Questa esperienza è pensata per insegnare metodi di misurazione del volume di diversi stati della materia: liquido, solido e gassoso, utilizzando tecniche e attrezzature specifiche per ogni caso. Permette di comprendere i principi della misurazione e le proprietà fisiche della materia attraverso metodi pratici.
Parte 1: Misura il volume di un liquido. Questa parte dimostra come misurare con precisione il volume di un liquido usando un cilindro graduato. La tecnica del menisco è essenziale per ottenere una lettura precisa perché tiene conto della curvatura che il liquido forma sulla superficie a causa della tensione superficiale.
Parte 2: Misurare il volume di un solido per spostamento d'acqua. Questo metodo si basa sul principio di Archimede, il quale stabilisce che il volume di liquido spostato è uguale al volume dell'oggetto sommerso. Misurando l'acqua traboccata quando un solido viene immerso in un vaso troppo pieno, si può determinare il volume del solido. È una tecnica particolarmente utile per solidi irregolari che non possono essere misurati direttamente con un righello o un calibro.
Parte 3: Misurare il volume del gas. La misurazione del volume di un gas utilizza una buretta per gas immersa nell'acqua, consentendo al gas di sostituire l'acqua nella buretta. Questo metodo illustra come i gas possano essere contenuti e il loro volume misurato spostando un altro fluido. Dipende dalla pressione atmosferica e dalla capacità del gas di occupare tutto lo spazio disponibile, in accordo con le leggi dei gas.
Obiettivi Educativi
Pratica metodi di misurazione specifici: gli studenti imparano a utilizzare diversi strumenti di misurazione e a interpretare correttamente le letture per ottenere risultati specifici.
Capire le proprietà della materia: L'esperienza illustra le proprietà fisiche fondamentali dei diversi stati della materia, come la capacità dei liquidi di formare un menisco, la solidità dei solidi che permette loro di spostare l'acqua e l'espansibilità dei gas.
Applica i principi fisici: i passaggi coinvolgono l'applicazione di principi fisici, come il principio di Archimede per i solidi e le leggi dei gas per misurare il volume dei gas.
Combinando teoria e pratica, questa esperienza educa sulle tecniche di misurazione di base in fisica e chimica, rafforzando al contempo la comprensione delle proprietà della materia nei suoi diversi stati.
Protocollo
PARTE 1: Misurazione del volume di un liquido
- Nel cilindro graduato appropriato, versare 70 mL di acqua di rubinetto.
- Controlla la base del menisco del cilindro graduato per confermare il volume.
PARTE 2: Misurazione del volume di un solido utilizzando un recipiente a trabocco
Per misurare il volume di un solido, possiamo usare lo spostamento d'acqua.
- Con acqua del rubinetto, riempire un vaso fino a traboccare alla sua piena capacità prima della fuoriuscita (500 ml). Lasciare scolare l'acqua in eccesso nel lavandino.
- Riposizionare il vaso di troppo pieno nella sua posizione iniziale a sinistra del bancone, proprio accanto al cilindro graduato da 25 mL (che sarà posizionato sotto l'apertura di troppo pieno del vaso).
- Inserire cinque pezzi di piombo nel recipiente di tracimazione usando una pinza.
- Utilizzando lo trabocco dal traboccatoio e il menisco nel cilindro graduato, determinare il volume del solido.
PARTE 3: Misurare il volume di un gas
Per misurare il volume di un gas, possiamo utilizzare una buretta per gas.
- Riempire un becher da 1 L con almeno 800 mL di acqua di rubinetto.
- Posizionare il becher da 1 L alla destra del supporto
- Posizionare un morsetto universale sopra il centro del becher da 1 L, in modo da sostenere la buretta per gas.
- Riempire il becher con 250 mL di acqua di rubinetto.
- Riempire la buretta graduata d'acqua fino all'orlo dal becher da 250 mL, quindi inserirvi un tappo di gomma.
Modalità a una mano: Fissa un morsetto universale al supporto a destra del lavandino e inserisci la buretta graduata per riempirla fino all'orlo, quindi inserisci un tappo di gomma.
- Fissare la buretta graduata al morsetto universale a testa in giù, in modo che l'apertura con il tappo sia vicina al fondo del becher da 1 L.
- Rimuovere il tappo di gomma (la punta della buretta deve essere immersa nel becher).
- Se l'acqua fuoriesce dalla buretta, significa che nel becher non c'è abbastanza acqua o che la buretta è troppo alta. Ripetere i passaggi da 4 a 7.
- Posizionare un connettore di plastica in modo che la sua apertura a forma di J si trovi sotto l'apertura della buretta graduata per gas.
- Collega l'attacco della bombola del gas al connettore di plastica blu.
- Avvia il cronometro.
- Aprire la valvola del cilindro (toccare con la punta del dito).
- Lascia che la buretta di gas si riempia a metà con il gas.
- Chiudere la valvola del gas e leggere il volume sulla buretta del gas.
- Ferma il cronometro.
- I risultati sono visualizzati anche in forma grafica nella scheda Risultati. / Volume vs. Tempo,
Risultati Previsti
Questa è una sessione pratica per familiarizzare con l'uso del cilindro graduato, del recipiente a tracimazione e della buretta per gas.
- Un pezzo di Piombo pesa 34,04 g
- 5 pezzi pesano 170,2g
- Pb ha una densità di 11,35 g/mL
- 5 pezzi hanno un volume di 15 mL
- Il gas è aria.
Riepilogo del compito per intervallo di voti
Classi 3-5 (Età 8-10)
- ConcentratiIntroduzione di base alle tecniche di misurazione e comprensione delle proprietà della materia.
- Attività: Usando cilindri graduati per i liquidi, la semplice spostamento dell'acqua per i solidi.
Scuola secondaria di primo grado (11-13 anni)
- ConcentratiSviluppare capacità di misurazione e applicare principi fisici di base.
- AttivitàPrecisione nell'uso dei cilindri graduati, applicazione del principio di Archimede, introduzione alla misurazione del volume dei gas.
Scuola superiore (14-18 anni)
- ConcentratiPerfezionare le tecniche di misurazione e comprendere i principi fisici avanzati.
- AttivitàUso avanzato di cilindri graduati, applicazione dettagliata del principio di Archimede, misurazione precisa del volume dei gas.
Materiale essenziale di laboratorio
Strumenti
- Becher (1000 ml – 250 ml)
- Gaz buret
- Connettore per gas
- Serbatoio del gas
- Cilindri graduati (10 ml, 25 ml, 70 ml, 250 ml)
- Supporto da laboratorio e morsetti
- Vaso di espansione
- Pinzette
- Timer
- Tappo
Prodotti
- Pezzi di piombo