DIDATTICA DELLE SCIENZE MMFFNN – TfA 2015
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Possiamo fare qualche reazione chimica?
Le reazioni di base del Sistema solare… non sono male
Le sintesi nucleari della supergigante lasciano grande abbondanza di elementi
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Possiamo fare qualche reazione?
Le reazioni di base del Sistema solare… non sono male
H
C
O
Si
Fe
S
Mg
Na Cl
Idrogeno
carbonio
ossigeno
silicio
ferro
zolfo
magnesio
sodio
cloro
6°
4°
3°
6°
1°
7°
1°
4°
2°
 La “pace” degli OTTO elettroni
 Elettroni: chi ne ha meno di 4 e chi ne ha più di 4
 C’è l’ossigeno o non c’è l’ossigeno (il grande ladro)?
 Se c’è l’O il gruppo prevede il numero di ossidazione
 Se non c’è l’O, il ladro di turno fa “n° del gruppo – 8”
 Infine, con un po’ d’aiuto, si bilanciano le cariche
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1°
8°
2°
3° 4° 5° 6° 7°
[Viaggio tra Acqua, ossidi, acidi, ioni e inerti - Ruggine, ingiallimento, fuoco
- Voce del verbo pHare! - Giocare con la tavola!]
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Giocare con la Tavola periodica
Gli otto gruppi e i numeri di ossidazione
+1
+4
-2
+4
+3
+6 -2
+2
+1
H
C
O
Si
Fe
Idrogeno
carbonio
ossigeno
silicio
ferro
S
Mg
Na Cl
zolfo
magnesio
sodio
+1 -2
H + O
H2O
+4 -2
C + O
CO2
+1 -1
Na + Cl
NaCl
+7 -1
cloro
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Giocare con la Tavola periodica…
e l’acqua, una molecola molto diffusa
+1
+4
-2
+4
+3
+6 -2
+2
+1
H
C
O
Si
Fe
Idrogeno
carbonio
ossigeno
silicio
ferro
+7 -1
S
Mg
Na Cl
zolfo
magnesio
sodio
+4 -2
CO2 + H2O
H2CO3
+2 -2
MgO + H2O
CH3CH3 + O2
Mg(OH)2
CO2 + H2O
cloro
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Le reazioni che abbiamo visto sono spontanee
Liberano energia!
Quella cosa misteriosa che permette ad una forza di
sviluppare un lavoro…
Va intesa come un trasferimento…
Inafferrabile, ma si sposta! Da un corpo ad un altro.
Quando esercito una forza, il suo trasferimento è inevitabile,
è parte integrante l’esercizio di forza.
Si chiama ENERGIA!
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Esiste da sempre (dal Big Bang). Può starsene nascosta in
qualche angolo per tempi lunghissimi, in perfetto equilibrio…
oppure saltellare da un sistema ad un altro, generando
cambiamenti e movimento (effetto dòmino).
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Esiste da sempre (dal Big Bang). Può starsene nascosta in
qualche angolo per tempi lunghissimi, poi, improvvisamente,
perdere l’equilibrio…
E trasformarsi in LAVORO e propagazione di energia.
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Conservata… o POTENZIALE?
Dissipata… o CONVERTITA?
Le pecore sono tutte uguali, le loro energie no
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Energia ‘movimento’
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Energia ‘movimento’
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Energia ‘movimento’
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Energia ‘movimento’
E conservazione del moto
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Energia ‘movimento’ diventa Energia ‘elettricità’
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Energia ‘calore’
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Energia ‘calore’
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Energia ‘luce’
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Energia ‘luce’: vibrazione di campi di forza
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L’energia ‘luce’ è la sua ‘frequenza’
Circa 100mila miliardi di volte
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La frequenza è
spesso
espressa come l
‘lunghezza d’onda’
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Intensità (volume)
suono
suono
luce
Intensità (n° fotoni di una frequenza)
luce
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1/Hz (1/energia)
altezza
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Quell’antica alchimia…
di trasformare acqua, aria e luce
in legno duro
e farmaci officinali…
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Energia ‘legame’
OSSIGENO O2
PROPANO C3H8
ACQUA H2O
ANIDRIDE CARBONICA CO2
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Energia ‘legame’
OSSIGENO O2
PROPANO C3H8
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Energia ‘legame’
CO2 + H2O + hn  Amido + Cellulosa
Amido + O2  …carne + velocità
Cellulosa + O2  …carne + velocità!
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Energia ‘attuale’ del pianeta
PREESISTENTE (in via di degradazione):
> Calore interno del pianeta
> Rotazione e rivoluzione terrestri
RINNOVATA:
Luce del SOLE
ACCUMULATA (in via di esaurimento):
> Petrolio, gas
TUTTA L’ENERGIA RIGENERABILE ATTUALMENTE
DISPONIBILE SUL PIANETA VIENE DAL SOLE
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Costante solare 1 366 W/m2 = 20 kcal/m2/min
47%
0.47 x 20 kcal/m2/min ≈ 1400 kcal/m2/day
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- 37% utilizzi industriali: agricoltura, miniere, manifatture, e
costruzione
- 20% trasporto di persone sia personale che di passeggeri
- 11% riscaldamento domestico, illuminazione e utilizzo di
elettrodomestici
- 5% usi commerciali: illuminazione, riscaldamento e
condizionamento degli edifici commerciali, oltre che energia
consumata dagli acquedotti, dalla purificazione e distribuzione
dell'acqua potabile nonché alla depurazione delle acque nere
- 27% dell'energia consumata a livello mondiale viene persa nella
generazione e nella trasmissione di energia.
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[Pattinaggio su ghiaccio – Grandi movimenti in natura - La centrale
elettrica e quella eolica – I più grandi consumatori del… l’Universo! –
Vivere di aria e luce: fagiolo e cotone]
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Velocità
spazio/tempo
m/s
v
_________________________________________________
Accelerazione
velocità/tempo
m/s2
a
_________________________________________________
Acceler. Gravit.
9.8 m/s2
g
v=gt
s = ½ g t2 v = √¯2¯g¯h¯
_________________________________________________
Forza
F = ma
kg m/s2
N
_________________________________________________
Peso
Fp= mg
kg x 9.8 m/s2
_________________________________________________
Energia
forza x spazio
Nm
J
_________________________________________________
Energia pot. gravit. Ep = mgh
h = altezza
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[Gita a Gardaland… o nel bosco!]
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Velocità
spazio/tempo
m/s
v
_________________________________________________
Accelerazione
velocità/tempo
m/s2
a
v = m/s
m=vxs
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Deformazione e accelerazione: effetti di una forza
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Deformazione e accelerazione: effetti di una forza
La conservazione del moto (I principio)
E = 1/2m x v2
F=mxa
(II principio)
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Azione e reazione
(III principio)
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La conservazione del moto come INERZIA
[Tiro con l’arco e salto con l’asta – In morsa – Richiami al concetto di
orbita e alla deformazione di placca – Sasso o piuma?]
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Equilibrio stabile. Il punto di sospensione si trova
sopra al baricentro. Se ruotiamo un pò il foglio e poi
lo lasciamo, questo tende a tornare nella posizione
iniziale. E' il caso comune di un quadro appeso al
muro.
Equilibrio instabile. Il punto di sospensione si trova
sotto al baricentro. E' il caso (non comune) di un
quadro fissato al muro con un chiodo nel bordo
inferiore. Appena lo si tocca inizia a ruotare fino a
portarsi nella condizione di equilibrio stabile.
Equilibrio indifferente. Il punto di sospensione
coincide col baricentro. In altri termini abbiamo
messo il chiodo esattamente nel baricentro. In
qualsiasi modo ruotiamo il foglio, quando lo lasciamo
rimane fermo (in equilibrio).
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Basta un soffio…
Riecco
Il POTENZIALE
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B1 x F1 = b2 x F2
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B1 x F1 = b2 x F2
[Quante leve? - Datemi un punto d’appoggio… e una calcolatrice]
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Lezione02 ppt - spunti (TfA)