Calore e temperatura di Steave Selvaduray (steave_selva@yahoo.it), Alessia Stroppiana (alessiastroppiana@libero.it),Raffaella Ceschino (raffaella.ceschino@unito.it), Iolanda Perugini (jolanda.perugini@unito.it),

il calore e la temperatura

INDICE:

premessa all'intervento didattico
breve introduzione ai concetti di energia, calore e temperatura

1. sezione relativa allascuola media inferiore (età alunni 11-14 anni)

  • 1.1 esperienza di tipo sensoriale

  • 1.2 importanza del termometro, costruzione di un semplice termometro e suo funzionamento

  • 1.3 la differenza tra calore e temperatura

  • 1.4 esperimento sui fenomeni di assorbimento e dispersione del calore

  • 1.5 introduzione al principio dell'equilibrio termico, al calore specifico

  • 1.6 come si propaga il calore: conduzione, convezione e irraggiamento

  • 1.7 cosa succede a livello molecolare:la temperatura come misura dell’agitazione delle molecole

  • 1.8 Come far variare la temperatura: i passaggi di stato.

  • 1.9 i passaggi di stato

    2. sezione relativa alla scuola media superiore (età alunni maggiore di 17 anni)

  • 2.0 Introduzione alla termodinamica

  • 2.0.1 definizione di temperatura. scala centigrada.

  • 2.0.2 termometri a gas.

  • 2.0.3 temperatura assoluta.

  • 2.0.4 generalità sulla dilatazione dei corpi.

  • 2.0.5 legge dei gas perfetti.

  • 2.0.6 determinazione della costante universale dei gas.

  • 2.0.7 legge di Dalton.

  • 2.0.8 teoria cinetica dei gas.

  • 2.0.9 distribuzione delle velocita’ molecolari.

  • 2.0.10 i gas reali.

  • 2.0.11 transizioni di fase.


  • 2.0.12 calorimetria.


  • 2.0.13 propagazione del calore.

  • 2.1 Enrico Fermi

  • 2.2 Il concetto di calore

  • 2.3 Sistemi rappresentabli da diagrammi (V,T) ,(T,p),(V,p).

  • 2.4 capacità termiche.

  • 2.5 applicazione del primo principio della termodinamica ai gas perfetti.

  • 2.6 il secondo principio della termodinamica.

  • 2.7 l'entropia.

  • 2.8 Il teorema di Boltzmann..

  • 2.9 siti di termodinamica.

  • 2.10 vulcani, calore terrestre.

  • 2.10.1 L’interno della Terra lo immaginiamo più caldo o più freddo rispetto alle temperature a cui siamo abituati?

  • 2.10.2 In quale stato si trova il magma in profondita’?

  • 2.10.3 Quanto vale la temperatura della lava e come la si puo’ misurare?

  • 2.10.4 Ma da quale profondita’ proviene il magma?

  • 2.10.5 Ipotesi per il calcolo della temperatura all’interno della Terra.

  • 2.10.6 Dove finisce il calore terrestre?

    3. appendice:problemi ed esercizi

    4. AUTOVALUTAZIONE


    DESTINATARI:

    insegnanti di fisica di scuola media inferiore e superiore


    CONTESTO SCOLASTICO:

    studenti di età compresa tra gli 11 e i 19 anni


    PREREQUISITI:

    Conoscenze matematiche: concetto di rapporto, proporzionalità diretta e inversa

    Conoscenze chimiche: il concetto di molecola, struttura dell’acqua

    Conoscenza del concetto di energia: è qualcosa che “sta dentro” un corpo e perciò lo caratterizza, può assumere diverse forme, può passare da un corpo all’altro, può trasformarsi da una forma all’altra, passando o trasformandosi si conserva

    Capacità di osservazione dei fenomeni, di ipotizzare

    Capacità di tabulazione dei dati, di creazione di grafici e tabelle


    OBIETTIVI GENERALI:

    creare stimoli cognitivi e organizzativi che abituino all'uso del metodo della scienza che procede per problemi

    abituare all'osservazione della complessità dell'ambiente che ci circonda

    stimolare la capacità di scoperta

    Suscitare la capacità di formulare delle ipotesi, di verificarle e di giustificarle


    OBIETTIVI SPECIFICI:

    esistono obiettivi specifici dell’attività:

    introduzione agli stati di aggregazione della materia e i loro comportamenti

    differenza tra calore e temperatura, anche a livello molecolare

    capire che la temperatura misura la capacità degli oggetti di cedere o assorbire calore dal mondo esterno

    concetto di equilibrio termico e calore specifico

    come si calcola il calore e la sua unità di misura

    come si propaga il calore: conduzione-convezione-irraggiamento

    la dilatazione termica e il funzionamento del termometro

    esistono obiettivi rivolti allo sviluppo dell'intelligenza:

    far emergere ciò che già sanno, le loro misconcezioni; quindi descrivere con aggettivi appropriati come freddo, caldo,…

    dall’osservazione di un fenomeno nascono alcune domande chiave; saper descrivere a parole quanto osservato

    si cerca, con modelli grafici e scritti, con ragionamenti verbali e schemi, di formulare ipotesi di soluzione e si realizzano esperienze al fine di mettere in evidenza se le ipotesi sono una buona interpretazione del fenomeno

    si ripetono le esperienze in altre condizioni, con una nuova variabile

    si applica il "modello" interpretativo a vari problemi in modo da confrontarlo con la realtà

    saper eseguire un esperimento sullo scambio di calore in tutte le sue fasi


    MODALITA' DI CONDUZIONE:

    è importante in un’attività di questo tipo lasciare molto spazio ai ragazzi: gli esperimenti sono semplici, quindi è importante che vengano eseguiti da loro, sempre sotto la visione dell’insegnante visto che spesso vengono usati fornelletti, piastre elettriche. Può essere svolta in laboratorio, anche se è possibile svolgerlo direttamente in aula vista la presenza di materiale semplice. Inoltre è spesso richiesta la registrazione di dati, la creazione di grafici e tabelle che dovrebbero essere loro a fare. E’ importante il coinvolgimento di tutta la classe, numerose saranno le discussioni comuni. L’insegnante prede la situazione in mano per stimolare il pensiero, per verificare le ipotesi, o per contestarle, e per formalizzare certe situazioni.


    MODALITA' DI VALUTAZIONE:

    una valutazione può essere fatta esaminando la partecipazione del singolo alle attività di gruppo, l’interesse mostrato, il contributo portato dal singolo alle idee espresse in classe, alle ipotesi. Per valutare il raggiungimento delle conoscenze, la comprensione dei concetti, sono importanti attività anche da svolgere a casa di comprensione dei contenuti.Importante è che ogni alunno abbia un quaderno degli esperimenti: dovrà essere aggiornato e soprattutto completo.


     
    1. premessa
    2. temperatura calore ed energia. breve introduzione ai concetti
    3. 1. sezione relativa alla scuola media inferiore (età alunni 11-14 anni)
    4. 1.1 esperienza di tipo sensoriale
    5. 1.2 importanza del termometro- costruzione di un semplice termometro- suo funzionamento- esperimento sulla dilatazione termica
    6. 1.3 differenza tra calore e temperatura
    7. scale termometriche
    8. 1.4 esperimento sui fenomeni di assorbimento e dispersione del calore
    9. 1.5 introduzione al principio dell'equilibrio termico, al calore specifico
    10. la media aritmetica
    11. 1.6 si propaga il calore: conduzione,convezione e irraggiamento
    12. 1.7 cosa succede a livello molecolare:la temperatura come misura dell’agitazione delle molecole.
    13. 1.8 Come far variare la temperatura: i passaggi di stato.
    14. i passaggi di stato
    15. introduzione
    16. DEFINIZIONE DI TEMPERATURA. SCALA CENTIGRADA.
    17. INTRODUZIONE ALLA TERMODINAMICA.
    18. termometri a gas
    19. temperatura assoluta
    20. GENERALITA’ SULLA DILATAZIONE DEI CORPI.
    21. legge dei gas perfetti.
    22. determinazione della costante universale dei gas.
    23. Legge di dalton.
    24. teoria cinetica dei gas.
    25. distribuzione delle velocita’ molecolari.
    26. i gas reali.
    27. ENRICO FERMI
    28. transizione di fase.
    29. IL CONCETTO DI CALORE
    30. calorimetria
    31. 2.3 SISTEMI RAPPRESENTABILI DA DIAGRAMMI (V,T) ,(T,p),(V,p).
    32. propagazione del calore
    33. capacità termiche
    34. applicazione del primo principio della termodinamica ai gas perfetti
    35. il secondo principio della termodinamica
    36. 2.7 L’ENTROPIA
    37. 2.9. IL TEOREMA DI BOLTZMANN
    38. siti di termodinamica
    39. siti di termodinamica- lingua francese
    40. siti di termodinamica - lingua italiana
    41. siti di termodinamica - lingua inglese
    42. siti di termodinamica- lingua spagnola
    43. -vulcani, calore terrestre
    44. 2.8.1L’interno della Terra lo immaginiamo più caldo o più freddo rispetto alle temperature a cui siamo abituati?
    45. 2.8.2 In quale stato si trova il magma in profondita’?
    46. 2.8.3 Quanto vale la temperatura della lava e come la si puo’ misurare?
    47. 2.8.4 Ma da quale profondita’ proviene il magma?
    48. 2.8.5 Ipotesi per il calcolo della temperatura all¡¦interno della Terra.
    49. Ipotesi per il calcolo della temperatura all¡¦interno della Terra.
    50. Dove finisce il calore terrestre?
    51. esercizi- schede
    52. Le sensazioni termiche, il calore, la propagazione del calore - esercizi
    53. Calore e temperatura - esercizi
    54. i passaggi di stato- esercizi
    55. PROBLEMI RELATIVI AL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA.
    56. PROBLEMI RELATIVI AL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA.
    57. autovalutazione
    Elenco percorsi                                                                                  Edita
    Edurete.org Roberto Trinchero