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Le leggi dei gas perfetti richiedono una strumentazione di laboratorio relativamente costosa. Oggi vi presento alcuni semplici esperimenti che ci permetteranno di studiare 2 leggi dei gas (mi riferisco alle trasformazioni isotermiche, regolate dalla legge di Boyle, e dalle trasformazioni isobare, regolate dalla legge di Gay-Lussac).

Il materiale è facilmente reperibile e, specie con la legge di Boyle, le misure sono anche relativamente precise.

La legge di Gay-Lussac ve la propongo in due varianti (vi confesso che io ho proposto ai ragazzi l'utilizzo dei palloncini ma alcuni di loro hanno suggerito, giustamente di utilizzare una siringa).

 

Oggi vi propongo due semplici esperimenti per lo studio della convezione e dell'irraggiamento.

L'esperimento sulla convezione può risultare di difficile gestione, soprattutto perchè il materiale non è facilmente reperibile, pertanto vi propongo due versioni.

L'esperimento sull'irraggiamento invece è di tipo qualitativo ma vengono effettuate delle misure ed è possibile discutere un possibile modello che tenga conto dell'assorbimento dei vari materiali.

L'esperimento si inserisce come diretto proseguimento su quello della conduzione del calore nei solidi.

 

La propagazione del calore richiede un set di esperimenti non alla portata dei laboratori scolastici.

L'analisi quantitativa della propagazione del calore per conduzione, convezione o irraggiamento, sostanzialmente non viene fatta a scuola!

E' possibili fare analisi, costruire un modello sperimentale "reale" della conduzione dei metalli?

images

Oggi vi presentiamo un esperimento semplice da realizzare, forse solo un po' complesso nei calcoli.

Basta procurarsi alcuni cubetti di ghiaccio, un calorimetro, una bilancia ed il gioco è fatto.

Il calore latente di fusione è una caratteristica fisico-chimica importante di un corpo.
Il ghiaccio deve essere conservato a scuola dentro un vano frigo, altrimenti un alunno deve portare un frigo portatile o una borsa termica (ma nelle scuole dove sono stato ho sempre trovato un piccolo frigo).

calore latente

Quali sono i fattori che influenzano il moto di caduta in aria?

Qual è il moto di un corpo in caduta libera?

Lo studio del moto in aria ha affascinato gli uomini sin dai tempi antichi, Aristotele affermava che tutti i corpi cadono con velocità costante in aria e che la velocità dipende dal peso dei corpi. Si è dovuto attendere Galileo Galilei che con i suoi celebri esperimenti sul piano inclinato ha capito che il moto in caduta libera, trascurando la resistenza dell’aria, è uniformemente accelerato.

Ci siamo già occupati nella nostra rubrica di laboratorio povero del moto in caduta libera, misurando l’accelerazione di gravità. In questa fase vogliamo soffermarci sulla frase “trascurando la resistenza dell’aria"!!

Lo studio del moto di caduta di un corpo ha sempre affascinato gli uomini e, si spera, i nostri studenti!

Ci è sempre stato detto che l’attrito dell’aria influenza il moto e , pertanto, anche se ci viene detto che il moto di caduta è uniformemente accelerato, la resistenza dell’aria influisce e non poco.

Oggi proveremo come è possibile studiare il moto di caduta di un corpo e come è possibile trovare (strabiliante ma vero!) che l’accelerazione di gravità è circa 9,81m/s^2!!!!

Il laboratorio in esame è di tipo povero, ma efficace. Le misure avranno un errore intorno al 10%.

Tale esperimento stabilisce contatti con altre discipline (penso alla Filosofia, alla Storia).

Dopo un mese di termologia, si ritorna alla meccanica!

Oggi vi presento un esperimento classico, che viene fatto in molte scuole ma che è sempre affascinante.

Cercherò di presentare l'esperimento in una maniera tale da far ricavare ai ragazzi il modello teorico. L'analisi dei dati diventa poi molto importante.

Continuiamo questa settimana l'appuntamento settimanale con la termologia attraverso l'approccio laboratoriale di tipo povero.
Oggi però mostriamo come un tale approccio possa favorire la scoperta, l'analisi del fenomeno e perché no diventare "l'unica" fenomenologia per "misurare".

Finora abbiamo verificato la legge fondamentale della termologia (entro gli errori sperimentali), abbiamo trovato la curva di riscaldamento e di raffreddamento dei materiali, oggi vogliamo misurare il calore specifico di un liquido!

Il nostro laboratorio non è molto attrezzato? Stiamo realizzando esperimenti sulla calorimetria e non ne abbiamo uno?
4 anni fa mi sono ritrovato in questa situazione: la scuola non aveva a disposizione un numero di calorimetri sufficienti per permettere l'esecuzione degli esperimenti in gruppi di lavoro.
In quegli esperimenti feci utilizzare dei becker di vetro e li feci “approssimare a dei calorimetri ideali”. Tale forzatura, che oggi mi sembra irricevibile per un fisico, mi permise di ottenere delle buone misure sul calore specifico ed il calore latente di fusione del ghiaccio!

Oggi possiedo dei calorimetri semiprofessionali eppure continuo ad utilizzare dei becker di vetro, perchè sono fondamentali nell'utilizzo delle curve di riscaldamento e raffreddamento e sulla misura del calore specifico dei liquidi (perchè la base si può porre su un fornello, senza fondersi!!).

Come coibentare il becker di vetro e renderlo un “calorimetro”?

A scuola si fa poco o nulla circa il riscaldamento ed il raffreddamento dei corpi: il problema è il tempo!

Già ma non il tempo esiguo, fatto di verifiche e correzioni, ma il tempo come variabile, quel tempo che scorre in maniera uniforme ed immutabile secondo Newton. La variabile tempo, infatti, non entra nella termologia, nella termodinamica macroscopica. Gli studenti passanno dalla Meccanica dove il tempo era fondamentale (quanti esercizi e quanti brutti voti sacrificati a calcolare il tempo?) alla termologia dove  puff! il tempo sparisce!

Il tempo in termologia viene reintrodotto nella meccanica statistica, ma è un approccio complesso e se non nel triennio delle superiori, è difficile affrontarlo matematicamente al biennio.

Eppure il tempo in termologia è fondamentale! Quanto tempo impiega un cubetto di ghiaccio a scioglersi sul legno in una mite giornata primaverile? (quasi 1 ora!)

Iniziamo una serie di esperimenti sul calore e la temperatura, in regime di laboratorio povero!

Oggi vi presento un semplice ed interessante esperimento per la verifica della legge fondamentale della calorimetria. L'esperimento è interessante a prescindere dal fatto che il laboratorio sia povero o meno.

Questa  settimana per il consueto appuntamento con  la rubrica di laboratorio povero di Fisica, il  professore D'Ambrosio propone  un  semplice ed interessante esperimento da realizzare,  ma molto efficace didatticamente: la verifica sperimentale della regola del parallelogramma nella somma tra vettori.