Chimica e Laboratorio
I prerequisiti
Unità di misura
Classi prime Tecnico Tecnologico
Docente: Luciano Canu
Anno Scolastico 2011/2012
I prerequisiti
 Saper leggere e interpretare i grafici
 Conoscere i numeri in notazione scientifica e
saper effettuare le quattro operazioni
 Saper utilizzare le proporzioni per risolvere
problemi semplici
 Sviluppo di espressioni algebriche e di
equazioni di 1° grado
2
Gli obiettivi
 Conoscere e comprendere il significato di misura,
grandezza e unità di misura
 Conoscere il Sistema Internazionale di misura le
grandezze fondamentali e le unità di misura relative
 Conoscere la differenza tra grandezza fondamentale e
derivata
 Conoscere e capire la definizione di intensivo ed
estensivo
 Conoscere e saper utilizzare i multipli e sottomultipli
 Utilizzare l’analisi dimensionale per la verifica di
un’espressione
 Saper operare conversioni tra unità di misura di
sistemi diversi
3
Notazione Scientifica
 Rappresentazione di numeri
 Vantaggi


Permette di rappresentare in modo compatto e
velocemente numeri molto piccoli o molto grandi
Molte operazioni sono facilitate e spesso non è
necessario utilizzare la calcolatrice
 Notazione significa:


Insieme di regole
Sistema di rappresentazione
4
+7,567
-17,567
Le regole
-1,6580970
Un numero in notazione scientifica deve
essere costituito da

+40,567
Una parte numerica
È costituita da un numero con una sola cifra
significativa prima della virgola
(1,2,3,4,5,6,7,8,9)
 Può essere positiva o negativa
-04,567


Una parte esponenziale
Una potenza in base 10
 Esponente intero positivo o negativo

-1,6580970 . 103
+1,6580970 . 103
+0,567
+1,6580970 . 10-3
5
Convenzioni sugli esponenziali
La parte esponenziale è di questo tipo



10a (nella notazione scientifica è solo 10)
10 è denominata «base»
a è l’esponente e può essere positivo o
negativo
Se l’esponente è positivo il numero è un
multiplo di dieci

104 = 10.000; 102 = 100; 106 = 1.000.000
Se l’esponente è negativo il numero è un
sottomultiplo di dieci (minore di 1)

10-4 = 1/104 = 0,0001; 10-2 = 1/102 = 0,01; 10-6
= 1/106 = 0,000001
6
Dai decimali alla notazione
0,000234 = 2,34 . 10-4
2,34/10000 = 2,34 / 10.10.10.10 = 2,34 / 104 = 2,34 . 10-4
-7,34 . 10-2 = -0,0734
Trasformare i numeri proposti
7
Le misure
 Che ora è? Quanto pesi? Quanto
sei alto?
 La risposta a tutte queste domande
sono delle misure
 L’uomo da sempre ha avuto la
necessità di effettuare delle misure
 Da sempre ha costruito strumenti di
ogni tipo per misurare
 Per misurare si utilizzano delle
convenzioni, delle invenzioni degli
uomini
8
Grandezze
Cosa si misura?
Proprietà di oggetti, di fenomeni, in
particolare alcune loro caratteristiche
importanti o d’interesse
In termini più rigorosi ciò che si misura,
l’oggetto della misura, è la grandezza
Definizione:

La grandezza è una proprietà misurabile
9
Unità di misura
1 litro
 Per misurare una grandezza dobbiamo
confrontarla con una grandezza campione che
chiameremo unità di misura
 Definizione:
 Misurare significa confrontare una
grandezza con l’unità di misura
I campioni di molte unità di misura sono
conservati all’Istituto Internazionale di
Pesi e Misure
10
Caratteristiche delle UdM
Deve essere omogenea con la
grandezza da misurare
Deve essere ben definita
Deve essere condivisa
È posta uguale a 1
11
Esempi
 Affermare che una strada è lunga 1000 metri
significa che la sua lunghezza è 1000 volte
l’unità campione del metro
 Il campione del metro è conservato all’Istituto
come molti altri campioni di grandezze
 L’unità di misura campione deve essere
invariante
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
12
Esercizi
 Esercizi: classifica i termini seguenti come
unità di misura o grandezze

Lunghezza, volume, chilogrammo, densità,
velocità, metro, metro cubo, litro, centimetro, area,
forza, massa, gradi centigradi
 Scrivi altre tre unità di misura con le quali hai
avuto a che fare nella tua esperienza
quotidiana


Millilitro, ampere, millimetro, ore, chilometro,
grammo, secondo, minuto, newton, libbre, yarda,
tonnellate, millibar, byte, hertz, volt, watt, ohm,
decibel, pollice, pound, grado Fareneith
Peso, energia, tempo, accelerazione, pressione,
temperatura, intensità di corrente, intensità
luminosa, intensità di rumore
13
Come mai ci sono diverse
U.d.M.?
 Millilitro, ampere, millimetro, ore, chilometro, grammo,
secondo, minuto, newton, libbre, yarda, tonnellate,
millibar, byte, hertz, volt, watt, ohm, decibel, pollice,
pound, grado Fareneith

Alcune sono multipli e sottomultipli dell’unità principale



Secondo, minuto, ora
Millimetro, chilometro
Altre sono unità di misura di sistemi diversi
(nazioni)


Yarda, pollice, centimetro
Grammo, pound, libbra
14
Il Sistema Internazionale
 Se le unità di misura sono delle convenzioni:


Nei secoli, per misurare le stesse grandezze, si
sono utilizzate unità di misura diverse
In luoghi diversi della terra, popoli diversi utilizzano
unità di misure diverse per misurare grandezze
diverse
 Tutto questo ha portato incomprensioni ed
errori, soprattutto in campo scientifico
 Nel 1960 fu proposto, e nel 1978 fu adottato, il
Sistema Internazionale delle Misure
15
Cos’è il S. I.?
Esso individua 7 grandezze e le relative
unità di misura che sono definite
fondamentali
Dalle 7 grandezze fondamentali vengono
derivate tutte le altre
Ognuna delle 7 unità di misura è definita in
modo preciso ed univoco

Per esempio il metro: lunghezza del tragitto
compiuto nel vuoto dalla luce in 1/299792458 s
16
Le unità di misura del S. I.
Grandezza
lunghezza
massa
tempo
intensità di corrente
temperatura
quantità di sostanza
intensità luminosa
Unità di misura
Nome
Simbolo
metro
chilogrammo
secondo
ampere
kelvin
mole
candela
m
kg
S
A
K
mol
cd
17
Grandezze derivate e
fondamentali
 Definizione:

È fondamentale quella grandezza che possiede una
sua unità di misura definita in modo univoco
 Le grandezze fondamentali sono tali per
convenzione, per scelta
 Definizione:


Sono derivate le grandezze ricavate, con relazioni
dimensionali, dalle grandezze fondamentali
Esempi:

Volume (m3); area (m2); velocità (m/s); accelerazione
(m/s2); densità (kg/m3); forza (kg.m/s2)
18
Grandezze estensive
e intensive
 Definizione:

È estensiva la grandezza che dipende dalla
quantità di materia
 Esempi:

massa, volume, forza

È intensiva una grandezza che non dipende dalla
quantità di materia
 Definizione:
 Esempi:

Temperatura, densità, pressione
19
Multipli e sottomultipli
 Il S. I. si basa sul sistema metrico decimale
 Per evitare di usare numeri troppo grandi o troppo
piccoli si possono utilizzare multipli e sottomultipli delle
unità di misura, indicati con simboli
 Ciascun simbolo ha un significato preciso e rappresenta
un fattore moltiplicativo




cm – c  centi c=10-2 allora cm = 10-2 m
10 cm  10 x 10-2 x m = 10-1 m
10 km  101 x 103 m = 104 m = 10.000 m
5 hL  5 x 102 L = 500 L
20
Simboli delle unità di
misura
Determinati valori degli esponenziali
possono essere rappresentati da un
simbolo
Indicano i multipli e i sottomultipli delle
unità di misura anche del Sistema
Internazionale
I simboli sono integrati come prefissi
nelle unità di misura
21
Multipli
prefisso
decaettokilomegagigatera-
simbolo
da
h
k
M
G
T
valore
101
102
103
106
109
1012
22
Sottomultipli
prefisso
decicentimillimicronanopico-
simbolo
d
c
m


p
valore
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
23
Esempi
 I millimetri indicano i millesimi di metro (10-3 metri)
 Un gigabyte è un miliardo di byte (109 byte)
 Un megaHertz è un milione di Hertz (106 Hertz)
 Un microsecondo è un milionesimo di secondo
(10-6 secondi)
 Il chilogrammo corrisponde a mille grammi (103
grammi)
24
Esercizi
 Chilo è equivalente a
……….; quindi 1000 kg
=……….. g
 Centi è l’equivalente
decimale di ..…; quindi
1000 cm = …… m
 Mega è l’equivalente
decimale di ..…; quindi
1,6 MW = …… W (watt)
 Chilo è equivalente a
1000; quindi 1000 kg
=1.000.000 g
 Centi è l’equivalente
decimale di 0,01; quindi
1000 cm = 10 m
 Mega è l’equivalente
decimale di 1.000.000;
quindi 1,6 MW
=1.600.000 W (watt)
25
Misure dirette e indirette
 Dirette: sono misure della grandezza effettuate
direttamente con lo strumento di misura (confronto
diretto con l’u.d.m.)



Lato di un cubo (L)
Massa di un liquido
volume di un liquido
 Indirette: misure di una grandezza (derivata)
ottenuta per calcolo di combinazioni matematiche di
misure dirette


Volume di un cubo (L3)
Densità di un liquido (m/V)
26
Come si esprime una misura
Il risultato di una misura deve essere
comunicato in modo formalmente corretto




A. 70 kg
B. kg 70
C. m = kg 70
D. mL1 = 70 kg (corretta)
Indicare la grandezza misurata
Scrivere il risultato della misura
Indicare l’unità di misura
27
Portata e sensibilità
Sono caratteristiche fondamentali di uno
strumento di misura
Portata: è la maggiore misura che lo
strumento può effettuare
Sensibilità: è la più piccola variazione di
una grandezza che lo strumento può
misurare
28
Misure di volume
 Il volume è una proprietà intrinseca della materia
 Nel SI si utilizza il m3
 È una grandezza derivata
 Nella pratica di laboratorio si utilizza il litro (L) e i
suoi sottomultipli (mL) per praticità
 Il m3 è troppo grande come unità di misura in
laboratorio




1m3 = 103 L
1m3 = 106 mL
1mL = 1 cm3
1L = 1 dm3
29
Esercizi (trasformazioni)
 1m3 = ….. dm3
 0,3 m3 = ….. cm3
 Per casa esercizi a
pg 32 n° 12-18
 1m = 101 dm
 (1m)3 = (101 dm)3
 1m3 = 103 dm3
 1m = 102 cm
 (1m)3 = (102 cm)3
 1m3 = 106 cm3
 0,3 m3 = 0,3.106 cm3
 0,3 m3 = 3,0.105 cm3
30
Strumenti di misura di V
 Il volume dei liquidi si misura utilizzando strumenti
che devono essere riempiti con il liquido


Lo strumento indica il volume interno occupato dal
liquido
Per effettuare la lettura si utilizza il livello superiore del
liquido

Si traguarda il livello con la scala dello strumento
 Esempi:



Cilindri graduati
Pipette graduate o tarate
Burette graduate
 Approfondimento: Strumenti di misura.ppt
31
Misure di massa
La massa è la quantità di materia
È l’altra proprietà fondamentale della
materia
Nel SI si misura con i kg
Nell’attività-3di laboratorio si usa il grammo
(g) cioè 10 kg
Lo strumento di misura delle masse è la
bilancia

Bilancia digitale a un piatto, tecnica
32
Analisi dimensionale
 Per verificare la correttezza di una espressione
è consigliabile effettuare sempre l’analisi
dimensionale
 È l’operazione di verifica sui calcoli che si
effettua sostituendo i dati numerici con le
grandezze corrispondenti o con le unità di
misura
 Le dimensioni e le unità di misura devono
essere omogenee
33
Come avviene
massa
d
volume
massa
massa 
 volume
volume
Analisi dimensionale sulle grandezze
kg
massa (kg)  1,5
 20m 3
litro
kg 3
massa (kg)  3  m
m
Non sono omogenee
corretto
Analisi dimensionale sulle unità di misura
34
Approfondimento:
Definire le U. di M.
Nome
Definizione
metro
Lunghezza del tragitto compiuto dalla luce nel vuoto in un intervallo di
tempo di 1/299792458 di secondo
chilogrammo
Massa del prototipo internazionale di platino-iridio conservato a Sèvres
secondo
Intervallo di tempo affinché si compiano 9192631770 oscillazioni della
radiazione emessa dall’atomo di cesio-133 nello stato fondamentale,
nella trasmissione tra due livelli
ampere
Corrente elettrica che produrrebbe, in condizioni opportune, tra due
conduttori, la forza di 2x107 N su ogni metro di lunghezza
kelvin
Frazione 1/273,16 della temperatura termodinamica del punto triplo
dell’acqua
mole
Quantità di sostanza che contiene tante entità elementari quanti sono
gli atomi in 0,012 kg di carbonio-12.
candela
Intensità luminosa direzionata di una sorgente che emette una
radiazione monocromatica di frequenza 540x1012 hertz e la cui intensità
energetica, in quella direzione è 1/683 W/sr.
35
Esercizi di approfondimento 1
 A. Il prefisso nano- a quale esponenziale
corrisponde?
 B. Il Terametro a quanti metri corrisponde?
 C. Il picogrammo corrisponde a …….. grammi.
E …….. chilogrammi.
 D. 100 litri corrispondono a un ………-litro.
 E. Una tonnellata (1000 kg) corrisponde a
………. g (usa i prefissi dei multipli)
36
Esercizi di approfondimento 2
 A. 12 Giga corrispondono a ………. Mega
 B. le grandezze fondamentali da cui deriva la
densità sono m/v. Scrivi le unità di misura nel
S.I.
 C. 1,06 L = ……. mL
 D. 104 m2 = ……… km2
 E. 7,9x10-3 g = ………. mg
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