“E’ sciocchezza cercar filosofia che ci mostri la verità di un effetto meglio che l’esperienza e gli occhi nostri”.
G. Galilei
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Giovedì 24 aprile, l’attività didattica si è svolta alla Ludoteca Scientifica di Pisa.
I ragazzi guidati da giovani laureati, hanno potuto “toccare con mano” l’aspetto ludico delle scienze (fisica, chimica e geologia in particolare).
I giochi sono stati ideati per stimolare il gusto dell’ osservazione e dell’immaginazione, il desiderio di capire, il piacere di cercare e trovare delle risposte sulla base dell’esperienza vissuta e delle deduzioni logiche.
Queste sono alcune delle esperienze più apprezzate dai ragazzi di prima “media” …
Come gonfiare un palloncino con una reazione chimica? di Casotti Alberto
Domande
Cosa succede al palloncino?
Si gonfia.
Come te lo spieghi?
Perché si forma un gas: l’anidride carbonica.
Descrizione dell’esperienza
Si prende un palloncino e una bottiglietta, si mette un po’ di aceto nella bottiglietta e del bicarbonato di sodio nel palloncino. Si attacca il palloncino alla bottiglia e si fa in modo che il bicarbonato si mescoli all’aceto. Si forma l’anidride carbonica e il palloncino si gonfia.
Approfondimento – Reazione chimica
NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + CO2 + H2O
Questa è una reazione chimica, cioè è un processo mediante il quale gli atomi delle sostanze che reagiscono rompono I legami che li univano per formare nuovi legami e quindi nuove sostanze.
In ogni reazione chimica il numero complessivo degli atomi delle sostanze reagenti è sempre uguale al numero degli atomi presenti nei prodotti.
I reagenti sono:
NaHCO3 = bicarbonato di sodio
CH3COOH = aceto
I prodotti sono:
CH3COONa = acetato di sodio
CO2 = anidride carbonica
H2O = acqua
La Cromatografia di Canini Serena
Domande
Quali pigmenti sono presenti all’interno dell’inchiostro verde di un semplice pennarello?
Sono il giallo e il blu.
Hai notato che il blu resta più in basso e il giallo arriva più in alto?
Sì, ho notato questa caratteristica e ciò è dovuto al fatto che le molecole del pigmento giallo si “legano” più facilmente all’acqua che le “trascina” meglio.
Descrizione dell’esperienza
Nel laboratorio di chimica abbiamo eseguito, tra i vari esperimenti, la cromatografia, cioè una tecnica di separazione di pigmenti colorati.
Abbiamo preso un foglietto di carta, sul quale abbiamo fatto un punto con un pennarello di colore verde; abbiamo immerso il foglietto in un bicchiere con acqua. In breve tempo la carta ha assorbito l’acqua e il punto colorato si è trasformato in due macchie colorate, infatti il verde si è diviso in colori primari (giallo e blu) che corrispondono ai pigmenti contenuti nell’inchiostro del pennarello verde.
Una caratteristica che ho notato, abbastanza curiosa, è che il giallo è salito più in alto, mentre il blu è rimasto in basso.
Grazie a questo esperimento (che ho voluto fare anch’io) ho imparato, oltre che un nuovo termine: cromatografia, anche che i colori si possono dividere in colori primari e che queste sostanze colorate sono dette pigmenti.
Approfondimento - Cromatografia
La cromatografia è una tecnica consistente nella separazione per assorbimento, per mezzo di sostanze adatte, di due o più componenti di una miscela di sostanze, specialmente organiche.
La cromatografia fu introdotta nel 1911 dal botanico russo Tswett, per separare i diversi componenti di un estratto vegetale; egli utilizzò come materiale assorbente ossido di alluminio suddiviso finissimamente. Il metodo fu usato in origine per la separazione di sostanze organiche come aminoacidi, glucidi, vitamine, poi nel 1937 Schwab estese le applicazioni della cromatografia alla separazione di sostanze inorganiche.
La cromatografia si esegue di solito in colonne, cioè si prepara un tubo contenente le sostanze assorbenti e se ne immerge una estremità nella soluzione da esaminare.
I vari componenti vengono diversamente assorbiti e salgono nel tubo a diversi livelli. Possono quindi essere riconosciuti (per esempio) per il diverso colore. La separazione può avvenire anche per estrazione, ciò consente di operare con quantità piccolissime di sostanze.
Più semplicemente la cromatografia può essere praticata per mezzo di carta da filtro: striscioline di carta da filtro vengono immerse con una loro estremità nel liquido in esame; i diversi componenti vengono assorbiti diversamente (questo dipende da vari fattori: dalla struttura del materiale adsorbente, dal peso molecolare dei diversi componenti, dal tipo di eluente – acqua, alcool, benzina, ecc.), arrivano cioè per capillarità a diversi livelli nella striscia di carta da filtro, sulla quale appaiono i diversi colori dei singoli componenti. Questo metodo prende il nome di cromatografia su carta.
Perché non scoppia? di Casolari Andrea
Domande
Se si avvicina una fiamma al palloncino pieno d’acqua, cosa succede?
Il palloncino non scoppia.
Descrizione dell’esperienza
Si avvicina una fiamma ad un palloncino pieno d’acqua, ci si aspetterebbe un bello scoppio, invece no! Questo perché quando si riscalda la gomma questa trasmette subito il calore all’acqua contenuta nel palloncino. Finchè l’acqua non è calda il palloncino non scoppia.
Approfondimento – Propagazione del calore
Se poni due corpi a contatto, ottieni sempre un passaggio di calore dal corpo più caldo al corpo più freddo, quest’ultimo infatti, assorbe energia dal corpo caldo. Mentre il corpo freddo si riscalda, il corpo caldo si raffredda, non perché gli viene trasferito del freddo ma perché perde energia.
Questo passaggio di energia continua fino a quando viene raggiunto l’equilibrio termico, ossia fino a quando i due corpi arrivano a possedere la stessa temperatura.
Il passaggio di energia termica avviene in modo diverso a seconda che si tratti di corpi solidi o fluidi (liquidi o gas) e a seconda che lo scambio avvenga in presenza di aria o nel vuoto.
L’elettrolisi di Ferri Mattia
Domande
Tutti sanno che per indicare l’acqua si usa la formula chimica H2O, cosa significa?
Significa che nell’acqua ci sono due atomi di idrogeno (H) e un atomo di ossigeno (O).
Descrizione dell’esperienza
Quando siamo arrivati, l’elettrolisi era già stata realizzata. La guida ha acceso un accendino sotto una provetta con l’idrogeno che ha fatto uno scoppio. Poi ha accostato vicino alla provetta con l’ossigeno un pezzo di carta appena spento e si è riacceso, perché l’ossigeno è un comburente.
Approfondimento – L’elettrolisi
Elettrolisi significa “scomporre attraverso l’elettricità”.
MATERIALI
vaschetta di vetro
2 provette
2 elettrodi di grafite collegati ciascuno ad una pila da 4,5 volt
acqua
acido solforico (qualche goccia)
ESECUZIONE
§ Riempire d’acqua la vaschetta
§ Aggiungere con cautela qualche goccia di acido per favorire il passaggio di corrente
§ Riempire d’acqua le 2 provette e immergerle nella vaschetta facendo in modo che non vi entri aria
§ Infilare sotto le provette gli elettrodi collegati alle pile
RISULTATI
Al passaggio di corrente, vicino ai 2 elettrodi si formano delle bollicine di due gas che si raccolgono nella parte alta delle provette. Uno dei due gas si forma in quantità doppia dell’altro. E’ l’idrogeno che nella molecola di acqua è doppio rispetto all’ossigeno.
Limatura di ferro di Franceschini Giulia
Domande
Che cosa senti quando avvicini due calamite?
Sento una forza che le respinge oppure le attrae pur rimanendo a distanza l’una dall’altra.
Cosa c’è nel mezzo? E’ qualcosa di visibile?
Fra due calamite si crea un campo magnetico, invisibile.
Descrizione dell’esperienza
Se si mettono due calamite con i poli opposti ai due lati di una scatola di plastica trasparente con dentro limatura di ferro, questa viene attirata dalle due calamite e rimane sospesa, come tanti fili che partono da una calamita e vanno all’altra. E’ come un’immagine del campo magnetico.
Approfondimento
La forza attrattiva di qualunque calamita non è uniforme, infatti è massima ai poli e diminuisce verso il centro. Lo spazio dove agiscono le forze attrattive si chiama “campo magnetico” al suo interno si trovano delle linee invisibili chiamate “linee di forza” (linee lungo le quali il campo magnetico è più intenso): queste vanno dal polo nord al polo sud e viceversa. Con la limatura di ferro ed una calamita si possono visualizzare queste linee.
Il mulino a luce. di Badagliacca Elena
Domande
Sei mai stato al sole con una maglietta nera?
Sì.
Hai sentito quanto scalda rispetto ad una bianca?
Scalda molto di più.
Metti il mulino vicino ad una lampadina o esponilo ai raggi solari; le pale del mulino iniziano a girare, da quale parte?
Dalla faccia nera verso quella bianca.
Descrizione dell’esperienza
Per realizzare l’esperimento occorre una “lampadina speciale”, con delle pale dentro con una faccia nera ed una bianca. Se mettiamo questa “lampadina” al sole, le pale iniziano a girare dalla parte nera verso la bianca. Questo perché il nero attira l’energia solare, infatti quando noi indossiamo una maglietta nera abbiamo più caldo rispetto a quando ne portiamo una bianca.
Approfondimento - Radiometro
Questo apparecchio in realtà è detto: radiometro di Crookes.
Nel 1873, il grande sperimentatore, Sir William Crookes sviluppò un particolare tipo di radiometro, uno strumento per misurare l’energia radiante della luce. Lo strumento consiste in una piccola elica a 4 pale: ogni pala ha una superficie annerita e una bianchissima. Le pale sono collegate ad un mozzo centrale che può ruotare sopra la punta di un ago. Tutto il meccanismo è rinchiuso in un bulbo di vetro dal quale è stata estratta l’aria, ma non tanto da creare un vuoto perfetto.
Quando la luce colpisce il radiometro, l’elica inizia a girare nel senso in cui avanzano le superfici chiare delle palette, come se si manifestasse una spinta maggiore sulle facce scure.
Non fu immediato comprendere il principio di funzionamento; l’inventore stesso credette che fosse la “pressione della luce” ad azionare l’elica.
Si pensò allora che fossero le molecole del gas rarefatto all’interno del bulbo a far muovere le pale. Essendo il gas più caldo in prossimità delle facce nere, le molecole urtano queste facce più energicamente rispetto alle facce bianche; l’effetto dovrebbe essere il movimento dell’elica.
La risposta non era così semplice. Fu Osborne Reynolds a sottoporre alla Royal Society un manoscritto in cui veniva data una spiegazione del fenomeno in termini di flusso di gas dalle zone più calde a quelle più fredde. La spinta del gas che passa dalla zona calda (lato nero) alla zona fredda (lato bianco) si genera al bordo della pala (e non su tutta la superficie della stessa) quando le molecole scavalcano il bordo stesso.
Paraboloidi di Prosperi Gino
Domande
Accendi la lampadina in corrispondenza del primo paraboloide e metti un pezzo di carta nella molletta del secondo paraboloide. L’energia luminosa della lampadina si concentra sulla carta, cosa accade?
Il pezzo di carta prende fuoco perché l’altro paraboloide trasmette l’energia luminosa.
Come si chiama il punto dove è posizionata la lampadina?
Fuoco ed è il punto dove si concentrano i raggi luminosi.
Descrizione dell’esperienza
Due paraboloidi messi distanti, ma in asse, di cui uno ha nel fuoco una lampadina e l’altro uno scontrino. Se accendiamo la lampadina vediamo che lo scontrino brucia. Questo accade perché l’energia luminosa della lampadina va a riflettere nel punto centrale del paraboloide (fuoco) e si “sposta” verso l’altro paraboloide nel punto dove c’è lo scontrino.
Approfondimento – Specchi curvi
Gli specchi curvi, importanti per le loro applicazioni scientifiche, sono formati da una porzione più o meno estesa di calotta sferica con una delle due superfici riflettente.
Se la superficie speculare è interna alla calotta lo specchio è concavo, se la superficie è esterna lo specchio è convesso.
Gli specchi concavi vengono usati nel telescopio perché ingrandiscono corpi celesti molto lontani; quelli convessi negli specchietti retrovisori perché pur dando un’immagine rimpicciolita, permettono di inquadrare una più ampia porzione di spazio.
Ogni specchio curvo ha degli elementi fondamentali. Il punto più importante è il fuoco che negli specchi concavi è reale, cioè vi si raccolgono realmente i raggi luminosi riflessi; esso si trova a metà tra il vertice della calotta e il suo centro.
Se si orienta uno specchio concavo verso il sole e si mette nel fuoco un foglio di carta o un cerino, si incendieranno: l’energia luminosa si trasforma in calore.
Specchi di questo tipo vengono detti ustori, perché a causa della concentrazione dei raggi luminosi nel fuoco, possono provocare incendi.
Dice la leggenda che Archimede abbia incendiato le navi romane ferme nel porto di Siracusa, sfruttando come specchi scudi di metallo.
Sfera e disco al plasma di Casotti Silvia
Domande
Guarda i filamenti di luce: che colore e forma hanno?
Hanno un bel colore fucsia-blu chiaro. Hanno la forma di piccoli fili colorati che girano per tutta la sfera.
Cosa succede se avvicini un dito al vetro?
I filamenti luminosi vanno dal centro della sfera al vetro
Se avvicini un tubo al neon cosa succede?
Il tubo al neon si accende.
Se poni uno schermo di metallo tra la sfera e il neon, che succede?
Non succede niente. La lastra di metallo blocca l’energia, quindi il neon non si accende.
Se avvicini una lampadina cosa succede?
Come nel caso del neon, la lampadina si accende.
Descrizione dell’esperienza
E’ davvero uno spettacolo! Appena ci hanno acceso la sfera, questa ha fatto colpo. Per prima cosa ci hanno fatto toccare con le dita i “filamenti luminosi”. Eravamo tutti impressionati nel vedere che i “mini fulmini” seguivano le nostre dita. Poi con una piccola lampadina abbiamo osservato che avvicinandola questa si accendeva. Questo esperimento mi è piaciuto molto, anche perché ha davvero un bell’effetto scenico!
Approfondimento
Il nome “sfera al plasma” deriva dal fatto che dentro la sfera c’è effettivamente un plasma, cioè un gas molto ionizzato ( ioni = atomi che hanno ceduto o acquistato elettroni) e ad alta temperatura. La sfera si illumina poiché il campo elettromagnetico prodotto dal nucleo centrale, e in grado di mettere in movimento gli ioni del gas. Questi ioni acquistano energia sufficiente per eccitare altre molecole con un processo a cascata. Le molecole eccitate in seguito emettendo energia sottoforma di onde elettromagnetiche, anche nel campo del visibile.Il sistema è realizzato essenzialmente grazie ad una notevole differenza di potenziale con una corrente a frequenza di circa 30 kHz. In pratica siamo di fronte ad una antenna che crea un campo elettrico intenso. le scariche sono date da un gas rarefatto all’interno dei contenitori, in modo simile ai comuni tubi al neon.
Avvicinando un dito alla sfera la scintilla che scocca è più intensa delle altre, questo accade poiché la differenza di potenziale tra il dito e l’elettrodo al centro della sfera è grande. Ciò significa che lungo la congiungente dito – elettrodo il campo elettrico è maggiore, quindi in quella direzione la ionizzazione del gas è più intensa, così come i fenomeni luminosi ad essa associati.
Il campo non è limitato all’interno dei contenitori.
Un tubo al neon avvicinato alla sfera si illumina per effetto del campo elettrico associato alle onde elettromagnetiche. Se si interpone tra la sfera e il neon un foglio di alluminio o una lastra metallica, il neon non si illumina perché le onde elettromagnetiche vengono bloccate.
L’effetto scenico è assicurato: lampi colorati saettano dentro la sfera e il disco, appaiono a comando e danzano dolcemente.
Ruota e sedia girevole.
Un’eruzione vulcanica fatta in casa …
