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UNIVERSITÀ DI UDINE
Unità di Ricerca in Didattica della Fisica
CONSORZIO UNIVERSITARIO
DEL FRIULI
esplorare per interpretare nella scuola primaria
I FENOMENI TERMICI
Una proposta didattica basata sull’operatività e le
nuove tecnologie per l’educazione scientifica di base
a cura di
Silvia Gigante
Marisa Michelini
Livio Sossi
FORUM
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UNIVERSITÀ DI UDINE
Unità di Ricerca in Didattica della Fisica
CONSORZIO UNIVERSITARIO
DEL FRIULI
esplorare per interpretare nella scuola primaria
I FENOMENI TERMICI
Una proposta didattica basata sull’operatività
e le nuove tecnologie per l’educazione scientifica di base
Università di Udine
Unità di Ricerca in Didattica della Fisica
racconti a cura di:
Silvia Gigante
attività ed esperimenti a cura di:
Marisa Michelini
revisione testi a cura di:
Livio Sossi
disegni di:
Federica Marin, Silvia Gigante
Stampa:
Litho Stampa
Forum Editrice Universitaria Udinese srl
Via Palladio, 8 - 33100 Udine
Tel. 0432 26001 / Fax 0432 296756
www.forumeditrice.it
© Copyright 2006
Università di Udine
Unità di Ricerca in Didattica della Fisica
e-mail: [email protected]
ISBN: 88-8420-373-1
Il presente lavoro è il frutto di ricerche svolte nell’ambito dei seguenti progetti:
– Interreg III Italia - Slovenia 2000-2006: Materiali per l’innovazione in didattica della fisica a supporto della formazione iniziale e in servizio
degli insegnanti - Asse 3: «Risorse umane, cooperazione e armonizzazione dei sistemi». Misura 3.2 «Cooperazione nella cultura, nella comunicazione della ricerca e tra istituzioni per l’armonizzazione dei sistemi». Azione 3.2.4 «Collaborazione tra Enti ed Istituzioni nel campo della
ricerca scientifica».
– PRIN 2004-2006 - Fis 21. Le parti di confine in un modello di percorso in fisica: educazione scientifica elementare, campo, ottica e meccanica quantistica. Formazione degli insegnanti - Programmi di ricerca scientifica di Rilevante Interesse Nazionale (DM n 30 del 12 febbraio 2004).
– Progetti di diffusione della cultura scientifica 2000-2005 ai sensi della L. 6-2000.
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PRESENTAZIONE
L’educazione scientifica è il problema del nostro secolo. A tutti i livelli viene chiesto di favorire
la formazione scientifica dei futuri cittadini, ma la nostra scuola non è pronta, perché gli insegnanti non hanno avuto finora la necessaria formazione. Anche la didattica scientifica non è stata
curata a tutti i livelli con lo scopo di fornire autonomi strumenti di elaborazione dei concetti. Si
deve cominciare con il garantire le basi del modo di pensare scientifico nella scuola primaria. Lo
si deve fare offrendo ai futuri insegnanti strumenti professionali per l’educazione scientifica. La
formazione universitaria degli insegnanti è appena iniziata e mancano ancora strumenti didattici per questo importante compito. Anche per questo motivo l’Unità di Ricerca in Didattica della
Fisica dell’Università di Udine ha concentrato le proprie ricerche didattiche sui processi di
apprendimento dei più piccoli in campo scientifico. È stato studiato il ruolo dell’operatività nel
personale coinvolgimento esplorativo, sperimentale, concettuale ed interpretativo dei fenomeni,
le modalità di costruzione del pensiero formale in contesti formali ed informali, come quello della
mostra Giochi Esperimenti Idee (GEI). Sono stati realizzati laboratori cognitivi in cui sono state
esplorate proposte didattiche, idee spontanee e sequenze di ragionamento nella costruzione di
modelli interpretativi. Quando la coerenza delle proposte elaborate ha mostrato tenuta sia sul
piano disciplinare che su quello dei processi di apprendimento, abbiamo lavorato con gli insegnanti di scuola primaria per rielaborare percorsi didattici e sperimentarli in situazioni diverse.
Il tirocinio degli studenti di Scienze della Formazione Primaria è stato fecondo per le ricerche
sui processi di apprendimento, per la ricaduta di proposte innovative nella scuola primaria e per
la formazione dei futuri insegnanti.
Accanto alle ricerche sui processi di apprendimento si sono così sviluppate quelle curricolari e di
ricerca e sviluppo di prototipi e schede per l’attività didattica.
Il presente lavoro è il frutto di ricerche svolte nell’ambito dei seguenti progetti:
- Interreg III Italia – Slovenia 2000-2006: Materiali per l’innovazione in didattica della fisica
a supporto della formazione iniziale e in servizio degli insegnanti –- Asse 3: «Risorse umane,
cooperazione e armonizzazione dei sistemi». Misura 3.2 «Cooperazione nella cultura, nella
comunicazione della ricerca e tra istituzioni per l’armonizzazione dei sistemi». Azione 3.2.4
«Collaborazione tra Enti ed Istituzioni nel campo della ricerca scientifica».
- PRIN 2004-2006 – Fis 21. Le parti di confine in un modello di percorso in fisica: educazione scientifica elementare, campo, ottica e meccanica quantistica. Formazione degli insegnanti. Programmi di ricerca scientifica di Rilevante Interesse Nazionale (DM n. 30 del 12
febbraio 2004).
- Progetti di diffusione della cultura scientifica 2000-2005 ai sensi della L. 6-2000.
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Esso ha coinvolto una tesi di laurea nell’ambito del Corso di Laurea in Scienze della Formazione
dell’Università di Udine.
Il materiale prodotto è dettagliato ed autoesplicativo; si indicano tuttavia in questa sede i principali elementi della proposta didattica: impostazione, strategia, metodi a cui il materiale didattico
è finalizzato, i prerequisiti ed il percorso che sottende alla proposta di esperimenti. Tutti gli elementi qui riportati sono stati oggetto di sperimentazione didattica ed analisi di ricerca. Il percorso didattico viene presentato alla luce delle ricerche didattiche in materia.
La presentazione della proposta didattica è accompagnata da materiali didattici per l’insegnante e per gli studenti, che la rendono dettagliata e definita, senza costituire un rigido percorso guidato. La modularità delle schede e la loro natura di stimolo esplorativo e problematico sono stati
criteri di riferimento per la redazione dei materiali didattici, che vengono offerti all’insegnante,
perché possa utilizzarli in percorsi didattici diversi, adatti alla classe in cui lavora.
Marisa Michelini
La ‘filosofia’ dell’azione del Consorzio universitario del Friuli (nel quadro delle linee-guida di carattere generale approvata dall’Associazione Nazionale Consorzi universitari) si colloca nella promozione
dello sviluppo dei territori di riferimento tramite la collaborazione con l’Istituzione universitaria.
Ciò favorendo l’avvio e lo sviluppo di iniziative di formazione e di ricerca finalizzate al progresso economico e alla crescita culturale del territorio stesso e delle sue Comunità.
Antesignano interprete di tale esigenza per quanto riguarda l’educazione scientifica, nel raccordo fra
territorio ed Università degli Studi di Udine è stato il Centro Interdipartimentale di Ricerca Didattica
(CIRD), costituito nel 1993, sostenuto dal Consorzio sin dalla sua attivazione, e nell’ambito del quale
è funzionante il Centro Laboratorio per la Didattica della Fisica (CLDF).
Sulla medesima linea si è collocato, nel 2003, il sostegno consortile alla pubblicazione “L’educazione
scientifica nel raccordo territorio/università a Udine”.
Sempre nel medesimo spirito il Consorzio al presente sostiene la serie di pubblicazioni predisposte
dall’Unità di Ricerca in Didattica della Fisica dell’Università degli Studi di Udine.
Di tutte le sopraddette iniziative il merito va a Marisa Michelini, protagonista ed anima delle stesse,
cui – unitamente ai suoi collaboratori - va la gratitudine del Consorzio universitario del Friuli per l’impegno e la passione dimostrati e per l’alta qualità del lavoro.
Ernesto Liesch
Consorzio Universitario del Friuli
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CAPIRE I FENOMENI TERMICI
UNA PROPOSTA DIDATTICA BASATA
SULL’OPERATIVITÀ E LE NUOVE TECNOLOGIE
PER L’EDUCAZIONE SCIENTIFICA DI BASE
1. INTRODUZIONE
Le sensazioni, gli stati e i processi termici sono il complesso delle informazioni che a livello di
scuola elementare e media rendono possibili le conoscenze in merito all’interpretazione fisica dei
fenomeni termici.
La curiosità dei bambini per i più comuni fenomeni fisici, e nello specifico per quelli termici, mette
spesso in difficoltà gli insegnanti, il cui bagaglio culturale scientifico è spesso costituito da un
insieme di conoscenze lontane: costruire risposte immediate, anche solo in termini di proposte
esplorative, è per loro difficile.
Il disagio degli insegnanti aumenta quando si tratta di organizzare e condurre proposte educative di tipo scientifico: infatti, alla mancanza di preparazione di base, si somma anche la carenza
di materiali formativi idonei per attività didattiche relative ai fenomeni scientifici. La preparazione di base degli insegnanti è per lo più di tipo umanistico; in ambito scientifico consiste in un
complesso di nozioni apprese in maniera frammentata e ridotte ad un gruppo di formule e grafici di cui però non è sempre chiaro il significato concettuale. A ciò consegue un insegnamento
arido ed astratto, che mette in atto lo stesso tipo d’insegnamento che è stato ricevuto, ovvero
basato sulla trasmissione frontale di conoscenze statiche e consolidate, avulso da aspetti metodologici e dal processo conoscitivo che comporta.
Questo libretto rappresenta una proposta operativa, esito di lavori di ricerca didattica sui modi
di apprendimento nel campo dei fenomeni termici. Le attività proposte sono mirate al raccordo
tra le esperienze di senso comune e la conoscenza scientifica di base.
Uno degli obiettivi principali di questa proposta consiste nel riconoscere, manipolare e differenziare la “temperatura” dalla “sensazione termica”, informazione comunque affidabile.
La sensazione termica prodotta dal toccare oggetti diversi posti sul tavolo è diversa a seconda
della massa, della forma, della temperatura e del materiale che compone gli stessi.
Oggetti metallici sono sentiti da tutti più freddi di oggetti in legno e in polistirolo e questo ci
garantisce che l'informazione prodotta dalla sensazione termica è affidabile anche se, leggere differenze di sensazione, sono sentite dalle diverse persone.
Oggetti dello stesso materiale posti sul tavolo sono sentiti più freddi se hanno una massa maggiore: la sensazione termica dipende dalla massa che costituisce l'oggetto, oltre che dal materiale.
La temperatura può essere misurata dal termometro o dai sensori termici, che vengono portati a
contatto con gli oggetti. La temperatura degli oggetti posti sul tavolo (da un po’ di tempo) è la
medesima, qualsiasi sia il materiale che li compone: metallo, legno o polistirolo.
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Se esploriamo la sensazione termica prodotta da oggetti diversi sul tavolo otteniamo sensazioni
diverse. Se misuriamo la loro temperatura è sempre la stessa.
La temperatura misurata dai sensori può essere visualizzata sullo schermo nel tempo mediante
un grafico. Ciò ci permette di riconoscere che dobbiamo attendere un certo intervallo di tempo
dopo che abbiamo messo in contatto i sensori con l'oggetto per ottenere la misura della sua temperatura determinata dall’equilibrio termico tra sensori e oggetto stesso.
La misura di temperatura dell'oggetto considerato si ottiene quando la temperatura del sensore
a contatto con esso resta sempre la stessa nel tempo.
Per misurare la temperatura di un oggetto sappiamo, quindi, che dobbiamo:
1. mettere a contatto il sensore con l'oggetto (interazione termica),
2. attendere un lasso di tempo perché si possa raggiungere l'equilibrio termico,
3. leggere e vedere la temperatura raggiunta dopo questo periodo di tempo.
La sensazione termica, oltre che dal materiale e dalla massa di un oggetto, dipende dallo stato
termico precedentemente esplorato. Ad esempio, un dito che è stato nell'acqua fredda sente calda
l'acqua che era sul tavolo (a temperatura ambiente), mentre sente fredda la stessa acqua se è
stato precedentemente in acqua calda.
Il dito rileva perciò una sensazione termica diversa per la stessa acqua posta sul tavolo, mentre
il termometro rileva la stessa temperatura dell'acqua sul tavolo, sia che provenga dall'acqua calda
sia da quella fredda.
Ciò è dovuto al fatto che la sensazione termica corrisponde al modo in cui cambia la temperatura quando cambia l'ambiente con cui interagisce termicamente.
La sensazione termica ci dà perciò un'informazione legata al modo in cui cambia la temperatura, al
processo termico in esame, mentre il termometro e i sensori ci danno un’informazione legata allo
stato di equilibrio termico, riconosciuto dal fatto che la temperatura resta costante nel tempo.
2. IMPOSTAZIONE
Si evocano e si fanno rivivere esperienze di interazione termica con il mondo circostante. Da un
lato si discute il modo in cui si può sapere se un sistema è caldo oppure freddo, dall’altro si discute, attraverso uno scenario di vita quotidiana, quali sono gli oggetti caldi, quali quelli tiepidi e
quali quelli freddi. Questo per riconoscere, nell’essere caldo o nell’essere freddo, una condizione
dei sistemi determinata dall’interazione degli stessi con ciò che li circonda. L’oggetto cioè, assume la temperatura dell’ambiente in cui sta, in cui si trova.
Si esplora la sensazione termica prodotta e si misura la temperatura di uno stesso gruppo di oggetti posti da tempo sul tavolo. Si riconosce la diversa informazione prodotta dalla sensazione termica rispetto a quella della temperatura.
Per i bambini della scuola primaria, almeno per i primi anni di scuola, è possibile proporre anche
il gioco del caldo e del freddo, che consiste nel far riconoscere l’esistenza di sistemi più caldi di
altri in un contesto dato e si devono trovare modi per conoscere quanto un sistema è caldo. Si realizza così che tutti gli oggetti possono diventare caldi o freddi e che ciò implica un processo: si deve
fare qualcosa perché avvenga.
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Si avvia il percorso di differenziazione tra ciò che significa essere caldo, sentire caldo, diventare
caldo e tenere caldo. Si forma l’idea di stato termico e della sua misura mediante la temperatura
e dell’identificazione dell’informazione data dalla sensazione termica. Piuttosto che condannare
come imprecisa e poco affidabile la sensazione termica, si vuole puntare ad aiutare a riconoscere
che si tratta di una informazione diversa dalla temperatura e il ruolo che essa ha per saperla usare.
La sensazione termica è lo strumento naturale che tutti noi possediamo e su cui ci basiamo: perciò è bene riconoscerlo, non rinnegarlo se si vuole che il sapere scientifico non sia cosa separata
dal sapere che il bambino usa nella sua vita di tutti i giorni.
Nelle attività mirate a questa chiarificazione man mano che si lavora con i ragazzi più grandi è
possibile realizzare attività sperimentali che permettono di esplorare in maniera sempre più quantitativa le diverse proprietà termiche: la conducibilità termica e il calore specifico in primis.
È importante che la conducibilità termica venga riconosciuta come una proprietà termica della
materia e diversa a seconda delle sostanze. Proprietà che descrive quanto velocemente una sostanza si lascia scaldare oppure raffreddare. Sarebbe meglio aver già guadagnato consapevolezza in
merito alla costanza della temperatura corporea e alla possibilità degli oggetti inanimati relativamente al potersi trovare a diversi stati termici prima di esaminare questa proprietà di processo.
Cosa significa riscaldare è il problema che si propone per riconoscere che modalità differenti di
riscaldare corrispondono allo stesso processo: dell’acqua riscaldata sul fornello elettrico, dell’acqua riscaldata dalla fiamma del fornello a gas, un corpo scaldato da uno più caldo… corrispondono sempre all’interazione tra un sistema più caldo ed uno più freddo. Ciò perché, i due corpi
messi a contatto hanno, in partenza, temperature diverse: è maggiore quella del riscaldatore,
minore quella dell’oggetto riscaldato; va inoltre precisato che il processo di riscaldamento è sì un
processo di interazione termica, ma nel quale non si raggiunge l’ equilibrio termico. Tale interazione può avvenire tramite contatto: con altri oggetti solidi, o con l’aria, l’acqua o altri fluidi; può
avvenire anche a distanza e nel vuoto, come avviene con le lampadine e il sole.
L’utilizzo di sensori di temperatura collegati all’elaboratore consente di guadagnare progressivamente una conoscenza approfondita dei fenomeni d’interazione termica avendo come ultimo
obiettivo, nella scuola media, la legge di Fourier per l’equilibrio termico come legge descrittiva
della fenomenologia delle interazioni termiche in grado di fornire capacità previsionali.
Si crea così il terreno su cui costruire, in seguito, il concetto di energia come ente astratto che
consente di interpretare una fenomenologia conosciuta e, anche, una modalità attraverso cui
interpretare il mondo.
3. STRATEGIA
La strategia proposta consiste in una sequenza di mini-passi concettuali in un percorso disciplinare organizzato in modo tale che in ogni singolo esperimento viene chiesto ai bambini di vivere
un’esperienza in forma di gioco; si tratta di una esplorazione spontanea che, via via, si viene strutturando in proposte “ad hoc” che si basano sul processo di:
P- formulazione di Previsioni,
E- Esplorazione sperimentale,
C- Confronto tra previsioni e risultati della sperimentazione.
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Nel medesimo processo gioca un ruolo fondamentale il portare i bambini a distinguere la descrizione delle proprie osservazioni dalla loro riproduzione formalizzata (formalizzazione) e dalla
loro interpretazione.
Ogni attività coinvolge i singoli bambini e prevede momenti di lavoro in gruppo e di riflessioni collettive, ma anche individuali.
Le schede per le attività sperimentali in classe favoriscono proprio l’attuarsi di tale processo.
L’utilizzo dei sensori non presenta alcuna difficoltà per i bambini in quanto vengono considerati
come termometri comuni. L’esame in tempo reale dell’evoluzione della temperatura nel tempo,
coi bambini rappresenta uno strumento quasi irrinunciabile per la costruzione dei concetti, anche
attraverso processi di formalizzazione, che vanno oltre la dimensione immediata ed i intuitiva. La
forma del grafico per loro costituisce elemento risonante con “la storia” del fenomeno e permette loro di correlare le azioni, le interazioni e l’andamento nel tempo della temperatura.
L’uso dei sensori per la misurazione della temperatura e la discussione degli stati e dei processi
termici, si può definire come la condizione necessaria a costruire concetti corretti in questo
campo, avendo come riferimento i grafici di temperatura. L’alternativa è l’ancoraggio ed il consolidamento di idee di senso comune e modelli interpretativi locali, limitati all’esame dei processi esplorati. Cosa da evitare.
4. PREREQUISITI
L’offerta delle attività qui proposte consente una scelta mirata e differenziata per contesti scolastici differenti. In tale senso non sono richiesti particolari prerequisiti per operare nella scuola primaria. Sono importanti piuttosto delle attività propedeutiche, che mirino a recuperare il vissuto dei bambini e ragazzi, che li avviino alla riflessione e al sostegno delle proprie idee con un
rigore argomentativo sufficiente.
5. IL PERCORSO
Il percorso didattico qui proposto è stato sperimentato in quattro classi di scuola primaria e diversi Laboratori Cognitivi di Esplorazione Operativa (CLOE) nel 2004 e nel 2005, con oltre 200
bambini. Esso intende offrire una pista per capire alcuni dei fenomeni termici più comuni: quelli
presunti più conosciuti e presenti nella vita di ogni bambino. La curiosità dei bambini per i fenomeni fisici più comuni con i quali sono in contatto nelle vita quotidiana, a scuola e a casa, è sempre grande. Essi formulano frequentemente domande sulle azioni che svolgono o sulla realtà che
osservano. Nello scegliere i concetti e gli esperimenti da sperimentare e su cui far lavorare i ragazzi, si è cercato di rispondere ai seguenti due quesiti:
“Quali sono i fenomeni termici con cui i bambini fanno più esperienza, pur non sapendoli spiegare?” e “Quali fenomeni termici possono incuriosire maggiormente i bambini?”.
Il progetto didattico, per questi motivi s’incentra sui seguenti argomenti: la sensazione termica,
la misura della temperatura, l’utilizzo del sensore, la conducibilità termica, la fusione del ghiaccio e l’ebollizione dell’acqua. Tutti questi argomenti e fenomeni fisici vengono spiegati e sperimentati ai ragazzi attraverso degli esperimenti. Niente spiegazioni prolisse né definizioni: ai bam10
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bini, una volta contestualizzato il fenomeno, sarà chiesto di elaborare una personale previsione,
ne seguirà l’esecuzione dell’esperimento, infine l’analisi. Il bambino poi potrà mettere a confronto la sua previsione con la verifica dell’esperimento: ne scaturirà l’apprendimento nel contesto di
impiego di alcuni concetti di base.
Prima di cominciare la sperimentazione vengono somministrate delle domande, con scopo motivazionale, di coinvolgimento problematico e per testare il livello di partenza: cosa ne sanno i bambini dei fenomeni termici di cui andranno poi a fare esperienza? Quale quadro interattivo sta alla
base? Le stesse domande saranno poste alla fine delle quattordici attività sperimentali per verificare il livello degli apprendimenti raggiunto.
Il percorso prevede quattordici esperimenti.
Il materiale occorrente e gli strumenti necessari possono essere chiesti in prestito al Laboratorio
di Fisica dell’Università di Udine.
Per la documentazione degli esperimenti, ai bambini sono state consegnate 30 schede in cui essi
hanno potuto seguire, passo passo, le attività sperimentali e annotare, di volta in volta, le loro previsioni, constatazioni e verifiche.
Le previsioni constano soprattutto in grafici temperatura-tempo in cui i bambini rappresentano
l’andamento della temperatura nel tempo che essi prevedono per ogni fenomeno specifico. Le previsioni consistitono anche nel rispondere a domande relative all’andamento di uno specifico fenomeno: quello poi studiato nell’esperimento.
Nelle sperimentazioni effettuate i vari passaggi e i risultati dell’attività sperimentale sono stati
documentati dai bambini su schede predisposte; infine i grafici e le risposte alle domande sono
state confrontate con le previsioni.
Le classi scelte per la messa in atto del percorso sono di terza e quarta elementare.
I motivi che hanno spinto ad optare per questa scelta sono relativi al modo in cui gli esperimenti sono stati presentati e interpretati facendo ricorso a rime, filastrocche e fumetti. Il secondo elemento determinante nell’opzione per la classe quarta si rifà ai programmi ministeriali, i quali prevedono che proprio in questa classe i bambini facciano esperienza e conoscenza dei fenomeni termici e, in particolare, dei concetti di calore e di temperatura.
Il tempo necessario per lo svolgimento del percorso è stato di venti ore circa per ognuna delle
classi in cui è stato sperimentato. Le quattro classi erano di tre scuole diverse: rispettivamente,
quella di Trivignano Udinese con 14 bambini, di Bagnaria Arsa con 26 bambini e di Gonars, due
classi per un totale di 23 bambini.
Nelle scuole di Bagnaria e di Gonars, si è lavorato con piccoli gruppi; le classi infatti sono state
divise ognuna in due gruppi. Questo perché alcuni degli esperimenti proposti richiedono l’intervento diretto dei bambini, ai quali è richiesto, per esempio, di toccare con un dito degli oggetti per
esplorare la sensazione termica.
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6. GLI ESPERIMENTI
A) Classificare gli oggetti dello scenario
Finalità
Comprendere il significato dell’essere caldo e dell’essere freddo, riconoscere che un oggetto dello scenario
viene classificato caldo o freddo in base:
1) al ricordo di informazioni diverse,
2) alla misura della sua temperatura.
Gli oggetti non vengono toccati, ma solo guardati: ci
si riferisce quindi alle condizioni termiche in cui essi
si trovano.
Materiale necessario
Uno scenario in cui sono rappresentati diversi oggetti tra cui alcuni che ordinariamente vengono
raffreddati o riscaldati (ferro da stiro, lampadina), altri che sono stati riscaldati; infine oggetti
uguali, ma in condizioni termiche differenti (tazzine da caffè: una riempita di caffè caldo, l’altra
vuota). Gli oggetti scelti per lo scenario sono: un pezzo di legno, un gelato, una lampadina spenta,
una maglia di cotone, un contenitore con acqua, uno con acqua miscelata a ghiaccio, uno con acqua
posta su un fornello acceso, una tazzina riempita con caffè caldo e un’altra vuota, un paio di forbici d’acciaio, una candela accesa, la piastra d’acciaio di un ferro da stiro spento.
Procedura di esecuzione
Si fanno osservare gli oggetti dello scenario e si chiede di classificarli nelle seguenti categorie:
oggetti caldissimi, oggetti caldi, oggetti tiepidi, oggetti freddi.
In seguito si discute sui seguenti argomenti: a) se gli oggetti classificati in una stessa categoria
sono uguali, b) se le due tazzine da caffè (riempita e vuota) sono calde allo stesso modo, c) se le
tre masse d’acqua sono calde uguali, d) se l’acciaio delle forbici e quello della piastra del ferro
da stiro spento risultano ugualmente caldi, e) cosa si verifica se viene acceso il ferro da stiro, f) cosa succede al caffè
nella tazzina se viene lasciato per molto tempo sul tavolo,
infine, g) se gli oggetti caldissimi continuano ad esserlo
anche dopo molto tempo.
B) Esplorazione della sensazione termica
B.1) Oggetti diversi per forma, dimensione e materiale
Finalità
Esplorare la sensazione termica toccando oggetti di forma e
materiali diversi; ci si pone il problema di capire da cosa
dipenda la sensazione termica provata.
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Materiale necessario
Si predispone uno scenario concreto di oggetti.
Essi vengono guardati e poi toccati con uno stesso dito. Gli oggetti sono: un paio di forbici, una
sfera di vetro, un lembo di cotone, un cubetto di legno, un cubetto di polistirolo, una gomma da
cancellare, un temperino di metallo.
Procedura di esecuzione
Si mostrano gli oggetti, li si toccano con lo stesso dito per qualche secondo. Si classificano gli
oggetti da quello sentito più freddo a quello percepito più caldo. Ci si interroga sulle diverse sensazioni termiche provate durante l’esplorazione indicando gli aspetti da cui esse possono essere
dipese (es. materiale, colore…).
B.2) Oggetti uguali per forma e dimensione, ma diversi nel materiale
Finalità
Comprendere che la sensazione termica dipende dal materiale di cui sono fatti i sistemi che si
toccano.
Materiale necessario
4 bottoni di uguali dimensioni, ma di differenti materiali, rispettivamente: legno, metallo, metà di
plastica e metà di metallo, plastica.
Procedura di esecuzione
Osservare i quattro bottoni, disposti uno accanto all’altro. Disporli dal più freddo al più caldo in
base alla sensazione che si pensa di provare, toccandoli. Toccare i bottoni, uno alla volta, con lo
stesso dito, per qualche secondo. Classificarli dal più freddo al più caldo in base alla sensazione
termica percepita.
B.3) Oggetti uguali per materiale, ma di massa crescente
Finalità
Comprendere che la sensazione termica dipende dalla massa dei sistemi toccati.
Materiale necessario
3 bottoni di uguale materiale, ma di massa
crescente.
Procedura di esecuzione
Osservare i tre bottoni, disposti uno accanto all’altro. Prevedere quale sensazione termica si
pensa di percepire nel toccarli: uguale o differente per tutti? Toccare i bottoni, uno alla volta, con
lo stesso dito. Classificarli dal più freddo al più caldo in base alla sensazione termica percepita.
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C) Temperatura di oggetti uguali posti in ambienti diversi
Finalità
Riconoscere che lo stato termico di un sistema può essere cambiato portando il sistema stesso in
ambienti diversi.
Materiale necessario
Apparato di misura con sensori di temperatura collegati in linea con sistemi di acquisizione dati,
tre sfere di metallo di uguali dimensioni.
Procedura di esecuzione
Le 3 sfere di metallo vengono fatte interagire termicamente con tre diversi sistemi: una viene
appoggiata sul tavolo, una viene messa nel frigorifero, infine, la terza viene poggiata sul termosifone acceso. Si misurano le temperature raggiunte dalle 3 sfere e si vede che sono diverse.
Temperatura di oggetti uguali posti in ambienti diversi
T °C
T3
T2
T1
Figura 1. Grafico della temperatura misurata da ciascuno dei 3
sensori. T1: sfera nel frigo; T2: sfera sul tavolo; T3: sfera sul termosifone.
D) Sensore story
D.1) Evoluzione temporale della temperatura del sensore
Finalità
Comprendere cha la misura della temperatura consiste in un processo di interazione e che essa si
realizza soltanto in condizioni di equilibrio.
Materiale necessario
Apparato di misura con sensori di temperatura collegati in linea con sistemi di acquisizione dati.
Procedura di esecuzione
Un sensore, inizialmente posto sul banco, alla stessa temperatura dell’ambiente, viene preso e tenuto in mano per un certo tempo. Il sensore inizialmente si trova all’equilibrio termico con il tavolo (sono necessari circa 3-4 minuti perché ciò avvenga per semplice contatto). Si inizia l’acqui15
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sizione dei dati con il sensore sul tavolo, in modo da rilevare la temperatura dell’ ambiente. Dopo
alcuni secondi il sensore viene preso e tenuto in mano fino al raggiungimento dell’equilibrio termico con la mano (circa 3 minuti).
Il sensore preso in mano.
Il sensore sul tavolo.
Sul grafico si riconosce una fase iniziale in cui la temperatura cresce (quando il sensore viene
preso in mano) e una fase in cui la temperatura è costante (quando avviene l’equilibrio termico
tra la temperatura del sensore e quella della mano).
T °C
sensore un mano
Figura 2. Grafico della temperatura misurata dal sensore
preso e tenuto in mano.
D.2) Interazione termica tra masse d’acqua uguali
Finalità
Riconoscere che due masse d’acqua uguali, inizialmente a temperature diverse, raggiungono,
dopo un certo periodo di interazione termica, uno stesso stato di equilibrio termico. La temperatura che misura questo stato di equilibrio termico è data dalla media aritmetica delle temperature iniziali.
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Materiale necessario
Apparato di misura con due o più sensori di temperatura collegati in linea con sistemi di acquisizione dati, un involucro isolante, due bekers, uno di capacità 200 cm3, l’altro di capacità 150 cm3.
Procedura di esecuzione
Due sensori vengono posti in due recipienti (bekers) contenenti masse uguali d’acqua (100 g) a
temperature differenti. Il recipiente più piccolo, contenente acqua a temperatura maggiore, viene
immerso nell’acqua a temperatura inferiore. Si agita l’acqua per garantire che in ciascun recipiente ci sia una situazione omogenea. Si osserva l’evoluzione temporale della temperatura, con
particolare riguardo verso il raggiungimento di un equilibrio termico finale in cui le due temperature iniziali raggiungono uguale valore di misura.
equilibrio termico di masse d’acqua uguali
T2
T °C
Figura 3. Grafico della temperatura misurata da ciascuno dei due
sensori immersi nei contenitori di
masse uguali d’acqua messe ad
interagire termicamente, immergendo il contenitore più piccolo
dentro il contenitore più grande.
T1: temperatura della massa
d’acqua di temperatura inferiore;
T2: temperatura della massa
d’acqua di temperatura superiore.
T1
D.3) Interazione termica tra masse d’acqua diverse
Finalità
Riconoscere che due masse d’acqua diverse, inizialmente a temperature differenti, raggiungono,
dopo un certo periodo di interazione termica, uno stesso stato di equilibrio termico e che la temperatura che misura questo stato di equilibrio termico è data dalla media delle temperature iniziali pesate sulle masse.
Materiale necessario
Due bekers, uno di capacità 150 cm3, l’altro di capacità 200 cm3, apparato di misura con due o
più sensori di temperatura collegati in linea con sistemi di acquisizione dati.
Procedura di esecuzione
Due sensori vengono posti in due recipienti contenenti masse diverse d’acqua (100 e 200 g) a
temperature differenti. Il recipiente più piccolo contenente l’acqua a temperatura maggiore viene
immerso nell’acqua a temperatura inferiore. Si agita l’acqua nei due recipienti per garantire una
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situazione omogenea e si osserva il grafico dell’evoluzione temporale della temperatura, con particolare riguardo verso il raggiungimento di un equilibrio termico finale in cui le due temperature iniziali raggiungono uguale valore.
interazione termica fra masse d’acqua diverse
T2
T °C
Figura 4. Grafico della temperatura misurata da ciascuno dei due
sensori immersi nei contenitori di
masse diverse d’acqua messe ad
interagire termicamente, immergendo il contenitore più piccolo
dentro il contenitore più grande.
T1: temperatura della massa d’acqua di temperatura inferiore;
T2: temperatura della massa d’acqua di temperatura superiore.
T1
E) Riscaldamento di masse d’acqua
Finalità
Riconoscere il ruolo determinante della massa nel processo di riscaldamento: a parità di tempo,
masse d’acqua diverse raggiungono temperature diverse; la temperatura maggiore verrà raggiunta dalla massa d’acqua minore.
Materiale necessario
Apparato di misura con sensori di temperatura collegati in linea con sistemi di acquisizione dati,
un fornello elettrico, tre recipienti sufficientemente ampi.
Recipienti con masse diverse d’acqua riscaldate sul fornello.
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Procedura di esecuzione
I tre recipienti contenenti masse d’acqua diverse, rispettivamente, 200, 300 e 400 g, vengono
posti a riscaldare sul fornello acceso. Sul fornello i tre recipienti vengono posti in posizione simmetrica in modo da garantire lo stesso riscaldamento per ognuno di essi. Si misura la temperatura delle diverse masse d’acqua per un tempo sufficientemente lungo, circa 15 minuti.
Si riconosce che l’evoluzione temporale della temperatura cresce in relazione alla massa d’acqua: aumenta più velocemente la temperatura della massa minore d’acqua, aumenta più lentamente la temperatura della massa maggiore d’acqua, ma tutte le tre masse raggiungeranno la
stessa temperatura di ebollizione.
F) La conducibilità termica
Finalità
Riconoscere che la conducibilità termica è una proprietà della materia che caratterizza la rapidità con cui ciascuna sostanza interagisce termicamente con sistemi a temperatura diversa.
Materiale necessario
Tre cubetti uguali di alluminio, ciascuno con un incavo in cui inserire un sensore, due fogli di uguali spessore e dimensione, uno di alluminio, l’altro di carta, un recipiente in cui riscaldare a bagnomaria uno dei cubetti, un fornello elettrico, un apparato di misura con sensori di temperatura collegati in linea con sistemi di acquisizione dati.
Procedura di esecuzione
Due cubetti vengono appoggiati sul tavolo, il terzo viene
riscaldato in un recipiente collocato a bagnomaria in
acqua bollente.
Il cubetto riscaldato viene messo a contatto con gli altri
due, frapponendo, tra esso e ciascuno degli altri cubetti, un foglio di carta da un lato e uno di alluminio dall’altro. Si osserva come, il raggiungimento di una comune temperatura di equilibrio avviene in tempi diversi:
più breve per il cubetto separato dal foglio d’alluminio,
più lungo per il cubetto separato dal foglio di carta.
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Tre cubetti di alluminio messi ad interagire termicamente dopo aver attuato la seguente procedura:
i due cubetti laterali sono stati lasciati sul banco, il cubetto centrale è stato
riscaldato. Tra il cubetto centrale e i
due laterali sono stati inseriti, a sinistra un foglio d’alluminio, a destra, un
foglio di carta.
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G) Il ghiaccio fonde
Finalità
Riconoscere che alla transazione di fase la
temperatura è costante. Tale temperatura
è caratteristica per le sostanze pure.
Riconoscere il cambiamento di fase dell’acqua da solido a liquido e la temperatura costante di 0°C durante tutto il processo di fusione, indipendentemente dalla
massa di ghiaccio che fonde.
Figura 5. Grafico della temperatura misurata dal sen-
Materiale necessario
sore a contatto con il ghiaccio in fase di fusione.
Un bicchiere di plastica trasparente, un sensore di temperatura collegato a interfaccia per elaboratore.
Procedura di esecuzione
Si versa dell’acqua in un bicchiere di plastica. La si ripone in congelatore. Una volta che l’acqua si è solidificata, si estrae il bicchiere dal freezer e si rileva la temperatura ad intervalli regolari di tempo.
H) Fondere a basse temperature
Finalità
Riconoscere che il sale possiede la capacità di far fondere il ghiaccio.
Materiale necessario
Sale da cucina, ghiaccio appena estratto dal freezer.
Procedura di esecuzione
Si osserva che la temperatura del ghiaccio è pari a 0°C e che tale misura si mantiene costante
nel tempo; si sparge il sale sul ghiaccio; si osserva la fusione del ghiaccio.
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I) Ebollizione dell’acqua
Finalità
Riconoscere come la temperatura di ebollizione dell’acqua sia
costante nel tempo e che la sua misura è pari a 98.5°C.
Materiale necessario
Apparato di misura con sensori di temperatura collegati in linea
con sistemi di acquisizione dati, un fornello elettrico, un beker.
Procedura di esecuzione
Si versa dell’acqua in un contenitore posto sul fornello acceso. Si
attende l’ebollizione dell’acqua. Si rileva la temperatura.
Sensore di misura immerso nell’acqua posta su un fornello.
L’acqua sta bollendo.
Finalità
Riconoscere che la temperatura
di ebollizione dell’acqua rimane
costante nel tempo, indipendentemente dal regime di riscaldamento.
Materiale necessario
Apparato di misura con sensori
di temperatura collegati in
linea con sistemi di acquisizione dati, un fornello elettrico con
possibilità di variare il regime
di riscaldamento.
Temp. °C
L) L’acqua che bolle
Figura 6. Grafico della temperatura misurata dal sensore immerso
in un contenitore in cui l’acqua bolle. Si riconosce che la temperatura di ebollizione dell’acqua è costante, indipendentemente dal
regime di riscaldamento che le viene fornito.
Procedura di esecuzione
Si pone il recipiente con acqua sul fornello (in questa prima fase la manopola del fornello è in
posizione 3). Raggiunta la temperatura di ebollizione, viene aumentato il riscaldamento (in questa seconda fase la manopola del fornello è in posizione 6).
Si riconosce che la temperatura dell’acqua è costante, ovvero misura 98.5°C ed è, perciò, indipendente dal riscaldamento che le viene fornito.
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7. MATERIALI DI LAVORO, SCHEDE, TEST
Le schede preparate per la sperimentazione sono raccolte nella seguente sezione. Per la presentazione degli esperimenti si è ricorso a filastrocche, frasi in rima, vignette in cui i sensori e gli oggetti rappresentati sono animati e comunicano direttamente con il bambino. Per i due scenari presentati, in cui vengono mostrati oggetti di vario tipo di forma e materiali differenti che i bambini
classificano come caldi o freddi, si è ricorso a una sorta di collage di fotografie. Le fotografie sono
state scattate a casa e anche gli oggetti ritratti sono stati recuperati all’interno dell’ambito domestico. Si è costruito quindi uno scenario familiare. Le schede riguardano 14 esperimenti relativi ai
fenomeni termici. Nello specifico, sono relativi alla sensazione termica, all’interazione termica, alla
conducibilità, alla fusione del ghiaccio e all’ebollizione.
Per la messa in pratica delle attività sperimentali in questione sono stati necessari vari oggetti,
tra i quali: bekers, fornello elettrico con differenti regimi di riscaldamento registrabili con manopola, cubetti di legno ed alluminio, i sensori collegati ad un pc, una bilancia, bottoni, pezzi di stoffa, forbici, temperino, gomma da cancellare. In generale si è cercato di ricorrere ad oggetti e
materiali che un bambino conosca, coi quali abbia familiarità o che possano essere facilmente
recuperati, nel caso i bambini avessero desiderio di ripetere alcune delle attività sperimentali proposte, per conto proprio.
Gli esperimenti presentati sono frutto di un lavoro di studio e di traduzione del linguaggio su esperimenti già testati scientificamente e validati dall’Unità di Ricerca in Didattica della Fisica
dell’Università di Udine (Mazzega, Michelini 1990; 1992; Michelini 1992; 1993; Bosio,
Capocchiani, Michelini 1996; 1997; Bosio et al. 1998; GEIWEB 1999; Benciolini, Michelini,
Odorico 2002).
Gli esperimenti erano stati pensati per un pubblico adulto: per insegnanti. Il linguaggio e l’esposizione si rifacevano ai modelli mentali ed alle conoscenze propri dell’età adulta. Per poter presentare ai bambini esperimenti pensati per i grandi, è stata compiuta un’opera di ricostruzione
del linguaggio, modificazione dell’esposizione e cambiamento nella presentazione. Tutto, eccetto
i contenuti e i fenomeni sperimentati, è stata adattato “a livello di bambino”. Anche l’impaginazione delle schede, l’impostazione delle facciate, la presentazione del materiale di lavoro,
hanno subito modifiche. Sono state aggiunte filastrocche, rime, vignette, illustrazioni, fumetti. I
bekers, i contenitori d’acqua, gli oggetti di alluminio, e tanti altri degli strumenti ed oggetti utilizzati, non sono stati nominati in tal modo, ma con dei nomi di fantasia: sono stati animati. Per
esempio, il cubetto di ghiaccio si chiama Daccio, il sensore pazzerello Misurello, uno dei cubi
d’alluminio Tati, una delle sfere di metallo Hit, e così via. Ciò per incuriosire l’alunno e motivarlo agli argomenti trattati.
I contenuti non sono stati modificati, né ridotti rispetto alla versione originale. Ciò che ha subito modifica sono stati la presentazione e il linguaggio; i contenuti mantengono la loro integra
scientificità e il rigore logico.
I 14 esperimenti sono stati presentati in quattro classi quarte, appartenenti a tre scuole diverse,
rispettivamente, quella di Trivignano Udinese, di Bagnaria Arsa e di Gonars, tutte facenti parte
della provincia di Udine.
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Per ognuno dei 14 esperimenti sono stati individuati degli obiettivi e, per ognuno di essi, delle
domande che sono state fatte alle classi prima e dopo aver effettuato gli esperimenti. Le domande poste prima della sperimentazione, hanno avuto lo scopo di richiamare le conoscenze relative
ai fenomeni termici che i bambini possedevano. Le domande poste alla fine delle attività sperimentali hanno invece avuto lo scopo di testare gli apprendimenti prodotti durante il percorso che
i bambini hanno effettuato.
Gli obiettivi, le domande poste e gli esperimenti sono intercorrelati tra di loro da un punto di vista
logico, didattico e disciplinare; nel senso che ognuno degli obiettivi vuole essere controllato mediante l’esperimento ad esso relativo che, a sua volta, vuole essere verificato mediante le domande finali.
Bibliografia
E. Mazzega, M. Michelini, Termografo: un sistema per misure di temperatura on-line nel laboratorio didattico, La Fisica nella Scuola, XXIII, 4, 1990 p. 38.
M. Michelini, L’elaboratore nel laboratorio didattico di fisica: nuove opportunità per l’apprendimento,
Giornale di Fisica, XXXIII, 4, 1992, p. 269.
S. Bosio, V. Capocchiani, M. Michelini, L. Santi, Computer on-line to explore thermal properties of matter, in
Teaching the Science of Condensed Matter and New Materials, GIREP-ICPE Book, Forum 1996, p. 351.
S. Bosio, V. Capocchiani, M. Michelini, Educazione informale con Giochi Esperimenti Idee e discussione di
proposte di attività didattica con insegnanti, La Fisica nella Scuola, XXX, 2 Sup., 1997, p. 211.
S. Bosio, V. Capocchiani, M. Michelini, S. Pugliese Jona, C. Sartori, M.L. Scillia, A. Stefanel, Una ricerca
sui processi di cambiamento concettuale nel cuore di una mostra di educazione informale, in Didattica
della Matematica e realtà scolastica, a cura di B. D’Amore, Pitagora ed., Bologna 1997.
S. Bosio, V. Capocchiani, M.C. Mazzadi, M. Michelini, S. Pugliese Jona, C. Sartori, M.L. Scillia, A. Stefanel,
Indagine sulle modalità di formazione delle conoscenze scientifiche e sulla formazione delle idee spontanee in contesto operativo, La Fisica nella Scuola XXXI, 1 Sup., 1998, p. 117.
S. Bosio, M. Michelini, P. Parmeggiani, L. Santi, GEIWEB - Una proposta multimediale per l’educazione
informale in campo scientifico, La Fisica nella Scuola, XXXII, 3 Sup., 1999, p.46.
S. Bosio, M. Michelini, L. Santi, C. Sartori, A. Stefanel, A research on conceptual change processes in the
context of an informal educational exhibit, Wirescript (Web Information REpository on Scientific Culture
Research Innovation Policy and Technology) Magazine (with refereed papers: C. del Papa (editor), A.M.
Kendoff, P. Barberio Corsetti (coeditors); editorial board: G. Barbiellini, C. Boulin, M. Hammel, G.
Franceschetti, G. Scalera McClintock, K.M. Smith), novembre ‘99 (www.wirescript.com).
M. Michelini, L. Santi, Ambienti di apprendimento per l’innovazione didattica e la formazione degli insegnanti. Il contributo dell’Unità di Ricerca in Didattica della Fisica dell’Università di Udine, in Le
Tecnologie dell’Informatica e della Comunicazione in classe: l’insegnamento scientifico, Collana piccola
scientifica n. 7, 2001.
F. Corni, M. Michelini, Tecnologia ed educazione scientifica, in Progetto Nazionale ICARO “Riflessioni e
attività per lo sviluppo del pensiero tecnologico dai tre ai quattordici anni”, M. Famiglietti e G. Vescovi
eds., IRRSAE Basilicata, Emilia Romagna, Friuli Venezia Giulia, Marche, Sicilia, 2002.
L. Benciolini, M. Michelini, A. Odorico, Formalizing thermal phenomena at 3-6 year old: action research in
a teacher training activity, in Developing Formal Thinking in Physics, Girep Book of selected papers,
Forum 2002 (ISBN: 88-8420-148-9).
A. Stefanel, C. Moschetta, M. Michelini, Cognitive Labs in an informal context to develop formal thinking
in children, in Developing Formal Thinking in Physics, Girep Book of selected papers, Forum, 2002
(ISBN: 88-8420-148-9).
M. Michelini, A. Mossenta, A. Stefanel, L’operatività per l’apprendimento nel contesto informale della
mostra GEI, Muselogia scientifica, 18/1-2, 2001 (2003) p. 94-99.
M. Michelini, La rete telematica per il personale coinvolgimento e la condivisione di una professionalità
docente capace di educare alla scienza, Form@are, 28, 2, Erickson, 2004.
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AVVENTURE
DEGLI ABITANTI DI TERMOLOGIA
CON I SENSORI TERMICI
Racconti per esplorare e interpretare
i fenomeni termici nella scuola primaria
a cura di Silvia Gigante
Amica Fisica
simpatici sensori
per divertirsi
con i fenomeni termici
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UNA PROPOSTA DI LETTERATURA DELL’INFANZIA
SUI FENOMENI TERMICI
PREMESSA
Questa sezione nasce dal desiderio di voler mettere a disposizione un percorso didattico basato
sull’attività sperimentale. È il prodotto realizzato con circa un centinaio di bambini in 4 classi di
scuola primaria e in Laboratori Cognitivi di Esplorazione Operativa (CLOE) delle manifestazioni di diffusione culturale dell’Università di Udine. Si è voluto costruire un racconto accattivante,
curioso e che motivi i bambini all’esecuzione degli esperimenti.
È il risultato degli insegnamenti appresi durante i corsi di “Preparazione di esperienze didattiche” (PED), “Didattica della fisica” e “Storia della letteratura dell’infanzia”.
La sperimentazione presentata ai bambini delle scuole elementari è voluta essere una proposta
“innovativa” e utile ai fini soprattutto dell’insegnamento dei fenomeni termici. Si compone di un
gruppo di esperimenti presentati per mezzo di strategie linguistiche, comunicative e di mediatori
iconici.
Le storia qui narrata ha la funzione di introdurre le attività sperimentali e di guidare il bambino
nella loro messa in pratica.
È stato scelto un paese fantastico, Termologia, i cui abitanti sono tutti scienziati. Ciascuno, quotidianamente, ha il compito di inventare vari oggetti. C’è chi costruisce oggetti di legno, chi stufe,
chi termometri, e così via. Ci sono poi i Supervisori, ad esempio Grande Caldo, che controllano le
invenzioni e le giudicano più o meno buone.
Attraverso le vicende degli abitanti di Termologia, il lettore ha la possibilità di riflettere su alcuni fenomeni e di osservarne l’evoluzione.
Alla fine il lettore potrà trovare una “scheda di osservazione” utile alla documentazione delle sue
esperienze.
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ESPLORAZIONE DELLA SENSAZIONE TERMICA:
OGGETTI DIVERSI PER FORMA, DIMENSIONE E MATERIALE
La giornata era calda e afosa a Termologia, paese della regione
della Fisica, nello Stato delle Scienze.
Tutti gli abitanti di Termologia sono scienziati e sono stati creati
da Grande Ricercatore per fare esperimenti e scoperte nuove.
“Aahh che caldo!” sussurrò Margherita alla sua mamma, mentre
si faceva aria con il ventaglio di carta pesta…
A Margherita piace vestire sempre di rosa, ma oggi porta una gonna nera e una camicia rossa.
Si vede che ha proprio la luna storta!
La mamma, la signora Caterina, è impiegata in una fabbrica di esperimenti, il papà, Totò, è invece il sindaco di Termologia, e lavora in un’industria di termometri.
Margherita ha due fratelli:Tom e Roger,Tom ha 3 anni e fa l’inventore di oggetti di legno, Roger
invece, ne ha 14 ed è già consigliere comunale.
Tom deve inventare almeno 2 oggetti di legno al giorno. Le sue creazioni, per volere di Grande
Ricercatore devono essere tutte, senza eccezioni, esclusivamente, di legno; mai di altri metariali.
Oggi Tom ne ha inventati ben 7: 4 in più di quanto gli sia richiesto e non sono tutti di legno! CHE
ERRORE!… sarà accaduto forse perché la sera prima, per cena, aveva mangiato cotechino, fagioli, polenta, strudel di mele e una barretta di cioccolata?… Che non avesse digerito tanto bene?
“Bene – dice la mamma a Tom – disponi sul tavolo le invenzioni di oggi, 16 marzo 2005”.
“Ecco, mamma!” risponde Tom, intimorito dal possibile
giudizio della madre che non si è accorta ancora del suo
errore! Sulla tavola Tom presenta:
un pezzo di cotone, un cubetto di legno, uno di polistirolo,
un paio di forbici d’acciaio, una gomma da cancellare, un
temperino di metallo, una biglia di vetro.
LA MAMMA: “Ma Tom, cosa ti è saltato in zucca questa
notte! Che cos’hai combinato? Questi oggetti non sono
tutti di legno! Così domani ti beccherai la punizione! Ora
chi glielo dice a Grande Caldo?”.
La punizione consiste nel giocare al gioco dell’Oca
per un intero pomeriggio insieme
ai figli di Grande Caldo… dei veri tipi antipatici!
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Grande Caldo è il
supervisore di Termologia, laureato in “Toccare e sentire” con una
tesi su “Come mettere la mano a contatto con oggetti di legno e percepire la sensazione termica”.
Din, Don, Dan!
Scoccano le 3; Grande Caldo arriva a casa del piccolo Tom per visionare gli oggetti che ha realizzato.
GRANDE CALDO: “Buon pomeriggio Tom, buon pomeriggio Carolina! Come state? Bene?
Io sto bene: per oggi ho già risolto tanti problemi e mi sento soddisfatto. Siete l’ultima visita di quest’oggi. Spero non roviniate la media dei successi ottenuti di questa splendida giornata di pioggia!”.
Tom accompagna Grande Caldo in salotto, lo fa accomodare sul divano e gli indica col dito indice le sue creazioni. Grande Caldo li guarda e afferma sbigottito:
“Ma questi oggetti non sono tutti di legno! Non sono tutti di legno! Ne hai fatti anche più del necessario, sai bene che dobbiamo essere parsimoniosi, non dobbiamo sperperare ciò di cui disponiamo!
E poi se non sono di legno non sono capace di classificarli! In vita mia ho toccato solo il legno, non
conosco altre sensazioni termiche! Sento solo il caldo e il tiepido! Come li classificherò?”.
DRIIN!
Squilla il cellulare satellitare di Grande Caldo: è Lampadina, il folletto-aiuto che interviene nei
momenti di bisogno a dare i giusti suggerimenti per risolvere i problemi.
LAMPADINA: “Carissimo Grande Caldo, ho saputo del problema: segui le indicazioni che ora ti
dirò e comunicale subito a Tom: farà lui la sperimentazione!”.
E così, Grande Caldo, ascoltando le indicazioni che gli comunica Lampadina, segue Tom nell’esecuzione dell’esperimento.
“Prova a toccare con lo stesso dito, per un momento, ciascuno degli oggetti costruiti e ordinali
in base alla tua sensazione termica, ovvero la sensazione che il tuo dito ha provato nel momento
in cui l’oggetto ha toccato.
Ordinali poi da quello sentito più freddo a quello sentito più caldo”.
Sensazione termica provata nel toccare gli oggetti
OGGETTO SENTITO
PIÙ FREDDO
OGGETTO SENTITO
PIÙ CALDO
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Nome dell’oggetto toccato
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GRANDE CALDO: “Ed ora Tom, rispondi a queste domande”:
D1 Quando hai toccato gli oggetti hai sentito diverse sensazioni termiche?
Spiega ________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
D2 Gli oggetti che hai toccato, in cosa sono uguali e in cosa sono diversi? Elenca differenze ed
uguaglianze, che riguardano ad esempio la forma, il colore, il materiale…
UGUAGLIANZE
DIFFERENZE
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
D3 Quando hai toccato gli oggetti hai provato diverse sensazioni termiche. A quali differenze ed
uguaglianze che hai indicato qui sopra pensi siano dovute?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
La mamma di Tom vuole scusarsi con Grande Caldo e gli offre un bicchiere di vino viola e una
mega fetta di torta alle castagne.
GRANDE CALDO: “MMM, che bontà questa torta, complimenti alla mamma di Tom! E che
buono il vino! È il mio preferito! Da che vitigno lo avete raccolto?”.
LA MAMMA DI TOM: ”…Grazie… grazie… la torta l’ho preparata con le mie mani questa mattina e il vino l’ho comprato nella fattoria del paese qui vicino, ad Esploropoli!”
GRANDE CALDO: “Tom, ringrazia tua mamma perché se non fosse stato per il vino buono e la
torta squisita, oggi non ti avrei proprio perdonato! È già la seconda volta in un mese che sbagli
di inventare gli oggetti di legno! Per oggi vada, ma domani… ma domani! Fai un buon lavoro!
Ora corro a Esploropoli a comprare un paio di damigiane di questo buon vino. A domani!”
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OGGETTI UGUALI NELLA FORMA E DIVERSI NEL MATERIALE
È vero, non è la prima volta che Tom sbaglia di realizzare oggetti di legno, escogitandone di altri
materiali. Infatti, anche due settimane fa, Tom aveva inventato dei bottoni di plastica e di metallo… un vero disastro per la sensazione termica di Grande Caldo, capace di sentire solo il caldo,
il calduccio e il tiepido!
Tom, triste per dover andare per l’ennesima volta a giocare coi figli di Grande Caldo, decide di
fare un pisolino sul divano del salotto. Si sdraia, chiude gli occhi, ma gli sorge una curiosità:
“Quale sensazione termica si sentirà se si toccano gli strani bottoni che ho inventato?
Bottone n° 1: legno
Bottone n° 2: metallo
Bottone n° 3: metallo e plastica
Bottone n° 4: plastica
PREVISIONE
…Tom allora si alza dal divano, guarda gli oggetti costruiti per errore due settimane prima e
prova ad ordinarli in base alla sensazione termica che sentirebbe se li potesse toccare…
Numero del bottone
bottone che penso
di sentire più freddo
bottone che penso
di sentire più caldo
VERIFICA
Ora invece, Tom tocca con lo stesso dito i bottoni per qualche secondo.
Li ordina in base alla sensazione termica che ha provato quando li ha toccati. Li classifica da
quello sentito più freddo a quello sentito più caldo.
V1
Numero del bottone
bottone sentito
più freddo
bottone sentito
più caldo
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OGGETTI DI MASSA CRESCENTE
Per esporre il problema ai cittadini di Termologia e scusarsi delle brutte figure fatte con Grande
Caldo, Roger, il fratello maggiore di Tom, organizza una riunione in comune dove invita tutte le
autorità per decidere come sentire anche ciò che Grande Caldo non è in grado di percepire con
la sua sensazione termica… sarà forse il caso di trovare qualcuno che lo sappia fare!
ROGER: “Signori e signore, consiglieri e consigliere, ragazzi e ragazze, bambini e bambine, siamo
qui riuniti oggi, 17 marzo 2005, ore 10:00, per decidere quali sono le sensazioni termiche che si
percepiscono toccando oggetti di materiale diverso dal legno. Vi spiego i motivi per cui vi ho oggi
convocati…”.
…e così racconta ai cittadini di Termolgia ciò che è accaduto ma… non appena comincia il suo
discorso… sigh, sigh, sigh!…
”Chi è che piange?” esclama Roger sbigottito!
Dall’angolo destro della stanza proviene un gemito: è Massaio il fabbricante di masse che piange!
Roger esclama: “Massaio, cosa succede? Perché piangi?”.
MASSAIO: “Sigh, sigh, sigh... ieri mi è successa un cosa incredibile: mentre costruivo le mie solite masse, ho deciso di farle a forma di bottone, ma ho sbagliato taratura e ne ho costruite tre
diverse, una più grande dell’altra. Hai capito? Ho costruito delle masse crescenti!
Erano le ultime, avevo sonno e ho sbagliato! Aiutoooo! Chi lo dice a Grande Massaio adesso?”
Grande Massaio è uno scienziato che valuta le masse costruite da Massaio
verificando che esse siano tutte uguali.
Per chi non lo sapesse, la massa si misura con la bilancia a bracci uguali o mediante la misura
del peso con la bilancia del droghiere, perché nello stesso punto sulla terra tutti i pesi sono proporzionali alla massa.
Scoccano le ore 10:30, si apre la porta rossa dell’aula magna del municipio, si intravede un
fascio di luce ed entra…
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...Grande Massaio:
“Salve a tutti, come state? Tutto bene? Per quale motivo mi avete disturbato? Cos’era questo
brusio di fondo che ho sentito nel percorrere il lungo corridoio rosso?”.
Roger racconta l’accaduto a Grande Massaio il quale vuole vedere e toccare con mano le masse
crescenti costruite da Massaio.
Le tocca e si accorge che la seconda è di massa doppia della prima, la terza di massa tripla della
prima.
Il Grande Massaio si infuria e chiama Toccatore per capire quali sensazioni termiche si provano
nel toccare le tre masse crescenti.
PREVISIONE
1
2
3
Toccatore invita tutti i cittadini di Termologia a fare una previsione:
“Immaginate di toccare i bottoni, quali sensazioni termiche pensate di sentire?”.
❑ uguale per tutti i bottoni
❑ diversa per tutti i bottoni
VERIFICA
“Ora toccateli per davvero e ditemi qualè la sensazione termica che percepite con il vostro dito.
Ordinate per sensazione termica i bottoni partendo da quello sentito più freddo a quello sentito
più caldo”.
V2
Numero del bottone
bottone sentito
più freddo
bottone sentito
più caldo
Toccatore invita tutti i cittadini a riflettere sull’attività che hanno fatto:
“Finora abbiamo ordinato i bottoni in base alla sensazione termica che il nostro dito ha percepito quando li ha toccati.
Ora usiamo uno strumento: il sensore che, toccando ogni bottone, ci fa conoscere la sua temperatura.
Il sensore è un termometro un po’ speciale. È un’estensione dei nostri sensi che però non ci informa sulla sensazione termica, ma ci informa sulla misura della temperatura di un oggetto. Il sensore è uno strumento che non si fatica ad imparare ad usare, perché è sufficiente collegarlo ad
un computer, metterlo in contatto con l’oggetto di cui si vuole misurare la temperatura e guardare lo schermo del calcolatore!”.
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Toccatore interpella il sindaco Totò, che lavora nella Fabbrica di Termometri e gli chiede di portare – immediatamente! – dei sensori per misurare la Temperatura degli oggetti inventati per
errore da Tom e da Massaio.
la Temperatura è una simpatica signorina, di mezza età,
ma ancora molto precisa e flessibile
che veste quasi sempre abiti blu o rosa e si adatta a tutti i climi.
Lei ci informa di quanto un corpo è caldo.
I sensori sono invece degli speciali termometri, lunghi e neri,
in grado di darci
per oggetti o sostanze liquide
le informazioni di Temperatura!
Toccatore: “Misuriamo la temperatura dei bottoni costruiti per sbaglio da Tom. Poniamo un sensore termometro a contatto con i bottoni”.
• BOTTONI DI MATERIALI DIVERSI
V3 la temperatura misurata dal sensore in contatto con bottoni di materiali diversi è:
❑ uguale per tutti i bottoni
❑ diversa per tutti i bottoni
Misuriamo la temperatura dei bottoni “diversi nella massa” costruiti per sbaglio da Massaio,
ripetendo l’esplorazione con il termometro
• BOTTONI DI MASSA CRESCENTE
V4 la temperatura misurata dal sensore in contatto con bottoni di masse diverse è:
❑ uguale per tutti i bottoni
❑ diversa per tutti i bottoni
V5 CONCLUSIONE: la temperatura dei bottoni che per comodità abbiamo appoggiato sul tavolo della stanza è .....................................................
Temperatore, stretto collaboratore di Toccatore, nonché amico del sindaco, giunge al consiglio
comunale insieme al Sindaco Totò e porta con sé, oltre ai termometri usati poco fa, anche un
grandissimo libro intitolato “Sentire e Misurare” del quale apre la 500esima pagina e legge:
“La sensazione termica prodotta dal toccare oggetti diversi posti sul tavolo è diversa a seconda
del materiale che compone gli stessi.
Oggetti metallici sono sentiti da tutti più freddi di oggetti in legno e in polistirolo e questo ci garantisce che l'informazione prodotta dalla sensazione termica è affidabile anche se diverse persone sentono leggere differenze di sensazione, le persone hanno sensibilità diversa, ma non di molto.
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Oggetti dello stesso materiale posti sul tavolo sono sentiti più freddi se hanno una massa maggiore: la sensazione termica dipende dalla massa che costituisce l'oggetto, oltre che dal materiale. La temperatura può essere misurata dai termometri: i sensori termici sono dei termometri che vengono portati a contatto con gli oggetti per poter misurare la loro temperatura.
La temperatura degli oggetti posti da lungo tempo sul tavolo è la medesima, qualsiasi sia il
materiale che li compone: metallo, legno o polistirolo. Una tazzina di caffè caldo lasciata sul
tavolo per molto tempo giunge alla stessa temperatura del tavolo.
Se esploriamo la sensazione di oggetti diversi posti sul tavolo, otteniamo informazioni diverse:
sensazioni diverse a seconda del materiale che compone gli oggetti e di quanto grande è la loro
massa. Se misuriamo la loro temperatura è sempre la stessa, perché se il sensore resta a contatto con l’oggetto e la temperatura non cambia, vi è l’equilibrio termico: sono nella stessa condizione termica.
La temperatura dei sensori può essere visualizzata sullo schermo del computer nel tempo
mediante un grafico: quando il valore della temperatura è costante possiamo dire che il sensore
misura la temperatura dell’oggetto che tocca. Ci accorgiamo che dobbiamo attendere un lasso
di tempo dopo che abbiamo messo in contatto i sensori con l’oggetto per ottenere la misura della
sua temperatura. La misura di temperatura dell'oggetto considerato si ottiene quando la temperatura del sensore a contatto con esso resta sempre la stessa.
Per misurare la temperatura di un oggetto sappiamo, quindi, che dobbiamo:
1. mettere a contatto il sensore con l’oggetto (interazione termica),
2. attendere un lasso di tempo perché si possa raggiungere l'equilibrio termico,
3. leggere e vedere la temperatura raggiunta dopo questo periodo di tempo.
La sensazione termica, oltre che dal materiale e dalla massa di un oggetto, dipende dalla sensazione termica precedentemente provata. Ad esempio, un dito che è stato nell'acqua fredda
sente calda l’acqua che era sul tavolo (a temperatura ambiente), mentre sente fredda la stessa
acqua, se è stato precedentemente in acqua calda.
Il dito rileva perciò una sensazione termica diversa per la stessa acqua posta sul tavolo, perché la
sensazione termica dà informazioni sull’interazione termica tra il dito e ciò che tocca; ci dà informazione su come avviene lo scambio termico e non sulla temperatura; mentre il termometro rileva
la stessa temperatura dell'acqua sul tavolo, sia che provenga dall'acqua calda che da quella fredda.
Il modo in cui cambia la temperatura quando cambia l'ambiente con cui si interagisce termicamente, corrisponde alla sensazione termica.
La sensazione termica ci dà perciò un'informazione legata al modo in cui cambia la temperatura, mentre il termometro e i sensori ci danno un'informazione legata alla temperatura, quando
c'è l'equilibrio termico (cioè la temperatura resta costante nel tempo)”.
Dopo aver letto l’ultima riga della 500esima pagina del mega volume,Temperatore chiude il libro,
si copre il volto col suo nero mantello e si dirige a passi felpati verso l’uscita del comune di
Termologia.
Non appena la porta si chiude, dalle teste di tutti i consiglieri sbucano tante
lampadine,
simbolo della loro avvenuta comprensione verso i fenomeni letti da Temperatore.
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TEMPERATURA DI OGGETTI POSTI IN AMBIENTI DIVERSI
La riunione si scioglie e tutti i cittadini tornano a casa più felici e soddisfatti.
…Tutti tranne Sferaio, costruttore di sfere di metallo tutte uguali: nella massa, nella forma, nella
dimensione, nel materiale e nel colore. Ne costruisce 3 al giorno.
Il giorno prima, infatti, a Sferaio è successa una strana cosa…
Sua moglie, Stufetta, costruttrice di stufe, ha messo tre delle sfere costruite da Sferaio in tre differenti posti:
• una sfera su uno dei caloriferi da lei creati,
• una sfera l’ha dimenticata sul tavolo,
• una sfera è stata nascosta dal figlioletto, Frigello, costruttore di frigoriferi.
Le tre sferette sono rimaste nei 3 luoghi per diverso tempo e, quando Stufetta le ha poi raccolte,
al tatto le ha sentite tutte diverse… ma come? Chissà?!?
Stufetta non è stata in grado di spiegarlo perché tutto ciò… è accaduto in un sogno e quando si
è svegliata… le tre sfere non c’erano più! Ovvio: era un sogno!
Ora, l’unico pensiero di Stufetta è:
“Qual è la temperatura delle tre sferette?... Ah, se potessi usare i sensori!”.
HIT
HOT
HAT
“Siamo HIT, HOT e HAT, 3 sferette di metallo.
Ci piace stare in tanti ambienti diversi,
è l’avventura,
per cambiare la nostra temperatura.
Metti HIT sul tavolo, HOT nel frigo
e HAT sul termosifone.
La nostra temperatura
come cambierà secondo la tua impressione?”
La notte seguente, Stufetta sognò Lampadina che, come sempre, le suggerì le giuste mosse da fare:
PREVISIONE
“Prima di tutto devi fare una previsione:
come sarà la temperatura delle tre sferette di metallo?”.
• la temperatura di Hit è più alta o bassa di quella di Hot? _____________________________
• la temperatura di Hot è più alta o bassa di quella di Hat? _____________________________
• la temperatura di Hat è più alta o più bassa di quella di Hit? __________________________
VERIFICA
“Ora misuri la temperatura delle tre sferette. Per farlo userai il termometro!
Misura la temperatura di Hit che è stata messa sul tavolo, poi quella di Hot che è stata riposta
nel frigo infine quella di Hat che è stata appoggiata sul termosifone”.
V6
• la temperatura di Hit è di .........
• la temperatura di Hot è di .........
• la temperatura di Hat è di .........
Tra le tue previsioni e le temperature rilevate ci sono delle differenze?
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EVOLUZIONE TEMPORALE DELLA TEMPERATURA DEL SENSORE
Stufetta, contenta di aver compreso che la temperatura è una grandezza di stato che dipende da
dove l’oggetto si trova, il giorno dopo si sveglia felice.
Mentre prepara il pranzo, Stufetta si ricorda che un giorno di una mattina
d’estate, in cui il sole scaldava come non mai e gli uccellini svolazzavano a
festa, era venuto a trovarla Misurello, un pazzo sensore che misura la
Temperatura degli oggetti che tocca.
Misurello viaggia sempre con il suo migliore amico, un piccolo computer portatile che sul monitor mostra la Temperatura che Misurello rileva.
Quel giorno, appena Misurello arrivò, Stufetta lo fece accomodare sul tavolo di casa, parlarono del più e del meno, bevvero il the e si salutarono stringendosi la mano… Stufetta
notò una cosa strana: la Temperatura che Misurello registrò
quando lo tenne stretto nella mano cambiò…
Nel 1986 nasce Misurello, il sensore pazzerello che, essendo
nero, lungo e sottile, assomiglia ad un serpentello.
Misurello, toccando gli oggetti, la loro temperatura può misurare e si diverte molto a farlo perché così può incontrare tanti nuovi amici.
Se la temperatura vogliamo guardare, basta ad un computer Misurello collegare.
“Ciao, sono Misurello.
Sul tavolo misuro la temperatura
del tavolo.
Se mi stringi nella tua mano
come cambierà la temperatura
che misuro?”.
Dopo essersi ricordata di uno strano episodio, Stufetta si è seduta per pensare all’evoluzione temporale della temperatura di Misurello.
“Se prendessi e tenessi in mano Misurello, come evolverebbe nel tempo la temperatura da lui rilevata?“
Le risposte si possono rappresentare graficamente, sapendo che:
sull’asse verticale
registri i gradi centigradi,
quindi la TEMPERATURA
sull’asse orizzontale
registri i secondi, quindi il TEMPO
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T
T
T
t
t
1) se disegni un tracciato “in salita”
significa che la temperatura aumenta
t
2) se lo disegni “in discesa” significa 3) se fai così significa che la
temperatura rimane costante
che la temperatura diminuisce
PREVISIONE
Disegna qui la tua previsione
sull’evoluzione temporale della temperatura
rilevata da Misurello!
Temperatura
tempo
OSSERVAZIONE
Ora Misurello al computer collego e la temperatura rilevo:
prendo e stringo tra le mie mani Misurello ed osservo
come cambia la temperatura che rileva.
Temperatura
Poi lo disegno in questo grafico!
(°C)
G1
Descrivi come cambia
la temperatura nel tempo
da quando prendi in mano Misurello
tempo
Felice e soddisfatta della sua ultima scoperta, Stufetta la scrive sul suo quaderno personale col
titolo di: Evoluzione temporale del sensore preso in mano.
VERIFICA
Mi sono fatta delle idee in merito alle differenze tra quello che può sentire il mio dito (senso del
tatto) e ciò che rileva il sensore.
V7 So che il dito sente….......................................
V8 So che il sensore misura…............................
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MASSE D’ACQUA UGUALI
Stufetta corre subito dal sindaco del paese,Totò, per raccontargli la sua ultima scoperta.Totò poi
scriverà le ultime scoperte su “Scopertopoli”: il libro delle scoperte degli abitanti di Termologia.
Totò apre il libro e, prima di scrivere l’ultima scoperta, chiede a Stufetta di leggere le ultime due,
perché non se le ricordava…
(La moglie del sindaco, Carolina, già da un po’ suggerisce al marito di mangiare più pesce – che
contiene fosforo, utile alla memoria – perché si è resa conto che Totò si dimentica spesso le
cose)…
Torniamo alle due ultime scoperte fatte dagli scienziati di Termologia.
La prima inizia in questo modo:
“Due masse uguali d’acqua a temperature differenti, messe ad interagire termicamente… a contatto tra loro...”
…la lettura di Stufetta si interrompe… la pagina del libro ha un buco… è
rotta!
Gli occhi di Totò si alzano verso Stufetta, poi verso la pagina del libro e si riempiono di fiamme
luccicanti… è furioso!
“Chi è stato? Chi ha rotto la pagina del libro? Voglio assolutamente che il colpevole venga trovato! Stufetta, telefona
subito alla Polizia!” urla Totò.
STUFETTA: “Sì, sì, sindaco, lo farò subito”.
”Qui parla il Commissario Rex, chi mi vuole?”.
STUFETTA: “Salve, sono la signora Stufetta, chiamo per
avvisare che una pagina del libo “Scopertopoli” è stata rotta.
Il sindaco vuole trovare il colpevole”.
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IL COMMISSARIO REX: “Bene, manderò subito una pattuglia ad ispezionare
Termologia”
Due giorni dopo, il Commissario Rex bussa alla porta del comune, il sindaco apre e un sorriso illumina la sua grande faccia: il pezzo di pagina mancante è stato trovato!
Totò ricompensa il Commissario Rex regalandogli un termometro rosso e giallo, appena costruito.
Felice di aver recuperato la pagina mancante, Totò chiude in fretta la porta, si mette a sedere
sulla sua poltrona preferita, accende la luce a forma di termometro e apre “Scopertopoli”,
andando di corsa a pagina 189 per unire i due pezzi di carta che, come per magia, si incollano al
solo contatto!
Finalmente il sindaco di Termologia può leggere le ultime scoperte!
Il nostro amico Gigi, uno scienziato che abbiamo catturato, Cicci e Pucci ci ha presentato:
due contenitori con uguali masse d’acqua (100g), ma a temperature diverse.
100 g
100 g
T = 60°C
T = 20°C
Cicci, il contenitore con l’acqua a temperatura maggiore (60°C) viene immerso dentro Pucci, il
contenitore con l’acqua a temperatura inferiore (20°C).
Gigi vuole sapere qual è l’evoluzione temporale della temperatura di Misurello e di Temperella
(Temperella è la sorella di Misurello: anche lei sensore).
Misurello
Temperella
In questo grafico faccio la mia PREVISIONE, prima di eseguire l’esperimento!
Temperatura
tempo
Gigi avvia la misura dei due sensori che sono già immersi nei due contenitori. Vuole rilevare la
temperatura delle due masse d’acqua e osservarne l’evoluzione temporale.
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In questo grafico rappresento l’ OSSERVAZIONE:
Temperatura
(°C)
G2
“Cosa rileveranno Misurello e Temperella
se immergiamo Cicci (100 g d’acqua, a 60°C)
in Pucci (100 g d’acqua a 20°C)”?
tempo
Tra il grafico di previsione e quello di osservazione ci sono delle analogie e/o delle differenze?
ANALOGIE
DIFFERENZE
MASSE D’ACQUA DIVERSE
Cicci e Pucci ora contengono masse d’acqua diverse che misurano temperature differenti:
Cicci: 100 g d’acqua a circa 71°C
Temperella
Misurello
Pucci: 200 g d’acqua a circa 24°C
Cicci, il contenitore con acqua a temperatura superiore, viene immerso in Pucci, il contenitore con
acqua a temperatura inferiore.
Misurello e Temperella si immergono nell’acqua.
Come evolverà la temperatura ancora non lo sanno.
In questo grafico disegno la mia PREVISIONE:
Temperatura (°C)
tempo
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Gigi avvia la misura della temperatura dei due sensori che sono già immersi nei due contenitori.
Vuole rilevare la temperatura delle due masse d’acqua e osservarne l’evoluzione temporale.
In questo grafico rappresento l’OSSERVAZIONE:
Temperatura
G3
“Cosa rileveranno Misurello e Temperella
se immergiamo Cicci (100 g d’acqua, a 71°C)
in Pucci (200 g d’acqua a 24°C)”?
tempo
Gigi controlla se i due grafici, di previsione e di osservazione, mostrano delle analogie e/o delle
differenze.
ANALOGIE
DIFFERENZE
Dopo aver eseguito i due esperimenti, Gigi si è annotato delle riflessioni:
• mi sono fatto delle idee sull’interazione termica di masse d’acqua uguali e sull’interazione termica di masse d’acqua diverse,
• l’interazione termica porta tutte le masse d’acqua ad una comune temperatura di equilibrio,
• la temperatura iniziale di ciascuna massa d’acqua è determinante per il raggiungimento della
temperatura di equilibrio finale,
• nell’interazione termica di masse d’acqua è molto importante anche il ruolo della massa, perché anche da essa dipende il valore della temperatura finale.
VERIFICA
V9 Quando ho misurato col sensore la temperatura di equilibrio di due masse d’acqua uguali, ho
visto che la temperatura finale rispetto alle due temperature di partenza è ____________________
V10 Quando ho misurato col sensore la temperatura di equilibrio di due masse d’acqua diverse
ho visto che la temperatura finale è più vicina alla temperatura della massa ________________
L’interazione termica è quell’azione che porta 2 oggetti, 2 corpi o, detto in parole da fisici, 2 sistemi, a mettersi d’accordo sullo stato termico finale. Durante il periodo dell’interazione termica, il
corpo più caldo scalda quello più freddo e lui si raffredda, finché i 2 oggetti, corpi o sistemi, raggiungono la stessa temperatura.
Arriva dicembre e tanta soffice e bianca neve... imbianca meravigliosamente tutto il paesaggio di
Termologia.
Si avvicina anche il Natale e la famiglia del sindaco invita a cena tutte le famiglie del paese per
festeggiare le festività ed aspettare Babbo Natale.
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Il sindaco promette una cena da leccarsi i baffi e vino a volontà. In cambio chiede agli ospiti tante
scoperte nuove ed esperimenti divertenti da provare tutti insieme, dopo cena.
Lasagne, gnocchi, prosciutto, involtini, patate, carote, bistecche, purè, tagliolini, arrosto, insalata,
pomodori gratinati; sorbetto e panettone.
Ecco il momento del caffè e del torrone; la cena, finalmente, si è conclusa!
Tutti gli ospiti si riuniscono nel mega salone per gustare le grappe e i digestivi analcolici (per i
bambini!).
C’è chi beve l’ultimo bicchiere e chi mangia l’ultimo mandarino; arriva così il momento di provare gli esperimenti e le scoperte nuove.
Le mogli sparecchiano la lunga tavola imbandita a festa mentre i mariti e i figli recuperano tutti
gli oggetti e gli strumenti necessari per l’esecuzione degli esperimenti.
Il sindaco apre “Scopertopoli” per scrivervi subito le scoperte che, da lì a poco, verranno fatte!
La casa è tutta un fermento!
RISCALDAMENTO DI MASSE D’ACQUA
Acquolina, figlia di Massaio, costruttore di masse, dal suo zaino estrae 3 contenitori (Sissi, Cicci
e Pucci) e chiede a Stufetta l’ultima sua invenzione: un fornello elettrico regolabile con manopola (Scalderello). Acquolina e Stufetta riempiono i 3 contenitori con dell’acqua: tutti gli occhi
degli ospiti sono incollati sui tre contenitori e sulle mani delle due donne, che si preparano a svolgere l’esperimento.
Da un bambino viene notata una cosa strana: le quantità d’acqua versate nei 3 contenitori sono
tutte diverse.
Acquolina e Stufetta appoggiano i 3 contenitori sul fornello e lo accendono: vogliono scoprire se
la velocità con cui l’acqua si riscalda dipende dalla sua massa.
Inizia Acquolina:
“Appoggiamo Sissi, Cicci e Pucci sul fornello Scalderello che, una volta acceso, scalderà le 3
masse d’acqua per circa 15 minuti”
Sissi contiene 200 g d’acqua
Cicci contiene 300 g d’acqua
Pucci contiene 400 g d’acqua
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PREVISIONE
I 3 sensori sono ora scollegati, ma lo stesso prevediamo come le temperature delle tre masse
d’acqua evolveranno nel tempo.
“Cosa ci mostreranno i 3 sensori
immersi nei 3 contenitori d’acqua
e messi sul fornello?
Disegna la tua previsione”
Temperatura
tempo
Ora accendiamo 3 sensori: Spilunghello, Temperello e Misurello (Spilunghello è il cugino degli
altri due: anche lui esperto sensore!) Immergiamoli nei 3 contenitori che stanno sul fornello!
Spilunghello è in Sissi, Temperello è in Cicci, Misurello è in Pucci.
OSSERVAZIONE
Disegnamo il grafico relativo all’evoluzione temporale della temperatura di Sissi, Cicci e Pucci.
Temperatura
G4
“Cosa rilevano i 3 sensori immersi
nei 3 contenitori d’acqua
e messi sul fornello?”
tempo
Stufetta prosegue:
“Cari amici, se non siete troppo pasciuti per l’abbondante cena, provate a riflettere su questa
domanda:
Ci sono delle analogie e/o delle differenze tra il grafico di previsione e quello di osservazione?”.
ANALOGIE
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
DIFFERENZE
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
VERIFICA
“Cari cittadini di Termologia, stasera ci siamo fatti delle idee sul riscaldamento di masse d’acqua
diverse scaldate sul fornello”. Abbiamo visto che le temperature delle 3 masse d’acqua sono:
V11
❑ Tutte uguali
❑ Tutte diverse
La massa d’acqua influisce sulla velocità con cui l’acqua si riscalda, ma in ogni
caso l’acqua raggiunge il punto di ebollizione. L’acqua di massa minore raggiungerà la temperatura di ebollizione in meno tempo rispetto all’acqua di massa maggiore, ma entrambe bolliranno.
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LA CONDUCIBILITÁ TERMICA
È il turno di Cubetta, moglie di Massaio, costruttrice di uguali cubetti di alluminio. Ne costruisce
3 al giorno. Ha portato con sé la sua bacchetta magica con cui fa comparire due fogli di uguale
spessore, uno di alluminio, l’altro di carta.
Cubetta chiede aiuto a Stufetta per iniziare l’esperimento.
Cubetta: “Giochiamo con Tati, Teti e Titi, 3 cubetti d’alluminio con in testa un forellino. Guardate
bene: Titi e Tati sul banco vengono lasciati, Teti invece viene posto in un recipiente e riscaldato a
bagno maria”.
Raggiunta la temperatura desiderata, Teti viene tolto dal contenitore e messo a contatto con gli
altri 2 cubetti.
Teti, caldo, viene messo in mezzo a Tati e Titi, che sono a temperatura ambiente. Vengono inseriti un foglio d’alluminio tra Teti e Tati e uno di carta tra Teti e Titi.
alluminio
carta
Teti scalda Tati e Titi attraverso il foglio di alluminio e quello di carta.
Se nei fori di Tati e di Titi inseriamo Misurello e Temperella, che cosa ci mostreranno?
Presentate la vostra PREVISIONE!
“Rappresenta in questo grafico
Temperatura
quella che per te sarà l’evoluzione temporale
della temperatura relativa ai 3 sensori”
tempo
Finora il computer era spento, ma ora lo accendiamo. Inseriamo nei fori i due sensori ed osserviamo la temperatura che rilevano: OSSERVAZIONE
Temperatura
G5
“Ora sul serio si fà:
la misura della temperatura abbiamo rilevato,
ora mostrami il risultato!”
tempo
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“Cari amici, confrontando il grafico di previsione con quello di osservazione, ci sono delle analogie e/o delle differenze?”
ANALOGIE
DIFFERENZE
VERIFICA
V12 A cos’è dovuta la diversa evoluzione temporale della temperatura rilevata dai sensori inseriti in Tati e Titi?” ________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
“Cari amici, vi ringrazio per aver seguito l’esperimento che ho eseguito! – esclama Cubetta –
domani lo scriveremo su “Scopertopoli”.
Stasera ci siamo fatti delle idee sul concetto di conducibilità termica di un materiale: la capacità di far riscaldare più o meno rapidamente un oggetto da parte di un altro.
Un materiale che ha una grande conducibilità termica viene chiamato conduttore termico, un
materiale che ha una piccola conducibilità si chiama isolante termico”
V13 La carta è un materiale ___________________
V14 L’alluminio è un materiale _________________
Se ci pensate bene, d’inverno ci vestiamo con vestiti di…? Di lana vero? E sì, proprio così.
Indossiamo abiti di lana, perché è un materiale che si comporta come la carta fra i cubetti:
non lascia che noi riscaldiamo l’ambiente. Con la lana il nostro corpo rimane al caldo, perché essa ha la capacità di far riscaldare l’esterno del nostro corpo molto lentamente.
Sapendo questo, sareste in grado di dire perché d’estate ci vestiamo con abiti di cotone?
La serata si conclude felicemente e gli scienziati di Termologia rientrano nella loro case, soddisfatti della cena e delle scoperte fatte.
Il giorno dopo, quando Totò si sveglia e vede la soffice neve candida,
corre in camera di Tom per proporgli di fare un bel giro in slitta!
Papà e figlio si vestono, fanno colazione e salgono sulla cima più alta
di Termologia, ruzzolando sulle valli innevate…
…Come si divertono!
Nel frattempo, Margherita e Carolina preparano un succulento dolce al gelato, usando come principale ingrediente… la neve! Che idea strana!
Margherita e la mamma escono di casa per fare scorta di neve e la raccolgono con le mani.
Rientrano in casa per depositare nella terrina la neve raccolta, ma… la neve non c’è più! Cos’è
successo?
Un certo Lubrano esclamerebbe: “Una domanda nasce spontanea… ma con il riscaldamento l’unica cosa che cambia è la temperatura (che aumenta)!”.
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IL GHIACCIO FONDE
Margherita e Carolina aprono velocemente il prontuario “Ciò che va saputo in caso d’emergenza” che tutti i cittadini di Termologia possiedono.
Mamma e figlia cercano l’esperimento che spieghi il fenomeno da loro appena osservato…
Trovato: il ghiaccio fonde!
Leggono:
“Ciao!
Mi chiamo Artura, sono un contenitore con dell’acqua
e vorrei che mi mettessi nel congelatore”.
Artura nel congelatore fanno andare,
così l’acqua, ghiaccio, diventerà!
Come diventerà il ghiaccio tra mezz’ora? FANNE UN DISEGNO!
Artura è uscita dal congelatore. È sul tavolo.
Ogni 5 minuti ripeti la misura della temperatura del ghiaccio
• all’inizio la temperatura del ghiaccio è uguale a: _____________________________________
• dopo 10 minuti la temperatura del ghiaccio è uguale a: _______________________________
• dopo 20 minuti la temperatura del ghiaccio è uguale a: _______________________________
• dopo 30 minuti la temperatura del ghiaccio è uguale a: _______________________________
VERIFICA
V15 Cosa è successo al ghiaccio? __________________________________________________
_______________________________________________________________________________
V16 Come è cambiata la temperatura misurata dal sensore quando:
1. il ghiaccio è stato appena tolto dal congelatore? _____________________________________
2. il ghiaccio sta fondendo? ________________________________________________________
3. il ghiaccio è completamente fuso? _________________________________________________
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In fondo alla pagina del prontuario c’è uno spazio per i bambini nel quale essi possono disegnare le 3 fasi principali del processo di fusione del ghiaccio.
FASE 1
FASE 2
FASE 3
Margherita e la mamma decidono di porre rimedio alla torta che non si può più cucinare, preparando un the caldo. Mentre si apprestano a farlo, intonano una simpatica canzoncina natalizia:
I wish you a merry Christmas,
I wish you a merry Christmas,
I wish you a merry Christmas
and happy new year!
BRRRRRRRR!
MRRRRRRRRR!
FRRRRRRRRRRRR!
Che rumore strano e fastidioso! È quello degli spargisale che corrono sulle strade ghiacciate.
Ma perché si sparge il sale sulle strade imbiancate?
FONDERE A BASSE TEMPERATURE
Su questo cubetto di ghiaccio che chiamiamo Daccio,
spargi del sale grosso da cucina.
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Cosa accadrà al cubetto di ghiaccio?
PREVISIONE
Illustra con un disegno cosa ti aspetti che accada.
VERIFICA
V17 Ora spargiamo il sale sul cubetto!
Che cosa si osserva?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Grazie a Daccio, ci siamo fatti delle idee sul modo in cui possiamo far trasformare l’acqua in
ghiaccio e su come il ghiaccio si trasforma in acqua.
Abbiamo capito che la temperatura dell’acqua e quella dell’acqua messa nel congelatore e diventata ghiaccio sono diverse.
V18 L’acqua a temperatura ambiente è solida o liquida? _______________________________
V19 L’acqua messa nel congelatore diventa _________________________________________
V20 Il ghiaccio è solido o liquido? _________________________________________________
V21 Il ghiaccio ha una temperatura diversa da quella dell’acqua: maggiore o minore? _______
_______________________________________________________________________________
NELLA “TRANSIZIONE DI FASE”, CIOÈ QUANDO IL GHIACCIO STA FONDENDO, L’ACQUA E IL GHIACCIO SI TROVANO ALLA STESSA TEMPERATURA, OVVERO A ZERO
GRADI CENTIGRADI.
ACQUA E GHIACCIO HANNO TEMPERATURE DIVERSE SE SI HA LA STESSA PRESSIONE E SE NON SI È IN SITUAZIONI DI EQUILIBRIO TERMICO COME QUANDO SI È
NELLA TRANSIZIONE DI FASE.
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L’ACQUA CHE BOLLE
Finalmente anche quel fastidioso rumore svanisce; Margherita e Carolina preparano il the: versano l’acqua nel pentolino, lo appoggiano sul fornello, affettano il limone, preparano lo zucchero,
tolgono dalla scatola le bustine di the profumato alla pesca e preparano le tazze.
Margherita, guardando l’acqua che si sta scaldando sul fornello, chiede alla mamma:
“A che temperatura bolle l’acqua, mamma?”.
La mamma, desiderosa anche lei di conoscere la temperatura di ebollizione dell’acqua, si prepara a fare un bell’esperimento!
(In questa fase dell’esperimento la manopola del fornello è girata sul numero 3)
“Forza Margherita: immergiamo nell’acqua un sensore ed aspettiamo
che l’acqua cominci a bollire!”.
Quanto misura la temperatura dell’acqua che sta bollendo?
PREVISIONE
Temperatura = _____ °C
Ora facciamo la prova: l’acqua sta bollendo, quindi possiamo rilevare la temperatura dell’acqua.
VERIFICA
V22 L’acqua bolle a: _____ °C
EBOLLIZIONE DELL’ACQUA
Totò e il piccolo Tom rientrano a casa e, con loro, anche Roger, il piccolo consigliere comunale.
Tutti sono infreddoliti e vogliono riscaldarsi… BRRR!
Si avvicinano alla stufa, strofinano le mani una contro l’altra per riscaldarle, si abbracciano uno
con l’altro per scaldare anche i loro esili corpicini… più di ogni altra cosa desiderano bere un
buon the caldo.
Tom, il piccolo scienziato, aumenta la fiamma del fornello, convinto che così l’acqua si scaldi
prima… e diventi sempre più calda...
Guarda dentro il pentolino e chiede al fratello maggiore:
“So che l’acqua bolle a circa 100°C. Aumentando il ritmo di riscaldamento dell’acqua, cambia
la sua temperatura di ebollizione?”
PREVISIONE
La temperatura di ebollizione dell’acqua
❏ aumenta ❏ diminuisce ❏ rimane la stessa
Roger non lo sa, così telefona a Misurello, chiedendogli di venire a casa loro.
Glin Glon, Glin Glon!
“Misurello è già arrivato, presto fatelo entrare!” esclama Tom.
MISURELLO: “Buon Natale a tutti voi, famiglia del sindaco di Termologia!
Cosa posso fare per voi?”.
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TOM: “L’acqua nel pentolino bolliva. Ho poi aumentato il riscaldamento, girando la manopola del
fornello da 3 a 6.
Voglio sapere se la temperatura dell’acqua è cambiata. Immergiti nel pentolino
e fammelo vedere, dopo ti puoi sedere e bere un buon the, insieme a noi!
Forza Misurello, immergiti!”.
Dopo aver aumentato il ritmo di riscaldamento,
la temperatura dell’acqua è cambiata?
OSSERVAZIONE
Temperatura
G6
Come cambia la temperatura
dell’acqua aumentando
il ritmo di riscaldamento?
tempo
Misurello, una volta uscito dal pentolino, si rivolge a Tom:
“Ti sei fatto delle idee su quello che accade alla temperatura dell’acqua se viene messa a scaldare su un fornello acceso. La sua temperatura aumenta”.
VERIFICA
V23 La temperatura dell’acqua che bolle è di circa ____ °C
V24 Se si aumenta il ritmo di riscaldamento del fornello, la temperatura dell’acqua cosa fa?
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Disegna qui sotto gli elementi che caratterizzano la fase in cui l’acqua è calda (e magari fumante) e in cui l’acqua bolle.
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QUANDO L’ACQUA È CALDA
QUANDO L’ACQUA BOLLE
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…prova anche tu, caro lettore, a mettere in pratica gli esperimenti degli scienziati di Termologia!
Procurati un quaderno ad anelli e usalo per raccogliere e documentare le tue esperienze, registrando le osservazioni e ciò che hai imparato ogni volta. La prima pagina sarà la copertina, con
il titolo, il tuo nome e un disegno divertente. Usa le pagine successive come schede, dove trascrivere i vari esperimenti. Adopera una pagina nuova per ogni esperimento e ricopia su ognuna lo
schema illustrato nella pagina seguente.
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SCHEDA DI OSSERVAZIONE
Titolo dell’esperimento ..........................................................................................................................................................
Data ...................................... Ora ........................ Durata ...................................................................................................
Luogo
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Elenco dei materiali con misure, caratteristiche e quantità
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Elenco strumenti
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Sequenza delle azioni
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Osservazioni
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Risultati
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Conclusioni
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Difficoltà incontrate
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Eventuali sorprese
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Conclusioni generali
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RISPOSTE ALLE DOMANDE CHE I PERSONAGGI DI TERMOLOGIA HANNO POSTO…
GRAFICI DI OSSERVAZIONE DA CONFRONTARE CON QUELLI PREVISTI.
D1: sì, ho sentito diverse sensazioni termiche, perché gli oggetti che ho toccato sono costituiti da
differenti materiali.
D2: uguaglianze: la forma dei due cubetti, il materiale di cui sono costituite le lame delle forbici
e la lama del temperino (acciaio); differenze: il materiale, la forma e il colore delle forbici, dei
cubetti, del temperino, del lembo di cotone, della sfera di vetro e della gomma da cancellare.
D3: le diverse sensazioni termiche che ho provato sono dipese dal materiale.
V1: classifica dei bottoni di diverso materiale, da quello sentito più freddo a quello sentito più
caldo: 2, 3, 4, 1.
V2: classifica dei bottoni di massa crescente, da quello sentito più freddo a quello sentito più
caldo: 3, 2, 1.
V3: uguale per tutti i bottoni.
V4: uguale per tutti i bottoni.
V5: la temperatura è la stessa per tutti i bottoni.
V6: la temperatura di Hit è di circa 24°C (la temperatura dell’ambiente), la temperatura di Hot
è di circa 4°C (la temperatura del frigorifero) e la temperatura di Hat è di circa 30°C (la temperatura del termosifone).
V7: il dito percepisce la sensazione termica, ovvero il salto di temperatura tra la temperatura del
mio corpo e quella dell’oggetto che il dito tocca.
V8: il sensore misura la temperatura del corpo che tocca.
V9: la temperatura finale nell’interazione di due masse d’acqua uguali equivale alla media delle
due temperature iniziali. Per calcolarla si esegue questo calcolo: 60° + 20° / 2.
V10: la temperatura finale nell’interazione di masse d’acqua diverse è più vicina alla temperatura iniziale della massa d’acqua maggiore, rispetto alla temperatura iniziale della massa d’acqua minore.
V11: tutte diverse.
V12: l’evoluzione temporale dei due cubetti lasciati sul banco è dovuta all’alluminio (che ha fatto
scaldare più velocemente Tati) e alla carta (che ha fatto riscaldare più lentamente Titi).
V13: la carta è un materiale isolante.
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V14: l’alluminio è un materiale conduttore.
V15: il ghiaccio si è fuso.
V16: quando il ghiaccio è stato appena tolto dal frigo, misurava una temperatura di 0°C; quando il ghiaccio stava fondendo, misurava una temperatura pari, sempre, a 0°C; quando il ghiaccio
era completamente fuso, misurava ancora una temperatura pari a 0°C.
V17: dopo aver sparso il sale, osservo che il cubetto di ghiaccio comincia a fondere.
V18: l’acqua a temperatura ambiente è liquida.
V19: l’acqua messa nel congelatore diventa ghiaccio.
V20: il ghiaccio è solido.
V21: il ghiaccio ha, normalmente (non in condizioni di equilibrio termico e se si ha la stessa pressione), una temperatura minore rispetto a quella dell’acqua.
V22: l’acqua bolle a circa 100°C (95.8°C all’altezza di Gonars).
V23: la temperatura dell’acqua che bolle è di circa 100°C (ma ciò dipende dalla pressione atmosferica e dall’altitudine del posto in cui misuri la temperatura dell’acqua che bolle).
V24: la temperatura non cambia, rimane costante.
G1: TEMPERATURA DEL SENSORE PRESO E TENUTO IN MANO
G2: EVOLUZIONE DELLA TEMPERATURA
NELL’INTERAZIONE DI DUE MASSE D’ACQUA UGUALI
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G3: EVOLUZIONE DELLA TEMPERATURA NELL’INTERAZIONE DI DUE MASSE
D’ACQUA DIVERSE
G4: RISCALDAMENTO DI DIVERSE MASSE D’ACQUA
G5: LA CONDUCIBILITÀ TERMICA
G6: TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE DELL’ACQUA
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indice
pag. 5
pag. 7
PRESENTAZIONE
CAPIRE I FENOMENI TERMICI
UNA PROPOSTA DIDATTICA BASATA SULL’OPERATIVITÀ
E LE NUOVE TECNOLOGIE PER L’EDUCAZIONE SCIENTIFICA DI BASE
pag. 7
1 - INTRODUZIONE
pag. 8
2 - IMPOSTAZIONE
pag. 9
3 - STRATEGIA
pag. 10
4 - PREREQUISITI
5 - IL PERCORSO
pag. 13
6 - GLI ESPERIMENTI
pag. 13
A) - CLASSIFICARE GLI OGGETTI DELLO SCENARIO
B) - ESPLORAZIONE DELLA SENSAZIONE TERMICA
B.1 - OGGETTI DIVERSI PER FORMA, DIMENSIONE E MATERIALE
pag. 14
B.2 - OGGETTI UGUALI PER FORMA E DIMENSIONE, MA DIVERSI NEL MATERIALE
B.3 - OGGETTI UGUALI PER MATERIALE, MA DI MASSA CRESCENTE
pag. 15
C) - TEMPERATURA DI OGGETTI UGUALI POSTI IN AMBIENTI DIVERSI
D) - SENSORE STORY
D.1 - EVOLUZIONE TEMPORALE DELLA TEMPERATURA DEL SENSORE
pag. 17
D.2 - INTERAZIONE TERMICA TRA MASSE D’ACQUA UGUALI
pag. 19
D.3 - INTERAZIONE TERMICA TRA MASSE D’ACQUA DIVERSE
pag. 21
E) - RISCALDAMENTO DI MASSE D’ACQUA
pag. 22
F) - LA CONDUCIBILITÀ TERMICA
pag. 23
G) - IL GHIACCIO FONDE
H) - FONDERE A BASSE TEMPERATURE
pag. 24
I) - EBOLLIZIONE DELL’ACQUA
L) - L’ACQUA CHE BOLLE
pag. 25
7 - MATERIALI DI LAVORO, SCHEDE,TEST
pag. 27
AVVENTURE DEGLI ABITANTI DI TERMOLOGIA CON I SENSORI TERMICI
Racconti per esplorare e interpretare i fenomeni termici nella scuola primaria
pag. 28
UNA PROPOSTA DI LETTERATURA DELL’INFANZIA SUI FENOMENI TERMICI
pag. 29
ESPLORAZIONE DELLA SENSAZIONE TERMICA:
OGGETTI DIVERSI PER FORMA, DIMENSIONE E MATERIALE
pag. 32
pag. 33
pag. 37
pag. 38
pag. 40
OGGETTI UGUALI NELLA FORMA E DIVERSI NEL MATERIALE
pag. 42
MASSE D’ACQUA DIVERSE
OGGETTI DI MASSA CRESCENTE
TEMPERATURA DI OGGETTI POSTI IN AMBIENTI DIVERSI
EVOLUZIONE TEMPORALE DELLA TEMPERATURA DEL SENSORE
MASSE D’ACQUA UGUALI
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Pagina 59
pag. 44
RISCALDAMENTO DI MASSE D’ACQUA
pag. 46
LA CONDUCIBILITÀ TERMICA
pag. 48
IL GHIACCIO FONDE
pag. 49
FONDERE A BASSE TEMPERATURE
pag. 51
L’ACQUA CHE BOLLE
EBOLLIZIONE DELL’ACQUA
pag. 53
SCHEDA DI OSSERVAZIONE
pag. 54
RISPOSTE ALLE DOMANDE CHE I PERSONAGGI DI TERMOLOGIA HANNO POSTO...
GRAFICI DI OSSERVAZIONE DA CONFRONTARE CON QUELLI DI PREVISIONE
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