende dai materiali che lo com-pongono, ma può variare se cambiano temperatura e stato fisico. Nel caso dei gas è importante anche la pressione, che sulla superficie terrestre non influenza in modo apprezzabi-le la densità dei solidi e dei liquidi.
Quando versiamo due liquidi immiscibili nello stesso re-cipiente, essi si stratificano disponendosi uno sopra l’altro, con il liquido meno denso che galleggia su quello più denso (figura 11). Anche le sostanze solide (purché insolubili nel liquido) galleggiano o affondano sul liquido in cui vengono immerse a seconda della loro densità: se il liquido è più den-so i solidi galleggiano, in caso contrario affondano.
Liquidi e solidi Materiale Densità (g/cm3 a 20 °C)
Alcol etilico 0,79
Olio d’oliva 0,92
Acqua 1,00
Zucchero 1,59
Zolfo 2,07
Rame 8,92
Piombo 11,34
Mercurio 13,58
Oro 19,32
Ferro 7,87
Gas Materiale Densità (g/dm3 a 0 °C)
Idrogeno 0,09
Metano 0,72
Azoto 1,25
Aria 1,29
Ossigeno 1,43
Diossido di carbonio 1,98
Tabella 3 La densità di alcuni materiali.
Figura 11 Liquidi a
densità diversa.
Dal basso:
miele, latte e olio.
La densità Il volume di 1 kg di materia non è sempre uguale: 1 kg di mercurio, per esempio, occupa un volume molto più picco-lo di quello occupato da 1 kg di acqua. Possiamo dire che il mercurio ha una densità superiore a quella dell’acqua.
La densitˆ (d) è il rapporto tra la massa e il volume di un corpo. Nel SI la densità si misura in kilogrammi/metro cubo, ma in laboratorio chimico si preferisce adottare una unità di misura più piccola: g/cm3 oppure g/dm3:
Diversamente da massa e volume, la densità di un corpo omogeneo è una proprietà intensiva, che non dipende dalle dimensioni del campione (figura 10). Infatti se si dimezza la massa, si dimezza anche il volume; se si raddoppia la massa raddoppia anche il volume, e quindi il valore della densità resta invariato.
Alluminio:
2,79 g/cm3
Rame:
8,92 g/cm3
Ferro:
7,87g/cm3
Legno:
0,75 g/cm3
Ottone:
8,4-8,7 g/cm3
Figura 10 Questi
cilindretti di ferro,
legno, rame,
ottone e alluminio
hanno lo stesso
volume ma diverse
densità.
d =m
——— V
kg ———
m3
La densità è una
proprietà intensiva.
La massa è una
proprietà estensiva.
Il volume è una proprietà
estensiva.
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1.Che cos’è la densità di un
corpo?
2.Perché la densità è una
proprietà intensiva?
3.Come si misura la densità
di un corpo?
Sceglileparole
4.Un solido immerso
in un liquido
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . se
è meno denso del liquido,
mentre se è più denso
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
è
La densità
nel SI si esprime in
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE | C11
|
9 Il valore del peso si può ricavare con due metodi:
• il metodo diretto sfrutta uno strumento detto dinamometro (figura 12);
• il metodo indiretto calcola il peso facendo il prodotto della massa del corpo (m) per il valore dell’accelerazione di gravità riferito al corpo celeste su cui si trova (g):
P = m ⋅ g
Poiché g = 9,8 m/s2, un corpo che ha massa 1 kg ha peso 9,8 N.
P = m ⋅ g = 1 kg ⋅ 9,8 m/s2 = 9,8 N
Bisogna ricordare che il peso di un corpo, diversamente dal-la sua massa, non è costante, ma dipende dal valore di g che può variare, anche se di poco, nei vari punti della superficie terrestre.
Figura 12 (A) Le comuni bilance da cucina sono
dinamometri; (B) Funzionamento del dinamometro.
In un dinamometro l’oggetto viene
appeso a una molla; alla molla è
collegato un indice che scorre su
una scala graduata. Quando
appendiamo al dinamometro il
campione di peso incognito, la molla
si allunga: il suo allungamento è
proporzionale al peso dell’oggetto e
non dipende dalla sua forma.
Le bilance da cucina misurano il peso
attraverso una unità di misura
particolare chiamata kg peso. Un kg
peso è il peso di un corpo che ha massa
pari a 1kg. In questo modo leggendo il
peso sulla bilancia ricaviamo
immediatamente la massa.
BA
1 N
102 g
1 N è il peso di
circa un
ettogrammo di
massa, cioè di una
massa che è 10
volte più piccola
del kilogrammo.
Il pesoPer sollevare una sedia, aprire una lattina o afferrare al volo un pallone, e in generale variare lo stato di quiete o di moto di un corpo, è necessario applicare una forza. Esistono di-versi tipi di forze, che si catalogano in base alle cause che le generano.
Anche il peso è un tipo di forza: in particolare, il peso (P) misura la forza di gravità con cui la massa di un corpo è attratta dal corpo celeste su cui si trova.
Sulla Terra, il peso di un corpo misura la forza che lo at-tira verso il centro del pianeta e tende a farlo cadere verso il basso con un’accelerazione chiamata accelerazione di gra-vità (g). In media, sulla Terra, g = 9,8 m/s2, anche se il suo valore esatto varia da un luogo all’altro in rapporto alla lati-tudine e all’altitudine.
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1.Che cos’è il peso di un
corpo?
2.Che cos’è l’accelerazione
di gravità e quanto misura
sulla Terra?
3.Con quali metodi si può
calcolare il valore del peso
di un corpo?
Sceglileparole
4.Il dinamometro è un
metodo diretto/indiretto
per ricavare il peso di
un corpo. Esiste anche
un metodo diretto/
indiretto, che consiste nel
moltiplicare ilvolume/
lamassa del corpo per
l’accelerazione di gravità.
è
Il peso
nel SI si esprime in
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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| C12
| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE |
Quando una forza agisce su una superficie, gli effetti pro-dotti dalla forza dipendono non solo dall’intensità e dal-la direzione di applicazione della forza, ma anche dalle dimensioni della superficie su cui viene distribuita: se la stessa forza viene applicata su una superficie ridotta eser-citerà su ogni punto una pressione maggiore, mentre se viene applicata su una superficie vasta eserciterà su ogni punto una pressione minore.
Per questo se camminiamo sulla neve sprofondiamo, mentre sugli sci restiamo in equilibrio: il nostro peso in que-sto caso si distribuisce su una maggiore superficie. In altre parole, esercitiamo una pressione minore.
La pressione (p) misura il rapporto tra l’intensità di una forza perpendicolare a una superficie e l’area della superfi-cie su cui essa agisce.
L’unità di misura della pressione è il pascal (Pa): un pa-scal corrisponde alla pressione esercitata da una forza di
un newton perpendicolare a una superficie di un metro quadrato:
p =F
—— S
z 1 Pa = 1 N
——— —1 m2
Tutti i corpi esercitano sulle superfici circostanti una pressio-ne che dipende dal loro peso, dal loro volume e dalla loro for-ma. Per i gas, che possono occupare recipienti di volume di-verso, la pressione non è costante e deve essere misurata di volta in volta con uno strumento detto manometro (figura 13).
Anche l’atmosfera esercita una pressione sulla superficie terrestre: essa infatti è costituita da una miscela di gas che con il loro peso gravano sulla superficie della Terra.
La pressione atmosferica agisce su tutto ciò che si trova sulla superficie terrestre, ma può assumere valori legger-mente differenti a seconda delle condizioni atmosferiche e dell’altitudine. La pressione atmosferica si misura con i ba-
rometri (figura 14); per la sua importanza, in passato, la pres-sione atmosferica è stata utilizzata come unità di misura della pressione: 1 atm = 1,01 325 ⋅ 105 Pa.
Figura 13 Il manometro è adatto a misurare la
pressione dei fluidi (liquidi e gas).
Figura 14 Per misurare la pressione atmosferica
si usano barometri analogici (A) o digitali (B).
A B
La pressione10
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1.Che cos’è la pressione?
2.A che cosa corrisponde un
pascal?
3.Che cosa misurano i
manometri e i barometri?
Sceglileparole
4.Una stessa forza esercita
una pressione maggiore
se è applicata a una
superficie maggiore/
minore ed esercita una
pressione minore se è
applicata a una superficie
maggiore/minore.
è
La pressione
nel SI si esprime in
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| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE | C13
|
Tutti i corpi materiali possiedono energia e possono scam-biarla con l’ambiente, sottraendola o cedendola ad altri corpi.
L’energia (E) è la capacità di un corpo di compiere un la-voro o di trasferire calore.
Una molla compressa possiede energia perché quando si distende può compiere un lavoro (cioè può generare una forza che provoca uno spostamento o un cambiamento in altri corpi). Anche una candela contiene energia, che libera sotto forma di calore quando viene accesa.
L’energia viene definita come una «capacità» per sottoli-neare il fatto che è una proprietà che tutti i corpi possiedo-no, ma non sempre usano. Se una candela non viene accesa, non ci accorgiamo che contiene energia, anche se ha la «ca-pacità» di produrre calore.
È quasi impossibile misurare la quantità totale di energia di un corpo. Si misura invece facilmente la quantità di ener-gia che un corpo riceve o cede sotto forma di lavoro o calore. Energia, lavoro e calore hanno la stessa unità di misura: il joule (J). Un joule è il lavoro compiuto da una forza di 1 N che provoca uno spostamento di 1 m:
1 J = 1 N ⋅ 1 m
Esistono molte forme di energia, che possono essere conver-tite le une nelle altre: energia elettrica, nucleare, meccanica, gravitazionale, chimica. L’energia elettrica per esempio può essere trasformata in energia di movimento in un frullato-re; l’energia chimica contenuta nella benzina può essere
trasformata in energia di movimento nel motore di un’au-tomobile. Alcuni tipi di energia si possono classificare come energia cinetica ed energia potenziale:
L’energia cinetica (Ec) è l’energia posseduta da un corpo
in movimento.Un’auto in corsa (figura 15A), un atleta che salta, una pal-
lina che rotola possiedono energia cinetica. L’energia cineti-ca di un corpo si calcola con la formula:
Ec = 1/2 m ⋅ v2
dove v è la velocità del corpo e m è la sua massa.L’energia cinetica quindi è tanto maggiore quanto più
sono grandi la massa del corpo e la sua velocità; inoltre se due corpi si muovono a uguale velocità, possiedono la stessa energia cinetica solo se hanno la stessa massa.
L’energia potenziale (Ep) è l’energia che un corpo pos-
siede in virtù della sua posizione o della sua composizione.Un masso in bilico sul versante ripido di una montagna (figura 15B) possiede energia potenziale gravitazionale per-ché è sottoposto, come tutti i corpi sulla Terra, alla forza di attrazione gravitazionale esercitata dal nostro pianeta; tale energia si può liberare quando il masso frana a valle. Ana-logamente, la molla carica di un orologio possiede energia potenziale elastica, che converte lentamente in energia ci-netica mentre le lancette girano sul quadrante.
L’energia potenziale che i materiali possiedono a causa della loro composizione è detta energia potenziale chi-mica. Tale energia può essere liberata durante le reazioni chimiche per essere trasferita ad altre sostanze, oppure può causare la produzione di luce e calore (figura 15C).
Figura 15 I corpi
possono possedere
energia cinetica o
energia potenziale.
Un’automobile in
movimento possiede
energia cinetica. Questo masso in equilibrio
precario possiede energia
potenziale che si trasformerà
in energia cinetica nel
momento della caduta.
L’energia chimica potenziale
contenuta nel legno viene
liberata sotto forma di
calore ed energia luminosa.
A B C
L’energia11
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1.Che cos’è l’energia?
2.Che cosa sono l’energia
cinetica e l’energia
potenziale?
3.Che cos’è l’energia
potenziale chimica?
Sceglileparole
4.Un joule/newton è
il lavoro compiuto da
una forza di un joule/
newton che provoca
lo spostamento di un
metro/kilometro.
è
L’energia
nel SI si esprime in
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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| C14
| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE |
12 La scala Celsius prende come riferimento la temperatura di fusione e la temperatura di ebollizione dell’acqua, alle quali si assegnano rispettivamente i valori di 0 °C e 100 °C (zero e cento gradi Celsius). L’intervallo compreso tra i due segni viene suddiviso in 100 parti dette gradi. Nella nostra vita quotidiana gli oggetti che indicano una temperatura sono sempre graduati secondo questa scala.
La scala Kelvin delle temperature assolute è la scala del sistema SI e si differenzia dalla scala Celsius solo per il punto di partenza della scala graduata: il kelvin è uguale al grado Celsius, ma lo «zero» della scala Kelvin corrisponde a una temperatura di −273,15 °C. Tale valore è definito zero assoluto (figura 17). Lo zero assoluto finora non è mai stato raggiunto e rappresenta un limite teoricamente invalicabi-le; nella scala Kelvin quindi non esistono valori negativi.
La temperatura espressa in kelvin si indica con la lettera T per distinguerla dalla temperatura in gradi Celsius, che si indica con t. Per passare da una scala all’altra si utilizzano le seguenti relazioni:
T (K) = t (°C) + 273,15 t (°C) = T (K) − 273,15
La temperaturaLa temperatura è una grandezza fondamentale del SI, più semplice da misurare che da definire. Tutti sappiamo come si utilizza un termometro, ma difficilmente siamo in grado di spiegare il significato del temine temperatura. Partiamo quin-di dall’esperienza per dare una prima intuitiva definizione .
Quando appoggiamo una mano su un oggetto (figura 16) avvertiamo una sensazione di caldo o freddo; tale sensazio-ne è soggettiva, ma corrisponde a una qualità dei corpi che possiamo chiamare stato termico.
La temperatura è la grandezza che esprime in termini quantitativi lo stato termico di un corpo, cioè la sua capacità di scambiare calore con un altro corpo o con l’ambiente.
Per misurare la temperatura si usa il termometro; que-sto strumento si basa sulla capacità di alcuni materiali di dilatarsi con regolarità quando la temperatura aumenta.
Esistono diverse scale graduate costruite con riferimenti diversi; in Italia le più utilizzate sono la scala Celsius e la scala Kelvin delle temperature assolute.
A
B
Toccando un cubetto
di ghiaccio
avvertiamo freddo:
ciò significa che la
temperatura del
ghiaccio è inferiore a
quella della nostra
mano.
Toccando un
termosifone acceso
sentiamo caldo: la
temperatura del
termosifone infatti è
maggiore di quella
della nostra mano.
Figura 16 La temperatura ci permette di valutare lo
stato termico di un sistema.
– 273,15
Scala Celsius
ScalaKelvin
– 200
– 100
0
100
200
300
0
100
200
300
400
500
600
273,15
Figura 17 Il confronto tra la scala
Celsius e la scala Kelvin.
La scala Celsius e la
scala Kelvin sono
spostate di
273,15 gradi.
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1.Che cos’è la temperatura?
2.Con quale strumento si
misura la temperatura?
3.Che cos’è lo stato termico
di un corpo?
Sceglileparole
4.La scala
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
prende come riferimento
le temperature di
fusione e di ebollizione
dell’acqua; la scala
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . parte
dallo zero assoluto, pari a
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
è
La temperatura
si misura con diverse
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE | C15
|
Come abbiamo detto, l’energia di un corpo può modificarsi in virtù degli scambi che avvengono con l’ambiente ester-no. Il passaggio di energia da un corpo all’altro può avvenire sia sotto forma di lavoro sia sotto forma di calore. Pertanto possiamo parlare di calore solo quando avviene un trasferi-mento di energia da un corpo a un altro.
Il calore è energia che si trasferisce da un sistema a tem-peratura più elevata a un sistema con temperatura minore.
L’energia che un corpo riceve o cede sotto forma di calore viene spesso chiamata energia termica. Se un corpo si trova in un ambiente a temperatura minore il calore fluisce dal cor-po verso l’ambiente, mentre passa dall’ambiente al corpo se la
sua temperatura è minore di quella esterna. Il flusso prosegue finché la temperatura dei due corpi diventa uguale e si rag-giunge una situazione di equilibrio termico (figura 18).
Per misurare il calore ceduto o acquistato da un corpo si usa uno strumento detto calorimetro.
L’unità di misura del SI per il calore è il joule e il simbolo è J. Spesso nella vita quotidiana si fa riferimento alla caloria: 1 caloria (cal) è l’energia necessaria per aumentare di 1 °C la temperatura di 1 g di acqua distillata. Tra caloria e joule esiste la relazione:
1 cal = 4,184 J
Le calorie vengono utilizzate spesso per esprimere il potere calorico degli alimenti, cioè l’energia potenziale chimica che si può ricavare bruciandoli (figura 19).
Figura 18 Il calore è un modo per trasferire energia. I corpi più caldi
trasferiscono calore a quelli più freddi, fino a quando entrambi non
raggiungono l’equilibrio termico.
(100 °C)(0 °C) (25 °C)(25 °C)
Calore
Il sistema più
caldo trasferisce
calore al
sistema più
freddo…
… fino a
quando i due
sistemi
raggiungono
la stessa
temperatura.
Figura 19 Nelle etichette degli alimenti sono indicate le informazioni
nutrizionali, tra cui l’apporto di energia (seconda riga della tabella).
L’energia degli
alimenti è indicata in
kilojoule (kJ)
e in kilocalorie (kcal).
1 kcal = 4,184 kJ.
Il calore13
Impara a imparare
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1.Che cos’è il calore?
2.Che cos’è l’energia
termica?
3.Qual è l’unità di misura del
calore nel SI?
Sceglileparole
4.Se un corpo si trova
in un ambiente con
temperatura superiore alla
sua, il calore fluisce dal
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
all’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
è
Il calore
si misura in
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o in . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
| C16
| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE |
SEI PRONTO PER LA VERIFICA?
Verifica le tue conoscenzeLivello base
Scegliilcompletamentocorretto.
(3puntiperognirispostaesatta)
1. Ilsaleè
a una materia
b un materiale
c un fenomeno
d un corpo
PUNTI . . . . . . . /3
2. Laruggineè
a un processo fisico
b una trasformazione fisica
c un corpo
d un materiale
PUNTI . . . . . . . /3
3. Qualetraleseguentinon
èunaproprietà?
a la conducibilità elettrica
di un filo di rame
b la capacità di ossidarsi dell’argento
c lo zucchero che si mette nel caffè
d la solubilità dell’olio nella benzina
PUNTI . . . . . . . /3
4. Qualetraleseguentièuna
grandezzaintensiva?
a la massa
b il volume
c l’area
d la densità
PUNTI . . . . . . . /3
5. Nonèunagrandezzaderivata
a il peso
b il tempo
c l’energia
d la forza
PUNTI . . . . . . . /3
6. SecondoilsistemaSI,ilkgè
a l’unità di misura del peso
b una grandezza estensiva
c la misura della quantità di sostanza
d l’unità di misura della massa
PUNTI . . . . . . . /3
7. Unsistemachiuso
a scambia solo energia con l’ambiente
b scambia solo materia con l’ambiente
c scambia materia ed energia con
l’ambiente
d non scambia né materia né energia
con l’ambiente
PUNTI . . . . . . . /3
8. Ilmultiplo103corrisponde
alprefisso
a mega-
b kilo-
c giga-
d tera-
PUNTI . . . . . . . /3
9. L’oliogalleggiasull’acquaperché
a è più leggero
b è meno denso
c occupa un volume minore
d ha una massa inferiore
PUNTI . . . . . . . /3
10. Latemperaturadifusione
dell’acqua(0°C)espressain
kelvinè
a 100 K
b 0 K
c –273,15 K
d 273,15 K
PUNTI . . . . . . . /3
Sottolinea,traquelliingrassetto,
iterminicheritienicorretti.
(2puntiperognirispostaesatta)
11. La scienza che studia
le trasformazioni che non modificano
la composizione dei corpi è la fisica/
chimica.
12. Un tipo di materia dotato di
specifiche proprietà si chiama
corpo/materiale.
13. L’energia e il calore sono grandezze
fondamentali/derivate.
14. Il dinamometro è uno strumento
per misurare ilpeso/lapressione,
mentre il termometro misura il
calore/latemperatura.
PUNTI . . . . . . /10
Completalafigura.
(2puntiperognirispostaesatta)
15. Indicalagrandezzamisuratada
ognunodeiseguentistrumenti.
PUNTI . . . . . . /10
ONLINE
Vai su zte.zanichelli.it
| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE | C17
|
Verifica le tue competenze Livello avanzato
Verifica le tue abilità Livello intermedio
Totale punti . . . . . . /100
Verifica le risposte consultando
le soluzioni in fondo al libro.
Calcola quindi il punteggio che hai
raggiunto: la prova è superata se hai
totalizzato almeno 60punti.
Completalefrasi.(2puntiperognitermineesatto)
16. Il magnetismo è un esempio di fenomeno
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . in cui la composizione dei materiali
non cambia; la combustione della benzina è un fenomeno
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . in cui varia la composizione dei
materiali.
17. Un masso in bilico su un versante possiede energia
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . , che si trasforma in energia
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . quando il masso rotola a valle.
18. L’acqua bolle a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . °C, che equivale a
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . K.
PUNTI . . . . . . /12
Scegliilcompletamentocorretto.
(4puntiperognirispostaesatta)
19. Uncubettodighiaccio(densità0,92g/cm3)del
volumedi3cm3hamassa
a 3,06 g
b 27,6 g
c 2,76 g
d 0,306 g
PUNTI . . . . . . . /4
20. Qualedeiseguenticorpihamassamaggiore?
Perrispondereconsultalatabelladelledensità.
a Un litro di olio
b Un litro di alcol etilico
c Un litro di mercurio
d Un litro di acqua
PUNTI . . . . . . . /4
21. Unagochehaunatemperaturadi60°Crispetto
aunbicchierediacquacontemperatura30°C
a contiene più calore dell’acqua
b cede calore all’acqua
c riceve calore dall’acqua
d si raffredda fino a 45 °C
PUNTI . . . . . . . /4
Rispondialledomandein5righe.
(2puntiperognirispostaesatta)
22. Qualèladifferenzatraunsistemachiuso
eunsistemaisolato?
23. Esprimilelunghezzedi0,325me325m
innotazionescientificaespiegacomehaifatto.
24. Qualèladifferenzatratemperaturaecalore?
PUNTI . . . . . . . /6
DEFINISCI
25. Perognicoppiaditermini,fornisciunadefinizione
chechiariscaledifferenzedisignificato.
(2puntiperognirispostaesatta)
a. fenomeno fisico/fenomeno chimico
b. massa/peso
c. scala Celsius/scala Kelvin
PUNTI . . . . . . . /6
SPIEGA
26. Spiegain8righeinchecosaconsiste
ilmetododellamisura.
(4puntiperlarispostaesatta)
PUNTI . . . . . . . /4
SCHEMATIZZA
27. Completalatabellaseguendo
l’esempionellaprimariga.
(2puntiperognicasellaesatta)
Termine Definizione
Massa La grandezza che esprime l’inerzia di un corpo.
Lo spazio occupato da un corpo.
Densità
La forza di gravità con cui la massa di un corpo è attratta dal corpo celeste su cui si trova.
Pressione
Energia
PUNTI . . . . . . /10
| C18
| CAPITOLO C1 | GRANDEZZE E MISURE |
Compito di realtàA misura d’uomo
ANALIZZA I DATI
CONSULTA LE FONTI
VERIFICA LE NOTIZIE
DIVENTA L’ESPERTO
| C1
|
Osserva l’infografica e rispondi alle domande
373,15
L’acqua bolle
L’acqua ghiaccia
Temperaturadel corpoumano
212
180
140
98,6
60
32
-459,7
355,37
333,15
310,15
288,7
273,15
255,37
0
K °F
zeroassoluto
TEMPERATURA
0
iarda
piede
pollice
0,914m
3,048dm
2,54cm
LUNGHEZZA
libbra0,453
kg
PESO
pollicecubico
0,0000164m3
VOLUME
Le unità di misura nel mondoIl Sistema Internazionale e quello Consuetudinario sono i due sistemi di misurazione adottati nel mondo.
Sistema Internazionale
Quando è stato adottato il Sistema Internazionale
fra il 1950e il 2010
fra il 1900e il 1949
fra il 1800e il 1899
fra il 1700e il 1789
Stati Uniti, Liberia e Myanmar sono gli unici Paesi al mondo a non avere adottato il SI come unico o principale sistema di misurazione
nonadottato
Fonte: Enciclopedia Britannica
Consuetudinario
kelvin (K)
gradofahrenheit (°F)
metro (m)
iarda (yd)
kilogrammo (kg)
libbra (lb)
metro cubo (m3)
pollice cubico (in3)
I DATI A COLPO D’OCCHIO
1.Quale nazione ha adottato per
prima il Sistema Internazionale?
2.In quale periodo è stato adottato
il Sistema Internazionale in Italia?
Poi,vaiallafinedel
capitoloeprovaafare
ilCompitodirealtà
Grandezze e misureC1 Scarica GUARDA!
e inquadrami per guardare
i video
Metti in pratica le conoscenze
acquisite nel capitolo
e i dati presenti
nell’infografica in apertura
di capitolo per risolvere
i seguenti esercizi.
Il 20 maggio è la Giornata Mondiale della Metrologia, che
celebra l’anniversario della firma della Convenzione del
Metro del 1875. Per l’occasione, sei stati incaricato di
aggiornare il blog della tua scuola con un articolo che parla
dell’importanza di usare unità di misura condivise.
Racconta in 400 parole (al massimo) un episodio
in cui l’uso di unità di misura diverse ha creato
gravi danni. Se necessario, integra l’articolo con
fotografie, video o audio.
Analizza l’infografica A colpo d’occhio
e completa la tabella.
Cosa cambierà nella vita di tutti i giorni? Nulla, perché il
valore da assegnare a h è stato scelto proprio in modo tale
da ottenere un kilogrammo coincidente con lo standard
attuale.
Ma il nuovo standard renderà più facile costruire delle
bilance di altissima precisione. I progressi della medicina
e della tecnologia dipendono già oggi dalla possibilità
di misurare in modo estremamente preciso il dosaggio
di un farmaco sperimentale o lo spessore di uno strato
conduttore in un microchip.
Rispondi ora alle seguenti domande.
1. Com’è definito ora il kilogrammo?
2. Perché è necessario ridefinire il kilogrammo?
3. Con quale costante fisica verrà definito il kilogrammo?
4. Cambierà qualcosa nella vita quotidiana?
Leggi il brano tratto da «Come cambierà il
kilogrammo?», Aula di Scienze, 11 ottobre 2017
Fra la fine del 2018 e la fine del 2019 una delle parole più
usate in assoluto, il kilogrammo, cambierà radicalmente
di significato, eppure continuerà a funzionare allo stesso
modo di prima.
Fino a oggi, c’è un solo oggetto nell’universo che pesa
esattamente 1 kg: il kilogrammo campione (o grande K),
un cilindro equilatero di platino-iridio, di diametro
di 39 mm, conservato in una camera ad atmosfera
controllata nell’Ufficio Internazionale dei Pesi e delle
Misure di Sèvres, vicino a Parigi. Ma il grande K non è
abbastanza universale né abbastanza stabile, infatti la sua
massa è leggermente diminuita nel tempo.
La soluzione è ridefinire il kilogrammo sulla base di una
costante universale, la costante di Planck (h), che lega la
frequenza f di una radiazione elettromagnetica all’energia
E dei fotoni che la costituiscono, secondo la relazione
E = hf. L’energia di un sistema fisico è legata alla massa m
dalla relazione di Einstein E = mc2. Le attuali definizioni di
«secondo» e «metro» fissano f e c, perciò ridefinire l’unità
della massa, il kilogrammo, equivale ad assegnare un
valore esatto a h.
Per confrontare direttamente una massa macroscopica
con la costante di Planck si userà uno strumento molto
affidabile, la bilancia di Watt, che permetterà ai migliori
laboratori di tutto il mondo di creare direttamente
campioni precisi di kilogrammo. La sostituzione del
grande K con una rete internazionale di bilance di Watt
dovrebbe avvenire entro l’autunno del 2018.
Era più capiente un tomolo siciliano o uno staio
napoletano? Era più lungo un trabucco piemontese o una
canna agrimensoria toscana? Prima dell’introduzione del
Sistema Internazionale, in Italia venivano usate unità di
misura che variavano molto da zona a zona.
Ricerca in Rete le unità di misura antiche che erano
usate nella tua regione. Organizzale in una tabella,
riportando la corrispondenza con le unità di misura
del Sistema Internazionale. Poi, intervista dieci
persone che vivono nella tua provincia e chiedi loro
se conoscono le unità di misura antiche che hai
elencato. Scrivi il risultato della tua intervista nella
tua tabella.
Grandezza Unità di misura Esempi
S. Internazionale
S. Consuetudinario
Volume pollice cubico 1 L = . . . in3. . . L = 5 in3
Massa 1 kg = . . . lb . . . kg = 66 lb
metro 1 m = . . . yd . . . m = 3 yd
kelvin 0 K = . . . °F . . . K = 212 °F