STEM&GIRLS. laboratorio mobile. classe 1I
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- Renzo Gori
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1 STEM&GIRLS laboratorio mobile classe 1I
2 Perché usiamo la pentola a pressione? Perché si riducono i tempi di cottura dei cibi?
3 Sulla cima dell Everest si può mangiare a pranzo un uovo sodo?
4 SOSTANZA Temperatura di fusione ( C) a P=1 atm Temperatura di ebollizione ( C) a P=1 atm Ossigeno Azoto Alcol etilico ,5 Acqua Mercurio -38,8 356,7 Alluminio Tungsteno Perché specificare la pressione? La pressione influenza la temperatura di ebollizione e di fusione?
5 SOSTANZA Temperatura di fusione ( C) a P=1 atm Temperatura di ebollizione ( C) a P=1 atm Ossigeno Azoto Alcol etilico ,5 Acqua Mercurio -38,8 356,7 Alluminio Tungsteno Il caso dell acqua Esplorare l effetto della pressione sulla temperatura di ebollizione dell acqua
6 SOSTANZA Temperatura di fusione ( C) a P=1 atm Temperatura di ebollizione ( C) a P=1 atm Ossigeno Azoto Alcol etilico ,5 Acqua Mercurio -38,8 356,7 Alluminio Tungsteno
7 TEMPERATURA E PRESSIONE NEI PASSAGGI DI STATO L aumento della pressione esterna rende più difficile l ebollizione di un liquido La fusione è invece poco influenzate dalle variazioni della pressione esterna Perché? Possiamo immaginare la pressione come una forza che preme sulla superficie dei corpi Quando un liquido si trasforma in vapore aumenta di circa mille volte il proprio volume, mentre nel passaggio da solido a liquido l aumento di volume è in genere molto piccolo Una pressione esterna elevata rende molto difficoltosa l espansione che caratterizza il passaggio da liquido a vapore: per mandare in ebollizione il liquido si dovranno perciò raggiungere temperature decisamente più alte di quelle richiesta a pressione ambiente Visto che l espansione che caratterizza il passaggio da solido a liquido è molto piccola, la fusione non è in genere ostacolata da pressioni anche elevate: un forte aumento di pressione provoca solo un modestissimo aumento di temperatura di fusione
8 Perché usiamo la pentola a pressione? Perché si riducono i tempi di cottura dei cibi?
9 TEMPERATURA E PRESSIONE NEI PASSAGGI DI STATO La pentola a pressione trattiene al suo interno il vapore acqueo facendo aumentare la pressione e conseguentemente facendo innalzare la temperatura di ebollizione dell acqua.
10 Sulla cima dell Everest si può mangiare a pranzo un uovo sodo?
11 Sulla cima dell Everest farsi un uovo sodo è un pranzo veloce? - In alta quota la pressione atmosferica è più bassa rispetto al livello del mare. - Al diminuire della pressione, anche il punto di ebollizione di qualsiasi liquido si abbassa e in tale circostanza è possibile che l'acqua bolla a temperatura più bassa di 100 C (il punto di ebollizione diminuisce di circa 1 C ogni 285 m di altitudine). - Dato che il processo di cottura consiste nel trasferimento di energia termica dal mezzo di cottura (come l'acqua o l olio) al cibo, esso richiede un tempo maggiore se l'acqua (o l olio) si trova a temperatura più bassa. Così, bollire un uovo in alta quota è come cuocerlo in acqua tiepida al livello del mare. - Sul monte Everest, la pressione atmosferica è molto più bassa rispetto al livello del mare e il punto di ebollizione dell acqua è di circa 70 C, cosicché l'uovo non ha abbastanza calore per cuocere Nel diciannovesimo secolo, questo problema era cosi serio che in India furono pubblicate delle tabelle che indicavano il tempo necessario per cuocere un uovo nelle principali stazioni di montagna alle pendici dell'himalaya.
12 TEMPERATURA E PRESSIONE NELL EBOLLIZIONE L aumento della pressione esterna rende più difficile l ebollizione di un liquido La diminuzione della pressione esterna rende più facile l ebollizione di un liquido Quale esperimento per raccogliere evidenze?
13 IL CASO DELL ACQUA Esplorare l effetto della pressione sulla temperatura di ebollizione dell acqua
14 DOCUMENTARE UN ATTIVITA SPERIMENTALE MATERIALI elenco degli strumenti e delle sostanze (cosa ho utilizzato?) PROCEDIMENTO descrizione delle operazioni svolte (cosa ho fatto?) OSSERVAZIONI risultati ottenuti (cosa ho osservato e/o ho misurato?) CONCLUSIONI spiegazioni argomentate dei risultati (come posso spiegare quello che ho osservato?)
15 Passaggi di stato EBOLLIZIONE DELL ACQUA PER RAFFREDDAMENTO
16 MATERIALI Matraccio Piastra riscaldante Tappo per matraccio Guanto o pinze Recipiente contenente acqua fredda e/o ghiaccio Bacinella per la raccolta dell acqua Acqua
17 PROCEDIMENTO Si sono versate circa 3 dita di acqua nel matraccio Si è sistemato il matraccio sulla piastra riscaldante per portare l acqua all ebollizione Dopo aver osservato per un certo tempo (2-3 minuti) l uscita di vapore dal matraccio, si è tolto il matraccio dalla piastra riscaldante e si è chiuso con il tappo Dopo aver sistemato al di sotto del matraccio una bacinella di raccolta, si è versata sul matraccio l acqua fredda mescolata al ghiaccio Si è osservato cosa accadeva all interno del matraccio
18 RISULTATI Quando viene raffreddata, l acqua all interno del matraccio riprende a bollire (T 100 ) Per quale motivo l acqua riprende a bollire dopo esser stata raffreddata? CONCLUSIONI spiegazioni argomentate dei risultati (come posso spiegare quello che ho osservato?)
19 SCHEMA PER SCRIVERE CONCLUSIONI ARGOMENTATE DOMANDA DI RICERCA Per quale motivo l acqua riprende a bollire dopo essere stata raffreddata? CONCLUSIONI L acqua riprende a bollire grazie alla diminuzione di pressione. EVIDENZE le prove che supportano le conclusioni, cioè le osservazioni qualitative e/o quantitative (misure) effettuate durante l attività di ricerca (dati raccolti, analizzati ed eventualmente elaborati) GIUSTIFICAZIONE All interno del matraccio c era del vapore acqueo prodotto nell ebollizione e intrappolato chiudendo il recipiente con il tappo. Tale vapore esercitava una pressione sull acqua. Versando acqua fredda sul matraccio, il vapore acqueo è condensato, trasformandosi in acqua allo stato liquido e quindi la pressione interna è bruscamente diminuita, a causa della minore energia di movimento delle particelle allo stato liquido. Siccome la temperatura di ebollizione di una sostanza diminuisce al diminuire della pressione, l acqua ha ripreso a bollire ad una temperatura inferiore a 100. Camerino, / M.A. Fontechiari
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