Procedimento

ESPERIMENTO N° 1
EBOLLIZIONE DELL’ACQUA A BASSA PRESSIONE
Materiali usati:
-Beuta
-Becher
-Fornellino
-Pinze
-Tappo in sughero
Procedimento:
Riempi d’acqua la beuta e mettetela sul fornellino fin quando l’acqua non raggiunge la temperatura
di ebollizione. Una volta raggiunta, chiudi la beuta col il tappo di sughero e con la pinza
capovolgila, togliendola dal fornellino. Ora riempi di acqua fredda il becher e versa l’acqua sul
fondo della beuta capovolta. Noterai che l’acqua inizierà a bollire.
Cosa accade:
All’inizio dell’esperimento all’interno della beuta abbiamo acqua e
aria.
Portata ad ebollizione all’interno della beuta si viene a creare una
miscela aria-vapore acqueo.
Con l’aiuto della pinza, capovolgi la beuta, dopo averla tappata.
L’acqua chiaramente smetterà di bollire perché la temperatura va
abbassandosi.
Versando dell’acqua fredda sulla beuta, si verrà a
creare un abbassamento notevole della pressione
all’interno della stessa. Così facendo l’acqua
tornerà a bollire, in quanto necessità di una
temperatura inferiore ai 100° C per raggiungere
tale stato. Si può trarre, dunque, la conclusione
che la temperatura di ebollizione dell’acqua varia
a seconda della pressione.
ESPERIMENTO N° 2
Agitazione termica
Materiale occorrente:
-1 becher con acqua fredda
-1 becher con acqua temperatura ambiente
-1 becher con acqua calda
- colorante
Procedimento:
Versare del colorante in tutti e 3 i bicchieri e noterete che la diffusione del colorante avverrà in
tempi diversi nei 3 bicchieri.
Cosa succede:
L’agitazione termica aumenta all’aumentare della temperatura e quindi la diffusione del colorante è
più veloce nel becher contenente acqua calda ed è più lenta nel becher contenente acqua fredda.
ESPERIMENTO N° 3
Principio di Archimede
Materiale occorrente:
-2 becher
-2 uova
-comune sale da cucina
Procedimento:
Riempite d’acqua entrambi i becher ma nel secondo becher versate anche del sale, comune sale da
cucina. In entrambi immergete un uovo. Noterete che uno affonda, mentre il secondo tenderà a
galleggiare o restare sospesa a seconda del sale aggiunto nella soluzione.
Cosa accade:
a sinistra abbiamo il becher con semplice
acqua al suo interno mentre a destra
abbiamo il becher con all’interno una
soluzione di acqua e comune sale da cucina
come vedete nel primo caso l’uovo
affonda perché la densità dell’acqua è
inferiore a quella dell’uovo ed esso
affonda. Nel secondo invece la densità
dell’acqua aumenta e l’uomo riceve la
cosiddetta spinta di Archimede, ovvero
riceve una spinta verso l’alto pari al
volume di fluido spostato, potendo così
galleggiare. Questo dimostra che l’acqua
salata ha maggiore densità e per questo
motivo risulta più facile nuotare in mare
aperto che invece in piscina o in un lago.
ESPERIMENTO N° 4
Capillarità
Materiale occorrente:
-1 bacinella con acqua
-2 elastici
-1 pezzo di carta
-2 vetrini 10x10
-colorante
Procedimento:
Versare l’acqua nel contenitore ed aggiungere il colorante. Mettere la carta ripiegata con due vetrini
e sigillarla coi due elastici. Se si inseriscono i vetrini nel contenitore dell’acqua colorata, il liquido
comincia a salire, ma in modo diverso.
Cosa succede:
La capillarità è un principio che è il risultato di
due forze, coesione ed adesione. Le forze di
coesione sono forze tra molecole della stessa
sostanza, nel nostro caso, l’acqua, le forze di
adesione sono forze tra molecole di sostanze
diverse, nel nostro caso, acqua e vetro. Nella
parte dove i vetrini sono a stretto contatto,
l’acqua sale più velocemente; quindi, le forze di
adesione sono maggiori rispetto a quelle di
coesione. Dall’altro lato, dove abbiamo inserito
la carta, l’acqua sale perché le forze di coesione
sono minori rispetto a quelle di adesione.
Lo stesso esperimento può essere esegiuto con
un cubetto di zucchero. In questo caso l’acqua
sale più velocemente perché nella zolletta ci
sono piccolissimi interstizi dove l’acqua sale
per capillarità.
Si può ripetere l’esperimento con un gambo di
sedano immerso nel liquido colorato: anche in
questo caso, l’acqua sale per capillarità e colora
il sedano.
ESPERIMENTO N° 5
Tensione superficiale
Materiale occorrente:
-1 bottiglia piena d’acqua
-1 garza
-1 elastico
Procedimento:
Legare a mo’ di tappo la garza con l’elastico alla bottiglia e capovolgere la bottiglia.
Cosa succede:
Grazie alla tensione superficiale si forma una sorta di
pellicola tra l’acqua e la garza che impedisce all’acqua di
fuoriuscire dalla bottiglia.
ESPERIMENTO N° 6
PASSAGGI DI STATO: IL PALLONCINO CHE SI
GONFIA AL CONTRARIO
Materiali usati:
-Beuta
-Palloncino
-Fornellino
-Guanto da cucina
Procedimento:
Versate nella beuta una piccola quantità di acqua e mettetela sul forellino fintato che l’acqua non
raggiunge la temperatura di ebollizione. Quando l’acqua infilate il palloncino sull’imboccatura della
beuta aiutandovi con un guanto. Il palloncino si gonfierà. Aiutandovi sempre con il guanto togliete
la beuta dal fuoco ed osserverete che il palloncino si sgonfierà man mano, finquando non si gonfierà
“al contrario”, ovvero all’interno della beuta stessa.
Cosa succede:
all’inizio dell’esperimento il sistema che ci troviamo davanti è così configurato:
Nella beuta è contenuta acqua e aria.
Una volta messa la beuta sul fornellino l’acqua raggiungerà la
temperatura di ebollizione. All’interno della beuta ora avremo acqua e
una miscela di aria e vapore acqueo. Il vapore acqueo occupa un
volume maggiore rispetto all’aria e quindi è contenuto in % maggiore
all’interno della beuta. Esso ha anche minore densità e quindi tende a
salire verso l’alto uscendo dalla beuta.
Con l’aiuto di un guanto verrà inserito il palloncino all’imboccatura della
beuta; così il vapore acqueo confluirà nel palloncino gonfiandolo
.Con l’aiuto di un guanto togliete la beuta dal fuoco e noterete che il
palloncino andrà sgonfiandosi. Questo accade perché la temperatura
va abbassandosi e il vapore acqueo inizierà a condensare dando
origine a molecole di acqua allo stato liquido. Una volta sgonfiato,
noterete inoltre, che il palloncino tenderà a gonfiarsi verso l’interno
della beuta. Questo accade perché l’acqua allo stato liquido occupa
meno volume rispetto al vapore acqueo e di conseguenza la
pressione all’interno della beuta tenterà a diminuire. Il palloncino
dunque verrà risucchiato all’interno della beuta e tenderà ad aderire
alle pareti della stessa.
ESPERIMENTO N° 7
Passaggi di stato dell’acqua
Materiale occorrente:
-1 becher
-1 termometro con scala Celsius 0°-100°
-ghiaccio
-fornellino elettrico
Procedimento:
Mettere il ghiaccio nel becher e poi il becher stesso su di un fornetto. Collocate il termometro nel
ghiaccio, accendete il fornetto e osservate cosa succede.
Cosa succede:
Come potete notare la temperatura rimane fissa a 0° C fino a quando tutto il ghiaccio si è sciolto.
Questo a dimostrazione del fatto che la temperatura di fusione dell’acqua (passaggio dallo stato
solido allo stato liquido) è 0° C. Dopo che tutto il ghiaccio si è sciolto la temperatura aumenta fino a
100°C quando l’acqua inizia a bollire. Anche in questo caso potete notare che la temperatura del
termometro rimane fissa sui 100° C a dimostrazione che la temperatura di evaporazione dell’acqua
è 100° C**.
** la temperatura di ebollizione dell’acqua dipende da molti fattori tra cui la pressione alla quale
l’acqua viene fatta bollire e le sostanze disciolte in essa (per questo motivo ricreando l’esperimento
è possibile che l’acqua inizi a bollire in un intorno di 100° C)
120
Temperatura T (°C=
100
80
60
Serie1
40
20
0
0
200
400
600
Tempo t (s)
800
1000
1200
1400
ESPERIMENTO N° 8
Peso specifico
Materiale occorrente:
-1 forchetta in plastica
-1 forchetta in acciaio
-2 fogli di alluminio
-2 bacinelle con acqua
Procedimento:
immergere in una bacinella la forchetta di acciaio e nell’altra quella in plastica: noterete che la
prima affonda mentre la seconda galleggia. Ora provate ad appoggiare dell’alluminio poco
accartocciato nella prima bacinella e dell’alluminio appallottolato nella seconda bacinella: il primo
galleggerà mentre il secondo affonderà.
La forchetta di acciaio ha una densità maggiore rispetto a quella in plastica e per questo motivo
affonda
Il foglio d’alluminio accartocciato non affonda in quanto il suo peso specifico è minore rispetto a
quello dell’acqua mentre il foglio appallottolato ha un peso specifico maggiore che lo porta ad
affondare.
ESPERIMENTO N° 9
Tensione superficiale
Materiale occorrente:
-2 becher
-1 corda
-acqua
Procedimento:
Dopo aver riempito il primo becher, legare un’estremità della corda al manico bel becher pieno
d’acqua e adagiare l’altra estremità nel secondo becher. Tenendo ferma la seconda estremità della
corda, allontanate il primo becher in modo da tendere la corda. Sollevate il primo becher ed iniziate
a versare l’acqua: essa scorrerà lungo la corda.
Cosa succede:
Questo accade in virtù della tensione superficiale, la quale permette all’acqua di scorrere sulla
corda, anziché cadere al suolo.
ESPERIMENTO N° 10
Buchi nell’acqua
Materiale occorrente:
-bacinella piena d’acqua
-borotalco o pepe o origano
-comune sapone liquido per piatti
Procedimento:
Versate nella bacinella con acqua il borotalco (in alternativa il pepe o l’origano) e potete notare che
esso galleggerà sulla superficie. Se vi immergete un dito e lo ritraete noterete che il borotalco andrà
nuovamente compattandosi; se invece versate una goccia di sapone oppure un dito insaponato, il
borotalco tenderà ad allontanarsi dal punto di immersione. Se continuate a versare sapone noterete
che il borotalco non galleggerà più ma affonderà poggiandosi sul fondo della bacinella.
Cosa succede:
versate il borotalco nella bacinella (in alternativa il pepe o
l’origano).
versando il sapone nella bacinella il borotalco tenderà ad
allontanarsi dal punto d’immersione. Versandone ancora il
borotalco tenderà ad affondare. Questo perché il sapone è un
tensioattivo, ovvero ha come funzione quella di abbassare la
tensione superficiale dei liquidi, in questo caso l’acqua. La
tensione superficiale è una proprietà che si instaura tra un
fluido ed un altro materiale (in questo caso tra acqua e aria).
E’ una sorta di pellicola che permette il galleggiamento in
questo caso del borotalco. Il sapone tende a diminuire tale
tensione allontanando fra loro le molecole d’acqua
provocando l’allontanamento iniziale e l’affondamento
finale del borotalco.
Diamo una sbirciata all’aspetto chimico:
La testa idrofila allontana fra loro le molecole d’acqua
diminuendo la tensione superficiale. Il borotalco così
“penetrerà” nel liquido poggiandosi sul fondo della
bacinella. Anche per questo motivo si utilizza il sapone
per lavarsi le mani, in quanto la coda idrofoba si
“attacca” allo sporco, mentre la testa idrofila all’acqua.
Sciacquandosi le mani la testa idrofila scorre via con
l’acqua trascinando la coda idrofoba alla quale è
attaccata lo sporco.
ESPERIMENTO N° 11
Tensione superficiale
Materiale occorrente:
-bacinella piena d’acqua
-un ago o graffa o moneta
Procedimento:
Poggiare delicatamente l’ago o la graffa o la moneta sulla superficie dell’acqua. Noterete che non
affonderanno ma tenderanno a galleggiare a pelo d’acqua.
Cosa accade:
La tensione superficiale, ovvero una proprietà
esistente tra un fluido ed un altro materiale (in
questo caso acqua e aria) forma una sorta di
pellicola che impedisce all’ago di affondare.
Per limitare la tensione superficiale vengono
utilizzati i cosiddetti tensioattivi, ovvero
sostanze in grado di diminuire la tensione
superficiale (come ad esempio il sapone). Per lo
stesso principio alcuni animale riescono a
“camminare” sull’acqua!
ESPERIMENTO N° 13
Tensione superficiale
Materiale occorrente:
-1 piatto con del latte
-colorante
-sapone liquido
-1 pipetta
Procedimento:
mettere il colorante nella pipetta e versarlo in gocce nel piatto con il latte. Dopo prendete, sempre
con la pipetta il sapone e versatelo nel piatto.
Cosa succede:
Grazie alla tensione superficiale il colorante non si
sparge sulla superficie di latte (ricordiamo che la
tensione superficiale è quella proprietà dei fluidi che
forma una sorta di pellicola tra il fluido stesso e un
altro materiale, in questo caso l’acqua).
Versando del sapone, noto tensioattivo, la tensione
superficiale diminuisce, le molecole si allontanano
l’una dalle altre ed il colorante si espande nel piatto.
ESPERIMENTO N° 14
Principio di Pascal
Materiale occorrente:
-bottiglia forata
-acqua
Procedimento:
Mettere l’acqua nella bottiglia forata ed osservata il fenomeno.
Cosa succede:
Il principio di Pascal afferma che la pressione esercitata su di un fluido si propaga con la stessa
intensità in tutte le direzioni. Per questo motivo a parità di quota (al variare della quota entrerebbe
in “gioco” la legge di Stivino) gli zampilli fuoriescono dalla bottiglia con la medesima intensità
ESPERIMENTO N° 17
Acqua magica
Materiale occorrente:
-1 bicchiere
-1 fazzoletto
-acqua
Procedimento:
Versiamo l’acqua nel bicchiere e copriamo l’orlo del bicchiere con il fazzoletto. Con movimenti
rapidi capovolgiamo e riportiamo nella posizione iniziale il bicchiere, tenendo con la mano il
fazzoletto premuto sul bicchiere. Dopo aver effettuato l’operazione varie volte notiamo cosa
succede.
Cosa succede:
Capovolgendo il bicchiere ripetute volte l’acqua
uscirà dal bicchiere facendo restare all’interno
di esso solo aria.
Le particelle di aria fuori il bicchiere esercitano
una pressione maggiore rispetto alle particelle
all’interno del bicchiere. Per questo motivo il
fazzoletto rimane attaccato al bicchiere.
ESPERIMENTO N° 18
Sotto pressione
Materiale occorrente:
-1 bicchiere
-1 fazzoletto
-1 bacinella d’acqua
Procedimento:
Mettiamo il fazzoletto nel bicchiere e capovolgendolo inseriamolo nella bacinella sempre tenendo la
verticale. Dopo alcuni secondi togliamolo dalla bacinella e prendiamo il fazzoletto.
Cosa succede:
Le particelle d’aria all’interno del bicchiere
occupano uno spazio e per questo motivo l’acqua
non può entrare nel bicchiere.
Ne consegue che il fazzoletto una volta estratto
dal bicchiere sarà completamente asciutto.
ESPERIMENTO N° 19
Bolle di sapone
Materiale occorrente:
-soluzione di acqua saponata
-2 cannucce
-1 filo di cotone
-fil di ferro
Procedimento:
Fate passare il filo di cotone all’interno delle 2 cannucce e legate gli estremi formando una sorta di
rettangolo o quadrato (2 lati saranno le cannucce, gli altri 2 il filo). Ora immergete il tutto
nell’acqua saponata, estraete e osservate cosa succede. Provate invece a formare una linea chiusa
con il fil di ferro, magari un triangolo ed al vertice superiore legate un filo di cotone al cui estremo
formate un cappio. Tenendo il cappio largo aiutandovi con le dita immergete il tutto nell’acqua
saponata e una volta estratto il triangolo notate cosa succede. Provate inoltre e rompere la pellicola
formatasi all’interno del cappio.
Cosa succede:
Per quanto riguarda l’esperimento con le cannucce noterete
che il filo di cotone tenderà a convergere verso l’interno.
Questo perché tende ad assumere una forma circolare. Il
motivo di ciò va cercato nel fatto che la pellicola di sapone
“immersa” nell’aria circostante cerca di occupare il minor
spazio possibile e per far ciò deve assumere una forma che più
si avvicina a quella di un cerchio, occupando così il minor
spazio possibile.
Nel secondo caso noteremo che andrà a formarsi una pellicola
saponosa che aderisce ai lati del triangolo. Bucando la
pellicola all’interno del cappio (fatelo con un dito o
bastoncino asciutto) il cappio assumerà una forma circolare,
per lo stesso motivo descritto in precedenza.
ESPERIMENTO N° 20
Il fiore che sboccia
Materiale occorrente:
-fiore di carta ripiegato
-bacinella con acqua
Procedimento:
Porre il fiore di carta ripiegato nella bacinella con l’acqua ed attendere qualche minuto per il
verificarsi dell’esperimento.
Cosa succede:
Una volta poggiato il fiore ripiegato sull’acqua,
essa, per capillarità penetrerà nei piccoli spazi che
ci sono fra le fibre della carta.
La conseguenza è che le piegature si
distenderanno permettendo al fiore di
“sbocciare”.
ESPERIMENTO N° 21
Densità dei fluidi
Materiale occorrente:
-2 bicchieri
-garza o cartoncino traspirante
-acqua
-colorante
-olio
Procedimento:
Riempire il primo bicchiere fino all’orlo con dell’acqua alla quale è stata aggiunta del semplice
colorante per alimenti. Riempire il secondo bicchiere fino all’orlo con dell’olio. Mettere sul
bicchiere con l’acqua un pezzo di garza o cartoncino traspirante, affinché funga da coperchio.
Tenete la mano sulla garza in modo da farla aderire al bicchiere e capovolgere velocemente lo
stesso poggiandolo sul secondo. Osservate il fenomeno.
Cosa succede:
L’acqua ha una densità maggiore rispetto all’olio e per questo motivo, mettendo in comunicazione i
2 bicchieri, quindi unendo i 2 sistemi, l’acqua tende a spostarsi nel bicchiere dov’è contenuto l’olio
e viceversa l’olio tende a salire nel bicchiere dov’era contenuta l’acqua.
ESPERIMENTO N° 22
Principio di Archimede
Materiale occorrente:
-bacinella con acqua
-comune plastilina
-biglie
Procedimento:
Appallottolare della plastilina ed immergerla nella bacinella: noterete che essa affonderà. Ora
trasformatela in una barchetta e appoggiatela sulla bacinella: essa non affonderà, anche se mettete al
suo interno alcune biglie.
Cosa succede:
Il principio di Archimede afferma che un corpo
immerso in un fluido riceve una spinta dal
basso verso l’alto pari al peso del volume di
fluido spostato. La plastilina ha un peso P
maggiore rispetto al peso del volume di acqua
spostata: per questo motivo avendola modellata
a forma di palla essa affonderà.
La stessa plastilina modellata a forma di barca
sposta un volume di acqua ben maggiore, che
permette alla barchetta di galleggiare anche se
al suo interno mettiamo delle biglie. La stessa
affonderà non appena il suo peso diventerà
maggiore rispetto a quello del volume di acqua
spostata.
ESPERIMENTO N° 23
Il sub
Materiale occorrente:
-bottiglia piena d’acqua
-1 ago
-1 accendino
-1 cannuccia
-1 anello (quello utilizzato per i portachiavi)
-1 pinza
-1 paio di forbici
Procedimento:
Accorciare la cannuccia con le forbici; inserire l’anello e, unendo fra di loro le estremità della
cannuccia con la pinza, bruciarle con l’accendino, in modo che i 2 pezzi di plastica si fondino fra
loro. Una volta che il sub è pronto, non resta che applicare 2 piccoli fori con l’ago ed immergerlo
nella bottiglia ed infine riattapparla. Schiacciare i fianchi e rilasciare ripetutamente ed osservare
cosa succede.
Cosa succede:
Premendo i fianchi della bottiglia, l’aria all’interno della
cannuccia verrà compressa ed al suo interno entrerà
dell’acqua. Il sub risulterà troppo pesante per galleggiare e
dunque affonderà. Una volta cessata la pressione l’acqua
fuoriuscirà dal sub facendolo riemergere.
ESPERIMENTO N° 24
Effetti combustione ossigeno
Materiale occorrente:
-1 piatto
-1 candela
-acqua
-colorante
-barattolo
-2 monete
Procedimento:
Versare l’acqua nel piatto e poi colorarla con il colorante. Accendete la candela ed appoggiatela
verticalmente nel piatto*. Ora poggiate le 2 monete nel piatto, affinché successivamente il barattolo
non aderisca al piatto. Quando la candela ha un fuoco vivo poggiare il barattolo capovolto sul
piatto**, a coprire la candela e notare cosa succede.
Cosa succede:
Attendete affinché la fiamma della candela sia
viva.
Appoggiate il barattolo capovolto nel piatto sulle 2
monete e vedete che la candela presto si spegnerà e il
livello dell’acqua nel barattolo tenderà a salire. Questo
accade perché la fiamma ha bruciato l’ossigeno e lo
spazio, prima occupato da questo, è ora rimpiazzato
dall’acqua.
*Per una migliore riuscita potete utilizzare più candele
**Fate attenzione che il becco del barattolo sia immerso nell’acqua.
ESPERIMENTO N° 25
Vasi comunicanti
Materiale occorrente:
-2 bicchieri in plastica trasparente
-1 cannuccia
-acqua
Procedimento:
praticare dei piccoli fori su entrambi i bicchieri (preferibilmente quasi a livello della base) e
infilarvi le due estremità della cannuccia.
Cosa succede:
Come potete notare il livello dell’acqua in entrambi i bicchieri raggiunge lo stello livello. Questa è
una diretta conseguenza della legge di Stivino. Tale legge afferma che vi è una relazione che lega la
pressione all’accelerazione di gravità, alla quota (o altezza) ed alla densità del fluido, in sostanza
P = ρgh. Questa relazione ci porta alla conclusione che essendo la pressione in entrambi i bicchieri
la stessa (p1 = p2); essendo uguale anche il valore di g ed essendo uguale anche il valore di ρ, ne
consegue che anche il valore di h tenderà ad uniformarsi.
Un’ulteriore prova di questa legge consiste nel sollevare uno dei due bicchieri e notare come nel
bicchiere più in alto il livello dell’acqua si abbassa mentre nel bicchiere più in basso il livello
dell’acqua si abbassa.
Hanno partecipato al progetto gli alunni:
Abbonante Anna Maria
Arcovio Francesca
Bevilacqua Giusy
Carluccio Ivonia
Cavar retta Emanuele
Cilidonio Alessia
De Bertolo Carlo
De Luca Gilda
Filippelli Martina
Le Rose Francesco
Licciardi Maria Caterina
Malena Giuseppe
Malena Marco
Marino Marianna
Marino Sara
Mingrone Margherita
Morgione Giada
Morise Salvatore
Nigro Cataldo
Rizzo Pasquale
Scerra Santo
Sinopoli Gioia
Zangari Rocco
Zito Giovanni
Zucco Giovanni
DOCENTE FORMATORE: Prof. Pasquale Barone
DOCENTE SPERIMENTATORE: Prof.ssa Baldassarre Tommasina
Si ringrazia per la collaborazione, per il montaggio e le musiche: Abenante Antonio
SI RINGRAZIANO PER L’ADESIONE AL PROGETTO:
il Dirigente scolastico, Prof. Barberio Giuseppe
I genitori degli alunni