Scheda PDF - Imparare Sperimentando

una strana
fontana a sifone
E’ possibile verificare sperimentalmente la legge di Archimede
tramite un sensore di forza e un sistema di acquisizione on-line.
L’acqua è spinta in alto dal vaso R al
vaso G dalla pressione atmosferica,
grazie alla depressione prodotta nel
vaso G dalla fuoriuscita dell’acqua dal
tubicino di gomma innestato in G’.
g⋅V
Quando tutto il parallelepipedo è immerso la spinta non aumenta,
rimane costante e dalla relazione che esprime la legge di Archimede
è possibile misurare la densità del liquido
€
Fup
ρ
=
Fup
g⋅V
ρ=
con g ⋅accelerazione
di gravità.
V
€
Spinta di Archimede in funzione della profondità di
immersione, per alcool (rosa), acqua (azzurro), acido
acetico (grigio) e glicerina (linea nera e quadrati bianchi)
€
Analisi sperimentale della
caffettiera moka
La moka è la caffettiera più comune in Italia, il suo modo di operare è molto ingegnoso. In pratica, già alla temperatura
ambiente nel bollitore si forma vapore saturo che via via che la temperatura aumenta tenta di espandersi premendo
sull’acqua. Quando si raggiunge la temperatura di ebollizione dell’acqua il vapore saturo ha la pressione sufficiente a
spingere l’acqua verso l’alto attraverso l’imbuto contenente la polvere di caffè. L’acqua attraversa la polvere di caffè si
impregna dell’aroma ed esce dal beccuccio posto nel bricco superiore con il caratteristico gorgoglio della caffettiera.
La pressione necessaria al vapore per spingere l’acqua nel bricco superiore è uguale alla pressione atmosferica più la
pressione di filtrazione della polvere di caffè che dipende dal suo coefficiente di filtrazione.
Misurando preventivamente la potenza termica fornita dal fornello e studiando l’andamento della temperatura del vapore
in funzione del tempo, grazie ad un sistema di acquisizione dati on-line è possibile eseguire una stima del:
− coefficiente di filtrazione della polvere di caffè , valore tipico delle sabbie bianche
− rendimento percentuale termodinamico della caffettiera
Dato il suo basso rendimento è possibile concludere che la caffettiera moka non è una macchina termica conveniente,
però produce un ottimo caffè! Come ha scritto la rivista Science, a proposito di questo lavoro la moka è uno strumento
da cucina “Deliziosamente Inefficiente” (Deliciously Inefficient - SCIENCE VOL. 315 12 JANUARY 2007)
Prof. Concetto Gianino
Assistente Tecnico: Angelo Budello
Realizzazione per la mostra Prof. Isidoro Sciarratta
Si nota che immergendo un parallelepipedo di alluminio all’interno
di un liquido
questo
riceve
una
spinta
verso
l’alto
Fup
,
registrata
Fup
con
al volume
ρ =un sensore di forza, che è direttamente proporzionaleFup
g ⋅ V e dipende dalla densità del liquido ρ. =
immerso
Istituto di Istruzione Secondaria Superiore
“Q. Cataudella” – Scicli (RG/Sicilia)
SSIS Udine
Verifica della legge di Archimede
con il sensore di forza