Chimica e Laboratorio

1. Chimica e Laboratorio I prerequisiti Unità di misura Classi prime Tecnico Tecnologico Docente: Luciano Canu Anno Scolastico 2011/2012

2. I prerequisiti • Saper leggere e interpretare i grafici • Conoscere i numeri in notazione scientifica e saper effettuare le quattro operazioni • Saper utilizzare le proporzioni per risolvere problemi semplici • Sviluppo di espressioni algebriche e di equazioni di 1° grado

3. Gli obiettivi • Conoscere e comprendere il significato di misura, grandezza e unità di misura • Conoscere il Sistema Internazionale di misura le grandezze fondamentali e le unità di misura relative • Conoscere la differenza tra grandezza fondamentale e derivata • Conoscere e capire la definizione di intensivo ed estensivo • Conoscere e saper utilizzare i multipli e sottomultipli • Utilizzare l’analisi dimensionale per la verifica di un’espressione • Saper operare conversioni tra unità di misura di sistemi diversi

4. Notazione Scientifica • Rappresentazione di numeri • Vantaggi • Permette di rappresentare in modo compatto e velocemente numeri molto piccoli o molto grandi • Molte operazioni sono facilitate e spesso non è necessario utilizzare la calcolatrice • Notazione significa: • Insieme di regole • Sistema di rappresentazione

5. +7,567 Le regole -1,6580970 -17,567 • Un numero in notazione scientifica deve essere costituito da • Una parte numerica • È costituita da un numero con una sola cifra significativa prima della virgola (1,2,3,4,5,6,7,8,9) • Può essere positiva o negativa • Una parte esponenziale • Una potenza in base 10 • Esponente intero positivo o negativo +40,567 -04,567 +0,567 -1,6580970 . 103 +1,6580970 . 103 +1,6580970 . 10-3

6. Convenzioni sugli esponenziali • La parte esponenziale è di questo tipo • 10a (nella notazione scientifica è solo 10) • 10 è denominata «base» • a è l’esponente e può essere positivo o negativo • Se l’esponente è positivo il numero è un multiplo di dieci • 104 = 10.000; 102 = 100; 106 = 1.000.000 • Se l’esponente è negativo il numero è un sottomultiplo di dieci (minore di 1) • 10-4 = 1/104 = 0,0001; 10-2 = 1/102 = 0,01; 10-6 = 1/106 = 0,000001

7. Dai decimali alla notazione 0,000234 = 2,34 . 10-4 • Trasformare i numeri proposti 2,34/10000 = 2,34 / 10.10.10.10 = 2,34 / 104 = 2,34 . 10-4 -7,34 . 10-2 = -0,0734

8. Le misure • Che ora è? Quanto pesi? Quanto sei alto? • La risposta a tutte queste domande sono delle misure • L’uomo da sempre ha avuto la necessità di effettuare delle misure • Da sempre ha costruito strumenti di ogni tipo per misurare • Per misurare si utilizzano delle convenzioni, delle invenzioni degli uomini

9. Grandezze • Cosa si misura? • Proprietà di oggetti, di fenomeni, in particolare alcune loro caratteristiche importanti o d’interesse • In termini più rigorosi ciò che si misura, l’oggetto della misura, è la grandezza • Definizione: • La grandezza è una proprietà misurabile

10. 1 litro Unità di misura • Per misurare una grandezza dobbiamo confrontarla con una grandezza campione che chiameremo unità di misura • Definizione: • Misurare significa confrontare una grandezza con l’unità di misura • I campioni di molte unità di misura sono conservati all’IstitutoInternazionale di Pesi e Misure

11. Caratteristiche delle UdM • Deve essere omogenea con la grandezza da misurare • Deve essere ben definita • Deve essere condivisa • È posta uguale a 1

12. 7 6 1 2 3 4 5 15 8 9 10 11 12 13 14 Esempi • Affermare che una strada è lunga 1000 metri significa che la sua lunghezza è 1000 volte l’unità campione del metro • Il campione del metro è conservato all’Istituto come molti altri campioni di grandezze • L’unità di misura campione deve essere invariante

13. Esercizi • Esercizi: classifica i termini seguenti come unità di misura o grandezze • Lunghezza, volume, chilogrammo, densità, velocità, metro, metro cubo, litro, centimetro, area, forza, massa, gradi centigradi • Scrivi altre tre unità di misura con le quali hai avuto a che fare nella tua esperienza quotidiana • Millilitro, ampere, millimetro, ore, chilometro, grammo, secondo, minuto, newton, libbre, yarda, tonnellate, millibar, byte, hertz, volt, watt, ohm, decibel, pollice, pound, grado Fareneith • Peso, energia, tempo, accelerazione, pressione, temperatura, intensità di corrente, intensità luminosa, intensità di rumore

14. Come mai ci sono diverse U.d.M.? • Millilitro, ampere, millimetro, ore, chilometro, grammo, secondo, minuto, newton, libbre, yarda, tonnellate, millibar, byte, hertz, volt, watt, ohm, decibel, pollice, pound, grado Fareneith • Alcune sono multipli e sottomultipli dell’unità principale • Secondo, minuto, ora • Millimetro, chilometro • Altre sono unità di misura di sistemi diversi (nazioni) • Yarda, pollice, centimetro • Grammo, pound, libbra

15. Il Sistema Internazionale • Se le unità di misura sono delle convenzioni: • Nei secoli, per misurare le stesse grandezze, si sono utilizzate unità di misura diverse • In luoghi diversi della terra, popoli diversi utilizzano unità di misure diverse per misurare grandezze diverse • Tutto questo ha portato incomprensioni ed errori, soprattutto in campo scientifico • Nel 1960 fu proposto, e nel 1978 fu adottato, il Sistema Internazionale delle Misure

16. Cos’è il S. I.? • Esso individua 7 grandezze e le relative unità di misura che sono definite fondamentali • Dalle 7 grandezze fondamentali vengono derivate tutte le altre • Ognuna delle 7 unità di misura è definita in modo preciso ed univoco • Per esempio il metro: lunghezza del tragitto compiuto nel vuoto dalla luce in 1/299792458 s

17. Le unità di misura del S. I.

18. Grandezze derivate e fondamentali • Definizione: • È fondamentale quella grandezza che possiede una sua unità di misura definita in modo univoco • Le grandezze fondamentali sono tali per convenzione, per scelta • Definizione: • Sono derivate le grandezze ricavate, con relazioni dimensionali, dalle grandezze fondamentali • Esempi: • Volume (m3); area (m2); velocità (m/s); accelerazione (m/s2); densità (kg/m3); forza (kg.m/s2)

19. Grandezze estensive e intensive • Definizione: • È estensiva la grandezza che dipende dalla quantità di materia • Esempi: • massa, volume, forza • Definizione: • È intensiva una grandezza che non dipende dalla quantità di materia • Esempi: • Temperatura, densità, pressione

20. Multipli e sottomultipli • Il S. I. si basa sul sistema metrico decimale • Per evitare di usare numeri troppo grandi o troppo piccoli si possono utilizzare multipli e sottomultipli delle unità di misura, indicati con simboli • Ciascun simbolo ha un significato preciso e rappresenta un fattore moltiplicativo • cm – c  centi c=10-2 allora cm = 10-2 m • 10 cm  10 x 10-2 x m = 10-1 m • 10 km  101 x 103 m = 104 m = 10.000 m • 5 hL  5 x 102 L = 500 L

21. Simboli delle unità di misura • Determinati valori degli esponenziali possono essere rappresentati da un simbolo • Indicano i multipli e i sottomultipli delle unità di misura anche del Sistema Internazionale • I simboli sono integrati come prefissi nelle unità di misura

22. Multipli

23. Sottomultipli

24. Esempi • I millimetri indicano i millesimi di metro (10-3 metri) • Un gigabyte è un miliardo di byte (109 byte) • Un megaHertz è un milione di Hertz (106 Hertz) • Un microsecondo è un milionesimo di secondo (10-6 secondi) • Il chilogrammo corrisponde a mille grammi (103 grammi)

25. Chilo è equivalente a ……….; quindi 1000 kg =……….. g Centi è l’equivalente decimale di ..…; quindi 1000 cm = …… m Mega è l’equivalente decimale di ..…; quindi 1,6 MW = …… W (watt) Chilo è equivalente a 1000; quindi 1000 kg =1.000.000 g Centi è l’equivalente decimale di 0,01; quindi 1000 cm = 10 m Mega è l’equivalente decimale di 1.000.000; quindi 1,6 MW =1.600.000 W (watt) Esercizi

26. Misure dirette e indirette • Dirette: sono misure della grandezza effettuate direttamente con lo strumento di misura (confronto diretto con l’u.d.m.) • Lato di un cubo (L) • Massa di un liquido • volume di un liquido • Indirette: misure di una grandezza (derivata) ottenuta per calcolo di combinazioni matematiche di misure dirette • Volume di un cubo (L3) • Densità di un liquido (m/V)

27. Come si esprime una misura • Il risultato di una misura deve essere comunicato in modo formalmente corretto • A. 70 kg • B. kg 70 • C. m = kg 70 • D. mL1 = 70 kg (corretta) • Indicare la grandezza misurata • Scrivere il risultato della misura • Indicare l’unità di misura

28. Portata e sensibilità • Sono caratteristiche fondamentali di uno strumento di misura • Portata: è la maggiore misura che lo strumento può effettuare • Sensibilità: è la più piccola variazione di una grandezza che lo strumento può misurare

29. Misure di volume • Il volume è una proprietà intrinseca della materia • Nel SI si utilizza il m3 • È una grandezza derivata • Nella pratica di laboratorio si utilizza il litro (L) e i suoi sottomultipli (mL) per praticità • Il m3 è troppo grande come unità di misura in laboratorio • 1m3 = 103 L • 1m3 = 106mL • 1mL = 1 cm3 • 1L = 1 dm3

30. Esercizi (trasformazioni) • 1m3 = ….. dm3 • 0,3 m3 = ….. cm3 • Per casa esercizi a pg 32 n° 12-18 • 1m = 101 dm • (1m)3 = (101 dm)3 • 1m3 = 103 dm3 • 1m = 102 cm • (1m)3 = (102 cm)3 • 1m3 = 106 cm3 • 0,3 m3 = 0,3.106 cm3 • 0,3 m3 = 3,0.105 cm3

31. Strumenti di misura di V • Il volume dei liquidi si misura utilizzando strumenti che devono essere riempiti con il liquido • Lo strumento indica il volume interno occupato dal liquido • Per effettuare la lettura si utilizza il livello superiore del liquido • Si traguarda il livello con la scala dello strumento • Esempi: • Cilindri graduati • Pipette graduate o tarate • Burette graduate • Approfondimento: Strumenti di misura.ppt

32. Misure di massa • La massa è la quantità di materia • È l’altra proprietà fondamentale della materia • Nel SI si misura con i kg • Nell’attività di laboratorio si usa il grammo (g) cioè 10-3 kg • Lo strumento di misura delle masse è la bilancia • Bilancia digitale a un piatto, tecnica

33. Analisi dimensionale • Per verificare la correttezza di una espressione è consigliabile effettuare sempre l’analisi dimensionale • È l’operazione di verifica sui calcoli che si effettua sostituendo i dati numerici con le grandezze corrispondenti o con le unità di misura • Le dimensioni e le unità di misura devono essere omogenee

34. Come avviene Analisi dimensionale sulle grandezze Non sono omogenee corretto Analisi dimensionale sulle unità di misura

35. Approfondimento:Definire le U. di M.

36. Esercizi di approfondimento 1 • A. Il prefisso nano- a quale esponenziale corrisponde? • B. Il Terametro a quanti metri corrisponde? • C. Il picogrammo corrisponde a …….. grammi. E …….. chilogrammi. • D. 100 litri corrispondono a un ………-litro. • E. Una tonnellata (1000 kg) corrisponde a ………. g (usa i prefissi dei multipli)

37. Esercizi di approfondimento 2 • A. 12 Giga corrispondono a ………. Mega • B. le grandezze fondamentali da cui deriva la densità sono m/v. Scrivi le unità di misura nel S.I. • C. 1,06 L = ……. mL • D. 104 m2 = ……… km2 • E. 7,9x10-3g = ………. mg