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Scuola Media Statale “G. Pascoli” – Castel Bolognese

Anno Scolastico 2003/2004

Il calore e la temperatura

Laboratorio effettuato con 1°A e 1°C

Insegnante: Tabanelli Ivana

Il laboratorio è stato condotto seguendo il metodo scientifico di Galileo, cioè in quattro fasi: osservazione, formulazione d’ipotesi, esperimenti di verifica, formulazione di una legge.

OSSERVAZIONE

Materiale utilizzato: acqua, becker, piastra elettrica, termometro.

Abbiamo messo dell’acqua fredda in un becker, inserito un termometro e controllata la temperatura; poi è stata aggiunta dell’acqua riscaldata ed abbiamo osservato che la temperatura variava.

Vogliamo provare a trovare una regola che ci permetta di stabilire quale temperatura avrà il miscuglio d’acqua calda e acqua fredda, conoscendo le quantità e le temperature di partenza.

IPOTESI

La prima ipotesi che è formulata è questa:

Mescolando due quantità d’acqua, la temperatura diventa la media aritmetica.

ESPERIMENTI

Materiale utilizzato: acqua, becker, termometro, piastra elettrica, vaschetta di polistirolo (per evitare la dispersione di calore ed avere risultati più attendibili).

Primo esperimento:

• 250 ml d’acqua fredda a 18°C

• 250 ml d’acqua calda a  64°C

•  temperatura prevista:   _42°C

• temperatura misurata dopo aver mescolato le due parti: 41°

Secondo esperimento:

•    250 ml d’acqua fredda a 31°

•    250 ml d’acqua calda a 65°

•    temperatura prevista :48°C

•    temperatura misurata dopo aver mescolato le due parti: 47°

Terzo esperimento:

•  150 ml d’acqua fredda, 25°

• 300ml d’acqua calda, 65°

• temperatura prevista: 45°C

• temperatura misurata: 51°

L’ipotesi è verificata quando le due quantità d’acqua sono uguali, quindi bisogna trovare un’altra soluzione al nostro problema.

IPOTESI n. 2

Bisogna tenere conto delle due quantità diverse: essendo diverse, hanno un peso diverso nel calcolo della temperatura finale. Se la quantità di un tipo d’acqua è doppio dell’altro, allora la sua temperatura dovrà essere considerata doppia:

Si sommeranno i tre numeri e si dividerà per tre. Infatti 155°C :3=51°C

Se le quantità non sono confrontabili facilmente, cioè non sono una doppia, tripla, ecc. dell’altra?

Si deve trovare una regola valida in tutti i casi. Se per esempio abbiamo 250 ml d’acqua fredda e 375 ml d’acqua calda, allora si penserà la prima come divisa in 250 parti uguali e la seconda in 375 parti, cioè la regola dovrebbe essere :

(M1.T1+M2.T2) /M1+M2

ESPERIMENTI

Legenda:  

• M₁ = quantità d’acqua fredda in grammi

• M₂  = quantità d’acqua calda in grammi

• T₁  = temperatura dell’acqua fredda in gradi centigradi

• T₂  = temperatura dell’acqua calda in gradi centigradi

• T_p = temperatura prevista in gradi centigradi

• T_f  = temperatura finale in gradi centigradi

Gli esperimenti confermano la nostra ipotesi e quindi scriviamo il risultato.

FORMULAZIONE DELLA LEGGE