Progetto di utilizzo del laboratorio di scienze

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1 Pagina 1 di 6 Scuola Media "G. Cassano" di Trecate ( Novara) Progetto di utilizzo del laboratorio di scienze Obiettivi (Esempio di unità didattica) "L'ARIA E I SUOI COMPONENTI" (Classi prime) - Conoscere le proprietà dell'aria; - Conoscere i componenti dell'aria; - Sperimentare le proprietà di alcuni gas presenti nell'aria (ossigeno e anidride carbonica) - Acquisire il concetto di pressione atmosferica Prerequisiti Conoscere le nozioni di base inerenti la materia e i miscugli. Contenuti: proprietà dell'aria L'aria non è un unico aeriforme, ma un miscuglio di gas diversi. L'aria occupa tutto lo spazio che non può essere occupato contemporaneamente da altri corpi, dunque l'aria è dappertutto. L'aria è un corpo e come tutti i corpi occupa una spazio. L'aria è elastica, perchè essendo una sostanza gassosa, può facilmente essere compressa o dilatarsi. L'aria, se riscaldata, tende a dilatarsi. Viceversa, se raffreddata, tende a comprimersi. Materiale: cilindro graduato di vetro, bacinella di vetro, foglio di carta, siringa di gomma, palloncino gonfiabile di plastica, fornello, piccola beuta di vetro Dopo aver infilato una palla di carta asciutta in fondo a un cilindro graduato, lo si capovolge e lo si immerge, in verticale, in un

2 Pagina 2 di 6 contenitore di vetro, ben più grande e colmo d'acqua. Il pezzo di carta deve restare "sommerso" sotto il livello dell'acqua: si chiede agli alunni se la carta si bagnerà. Si estrae e si osserva. (La carta si estrae completamente asciutta). Si comprime dell'aria in una siringa di gomma, tenendo chiuso il foro d'uscita con un dito. Si può osservare quanto sia elastica. Si fissa un palloncino sgonfio all'imboccatura di una piccola beuta di vetro e la si pone sul fornello: dopo alcuni secondi si vede il palloncino gonfiarsi. Poi si immerge la bottiglia in acqua fredda, il palloncino si sgonfia e viene in parte risucchiato all'interno della bottiglia. Contenuti: costituzione dell'aria L'atmosfera ha uno spessore di oltre mille chilometri ed è ripartita in zone sovrapposte l'una sull'altra, con aspetti particolari: la troposfera, la stratosfera, la ionosfera, la esosfera. Quella che ci interessa maggiormente è la troposfera, in essa avvengono tutti i principali fenomeni atmosferici. E' formata da un miscuglio di gas i cui componenti principali sono l'azoto (78%) e l'ossigeno (21%), vi sono, inoltre, i gas rari, argo, elio, neon (complessivamente 1%) e l'anidride carbonica (0,04%). L'aria contiene, infine, una quantità variabile di vapore acqueo e di pulviscolo atmosferico. Materiale: piatto fonda da cucina, piccola candela, cilindro graduato o bicchiere di vetro, pennarello. Si colloca una candela accesa in un piatto contenente dell'acqua, si copre con un bicchiere capovolto (oppure il cilindro graduato di vetro) e si osserva che quando la fiamma si spegne, l'acqua risale, per un certo tratto all'interno del bicchiere. Si chiede agli alunni di commentare. La combustione ha consumato l'ossigeno contenuto nel bicchiere capovolto. La combustione, infatti, ha consumato tutto l'ossigeno e l'acqua è andata ad occupare lo spazio libero. Segnando con un pennarello il livello dell'acqua, si misura l'altezza che ha raggiunto e si calcola a quale parte corrisponde rispetto all'altezza totale del contenitore. Si nota che l'ossigeno occupava circa 1/5 dell'aria (che corrisponde al 20%). Inoltre si può affermare che in presenza di ossigeno avviene la

3 Pagina 3 di 6 combustione, mentre l'azoto, che occupava quasi tutto lo spazio rimanente, non mantiene la combustione. Contenuti: proprietà dell'ossigeno e dell'anidride carbonica L'ossigeno è l'elemento più abbondante sulla terra, infatti si trova in combinazione chimica con molti altri elementi. Inoltre, è presente in molti minerali, nelle rocce e in tutti i corpi viventi, sia animali che vegetali: senza l'ossigeno non può esistere la vita. L'ossigeno determina numerose trasformazioni chimiche chiamate ossidazioni, cioè si combina con molti altri elementi formando gli ossidi. Le ossidazioni, per quanto lente siano, sprigionano sempre una certa quantità di calore. Sovente, però, sono rapide e sprigionano una quantità di calore tale da produrre persino la fiamma, in questo caso si chiamano combustioni. In presenza di ossigeno puro le combustioni sono molto rapide e pericolose. Fortunatamente nell'aria vi è una gran quantità di azoto, gas inerte, che rallenta la combustione. L'anidride carbonica, invece, non mantiene la combustione. E' nociva all'uomo e agli animali, ma è indispensabile nei processi di fotosintesi clorofilliana Materiale: pastiglie di permanganato di potassio (oppure: sacchetto di cellophane, dadi di lievito, acqua ossigenata), provetta di vetro, fornellino ad alcol, cordoncino o bastoncino secco, aceto, bicarbonato di sodio, bicchiere di vetro. Si versa un cucchiaino di permanganato di potassio in una provetta e si riscalda, dopo alcuni minuti, quando si sente un crepitio, si introduce nell'imboccatura della provetta un cordoncino fumigante. Si osserva che il cordoncino si accende e brucia con fiamma molto vivace, segno evidente che nella provetta si è sviluppato ossigeno. Per formare l'ossigeno si può versare acqua ossigenata in una provetta in cui si è sgretolato del lievito di birra. Si mette del bicarbonato di calcio in un contenitore e si aggiunge dell'aceto. Si produce una evidente effervescenza (anidride carbonica). Si introduce una candela accesa e si osserva che questa si spegne, infatti l'anidride carbonica non mantiene la combustione. Contenuti: pressione atmosferica

4 Pagina 4 di 6 L'aria come tutti i corpi occupa uno spazio, ma ha anche un peso. Il peso dell'aria diminuisce se ci si allontana dalla terra. Lo strato d'aria che è più basso deve infatti sopportare il peso dell'aria che gli sta sopra e che lo schiaccia. L'aria degli strati più alti, invece, sopporta un peso minore. Si dice che l'aria in basso è più densa, mentre quella in alto è più rarefatta. L'aria che avvolge completamente la terra viene denominata atmosfera. L'atmosfera esercita, quindi, sopra la superficie terrestre e sopra qualsiasi oggetto esistente su di essa, una pressione denominata pressione atmosferica. La pressione atmosferica si esercita in tutte le direzioni. A livello del mare, a 0 C di temperatura, con aria secca e a 45 gradi di latitudine, la pressione atmosferica corrisponde a Kg 1,033 per ogni cmq (centimetro quadrato) di superficie. L'apparecchio che misura la pressione atmosferica si chiama barometro. Il più usato fra questi strumenti è il barometro aneroide. Materiale: bicchiere d'acqua, foglo di carta, barometro aneroide, siringa di gomma, cordicella e sacchetto, pesi. Si riempie d'acqua fino all'orlo un contenitore, si applica all'apertura un foglio di carta poco più grosso dell'apertura del contenitore, in modo che aderisca perfettamente. Si capovolge il contenitore e si osserva. L'acqua non cade, perché ad essa si oppone una forza dal basso verso l'alto. Tale forza è la pressione atmosferica, che si esercita in tutte le direzioni. Visione e analisi di un barometro aneroide: è formato da una scatola metallica con pareti sottili, nel cui interno è stato fatto il vuoto, che rimane tesa grazie ad una molla interna. Quando la pressione esterna varia, la scatola subisce piccole deformazioni che si propagano alla molla. La molla è collegata ad un ago che si muove su un indice graduato. Utilizzando la siringa di gomma si propone la seguente prova sperimentale. Si tappa con un dito il foro di una siringa di gomma e si chiede ai ragazzi di togliere lo stantuffo. Si nota la necessità di applicare un certo sforzo per estrarlo: si ragiona sul motivo che spiega una tale resistenza. Allo stantuffo della stessa siringa, con il foro sempre tappato con la pressione del dito, si lega con una cordicella un sacchettino nel quale si mettono via via dei pesi, fino al momento in cui la forza-peso del sacchetto comincerà a smuovere lo stantuffo verso il basso. A quel punto si metterà in relazione la

5 Pagina 5 di 6 superficie della base circolare dello stantuffo con la forza-peso necessaria per spostare lo stesso stantuffo. Si otterrà un valore molto vicino alla forza che la pressione esercita sull'unità di superficie (kg. 1,033/cmq). Metodologia Ogni alunno dovrà riportare nel proprio quaderno gli appunti della lezione in laboratorio, con disegni e schizzi delle prove sperimentali, accompagnati dalle considerazioni e dalle conclusioni cui si è pervenuti. Un altro momento di verifica del grado di acquisizione delle conoscenze può essere proposto alla classe dal docente tramite il seguente test. VERIFICA Classe. Alunno/a.. 1. L'aria è elastica perchè: - occupa uno spazio ben definito - occupa tutto lo spazio che trova a disposizione - può comprimersi o dilatarsi 2. L'aria se raffreddata tende a: - comprimersi - dilatarsi - esaurirsi 3. L'aria è più rarefatta se: - si sta sul livello del mare - ci si allontana dalla terra - ci si avvicina alla terra 4. La pressione atmosferica è la pressione esercitata dall'atmosfera: - sulla superficie terrestre - sugli oggetti - sulla superficie terrestre e su tutto ciò che esiste su di essa: 5. A livello del mare, a 0 C di temperatura, la pressione atmosferica è di: - kg 1,033 per ogni cmq - kg 1,033 per ogni mq - kg 1,033 per ogni dmq

6 Pagina 6 di 6 6. L'apparecchio che misura la pressione atmosferica è: - il termometro - il barometro - il pressiometro 7. L'aria è un miscuglio di gas, i cui componenti sono: - ossigeno (21%), azoto (78%), altro (1%) - ossigeno (78%), azoto (21%), altro (1%) - ossigeno (21%), azoto (1%), altro (78%) 8. In presenza di ossigeno, le combustioni sono: - molto lente - molto rapide e pericolose - l'ossigeno non mantiene la combustione 9. L'anidride carbonica: - mantiene la combustione - non mantiene la combustione - esplode quando viene a contatto con l'ossigeno 10.L'azoto: - accelera la combustione - rallenta la combustione - mantiene la combustione Totale risposte esatte: Pagina precedente