UD2_ Le proprietà della materia 4 Gli strumenti di misura •Uno strumento di misura fornisce una risposta a una determinata sollecitazione • Gli strumen4 di misura sono dis4n4 in • strumen( analogici, dota' di una scala graduata sulla quale si legge il valore della misura • strumen( digitali, dota' di un display sul quale si legge il valore numerico della grandezza Analisi quantitative 4 Gli strumen- di misura • Le cara$eris(che fondamentali di uno strumento di misura sono – la portata, cioè il valore massimo che lo strumento può misurare – la sensibilità, cioè la più piccola variazione della grandezza che lo strumento può rilevare – la prontezza, cioè il tempo necessario affinché lo strumento risponda a una sollecitazione Analisi quan*ta*ve • 4 Gli strumen- di misura_Incertezza delle misure e cifre significa3ve ERRORI di una misura Gli errori possono essere causati da fattori legati allo STRUMENTO ed all’OPERATORE • Una misura è generalmente soggetta a tre tipi di errore – sistematico, che influenza tutte le misure effettuate nello stesso modo e può dipendere • dallo strumento • dal procedimento di misura 1. 2. – di precisione (accidentale), dovuto a piccoli cambiamenti delle condizioni di misura che influenzano la riproducibilità di una misura. – si riduce ripetendo la misura molte volte – di sensibilità, che è intrinseco allo strumento le misure vengono fatte prima su dei campioni standard aventi grandezze note esattamente, e regolando lo strumento e il metodo di misura con operazioni di taratura o calibrazione prima di misurare i campioni incogniti Una volta che avremo eliminato per quanto possibile errori sistema4ci, la qualità della misura potrò essere migliorata riducendo gli errori accidentali, cioè u4lizzando strumen/ di precisione appropriata ed effe<uando un elevato numero di misure ripetute con criteri e procedura rigorosamente costan4. 4 Gli strumen- di misura Espressione dei risultati delle misure Il risultato delle misure va scritto in modo da esprimere l’imprecisione o incertezza del valore. • Le cifre significa1ve di una misura sono tu6e le cifre note con certezza, più la prima cifra incerta • Il numero di cifre significa4ve dipende dalla sensibilità dello strumento Ø Servono per marcare le posizioni decimali, ma non aggiungono precisione a una misura; per questo non sono considerati cifre significative. In notazione scientifica, il valore sarà correttamente riportato come 3,560 · 10–3 (4 c.s.). Ø Invece, lo zero a destra in 356,0 è una cifra significativa; in notazione scientifica, scriveremo 35,60 · 102 (4 c.s.). Ø Il numero di cifre significative non dipende dunque dall’unità di misura nè dalla posizione della virgola, ma dalla bontà della misurazione. Ø Il numero di cifre significative dipende dalla sensibilità dello strumento Ø Tanto maggiore è il numero di cifre significative quanto più precisa è la misura Ø Se otteniamo risultati con cifre che non sono tutte cifre significative; in questo caso occorre scartare le cifre non significative e arrotondare REGOLE DELL’ARROTONDAMENTO DELLE MISURE pg 12 Il Sistema Internazionale di unità di misura Grandezze FISICHE Per esprimere numeri molto grandi o molto piccoli si ricorre alla notazione esponenziale scientifica. Questo metodo permette di leggere immediatamente l’ordine di grandezza di una misura e quindi di confrontare grandezze diverse. Quando la misura di una grandezza è espressa tramite la notazione scientifica, il primo fattore (preesponenziale) il valore della misura e stabilisce il numero di cifre significative del dato. L’esponente della potenza del 10 è invece chiamato ordineValitutti, di grandezza. Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019 Il Sistema Internazionale di unità di misura Una grandezza fisica è una proprietà della materia che può essere misurata Le proprietà misurabili si chiamano grandezze fisiche. Il Sistema Internazionale riconosce sette grandezze fondamentali, ciascuna con la propria unità di misura. Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019 Il Sistema Internazionale di unità di misura Dividendo o moltiplicando tra loro le grandezze fondamentali, si ricavano le grandezze derivate. Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019 Grandezze FISICHE Il Sistema Internazionale di unità di misura Spesso si usano multipli e sottomultipli dell’unità di misura, indicati da un prefisso e da un simbolo. Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019 Grandezze FISICHE Grandezze estensive e grandezze intensive pag 3 Grandezze FISICHE- estensive ed intensive ● Grandezze estensive: dipendono dalla dimensione del campione → lunghezza, volume, massa. ● Grandezze intensive: non dipendono dalla dimensione del campione → densità, temperatura. Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019 2 Le grandezze fisiche descrivono le proprietà della materia Grandezze FISICHE- estensive ed intensive • Grandezze estensive e grandezze intensive • Una grandezza estensiva dipende dall’estensione del campione • una grandezza intensiva non dipende dall’estensione del campione Grandezze estensive e grandezze intensive Grandezze FISICHE- estensive ed intensive pag 3_valitutti La lunghezza è una grandezza estensiva fondamentale, la sua unità di misura nel SI è il metro (m). Per esprimere la dimensione di un atomo, di molecola o una lunghezza d’onda si utilizza il suo sottomultiplo nanometro (10-9) o più comunemente in picometri. Più raramente si usa l’Angstrom, un’unità di misura che non fa parte del Sistema Internazionale. Fra i due sottomultipli del metro c’è la seguente relazione: 1A = 100 pm = 10-10 m. Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019 Grandezze estensive e grandezze intensive Il volume è una grandezza estensiva derivata, la sua unità di misura nel SI è il metro cubo (m3). Molto spesso, però, nell’uso comune si utilizzano il litro (L) e i suoi sottomultipli. l’unità di misura comune del Volume è il litro (L) un litro corrisponde alla quantità di liquido che riempie un cubo con in lato di 1dm (V=1dm3) Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019 6 Grandezze derivate: volume, densità, pressione Sottomultipli del L 1ml=1000µl 1µl= 1x10-3ml Nel laboratorio di chimica, i volumi di liquido sono misurati con recipienti tarati di vario tipo con diversa PORTATA. cilindro graduato matraccio beuta becker becker Nel laboratorio di chimica, i volumi di liquido sono misurati con recipienti tarati di vario tipo con diversa portata. I piccoli volumi vengono misurati con le pipette 3-5ml pipette contagocce pipette pasteur pipette graduate 50-20ml-10m—5ml-2ml -1 ml micropipette 100-1000 μl, 20-200 μl, and 2-20 μl.(0,1ul-2) Determinare il volume di un solido • Fai pratica • Un cilindro graduato contiene 35,5 mL di acqua; quando si immerge un cubetto di zinco, il livello sale a 45,0 mL. • Qual è il volume dello zinco in mL e in L? matraccio ESERCIZI PER CASA cilindro graduato beuta becker becker Grandezze estensive e grandezze intensive Grandezze FISICHE- estensive ed intensive La massa è la quantità di materia di un corpo, che si misura con la bilancia a due bracci, equilibrandola con delle masse note. pag 14 La massa è una grandezza estensiva fondamentale che misura l’inerzia di un corpo, la sua unità di misura nel SI è il kilogrammo (kg). La massa di un oggetto si determina con la bilancia. la massa è una proprietà intrinseca di un corpo Massa e peso non sono la stessa cosa!!!!! Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019 5 Le grandezze fondamentali Indica le cifre significa*ve della misura rilevata dalla bilancia tecnica ed anali*ca ESERCIZI PER CASA Grandezze estensive e grandezze intensive Grandezze FISICHE- estensive ed intensive Il peso è un tipo di forza, una grandezza estensiva derivata, e la sua unità di misura nel SI è il newton (N). Il peso di un oggetto si determina con il dinamometro. La forza peso è data dal prodotto della massa per l’accelerazione gravitazionale. Sulla cima dell’Everest, g = 9,77 m/s2 mentre sul livello del mare, alla stessa latitudine dell’Everest, g = 9,79 m/s2 Il PESO cambia da un posto all’altro della superficie terrestre e da un pianeta all’altro.!!! Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019 il peso di un corpo (che una forza e si misura in newton) cambia da un posto all’altro della superficie terrestre e da un pianeta all’altro mentre la massa rimane sempre costante Grandezze FISICHE- estensive ed intensive DENSITA’ La densità è una grandezza intensiva derivata, la sua unità di misura nel SI è il kilogrammo al metro cubo (kg/m3). l’unità di misura comune del DENSITA’ sono i g/cm3 o g/ml La densità dei gas si esprime di preferenza in grammi per litro (g/L). La densità di un materiale è data dal rapporto tra la massa e il volume di un campione di tale materiale. h\ps://mediaplayer.pearsoncmg.com/assets/d6iUTMGWssOPa8xvX_yKyj0At9Z5UGYS Valitutti, Falasca, Amadio Lineamenti di chimica © Zanichelli editore 2019 miscuglio eterogeneo 6 Esperimento sulla densità • La densità • La massa e il volume di un corpo sono grandezze correlate – il loro rapporto, cioè la densità, rimane sempre lo stesso Massa e volume di diversi campioni di un olio I valori della terza colonna della tabella sono calcolati. Riportando le coppie di valori sperimentali in un grafico cartesiano, si ottiene una retta. La pendenza della retta, data dal rapporto m/V, e la densita dell’olio. La densità misura quanto un tipo di materia è concentrata nello spazio e dipende dal materiale 6 Grandezze derivate: volume, densità, pressione H20= ?gr/cm3 La densità dipende, quindi, dal materiale, dalla sua temperatura e dalla sua pressione (specialmente per i gas). La densità dipende dal materiale, dalla sua temperatura e dalla sua pressione (specialmente per i gas). • La densità – è una proprietà intensiva del corpo – dipende dalla temperatura e dalla pressione – determina il galleggiamento (o no) dei corpi perché la temperatura???? La densità relativa (d*) è definita dal rapporto tra la densità di un materiale e la densità di un altro materiale, scelto come riferimento 6 Grandezze derivate: volume, densità, pressione • La pressione • La pressione è data dal rapporto tra l’intensità di una forza perpendicolare a una superficie e l’area della superficie stessa • Esistono diverse unità di misura della pressione – il pascal (Pa) = N/m2 (unità del SI) – il bar (1 bar = 100 000 Pa) – l’atmosfera (atm) • è la pressione media al livello del mare – il millimetro di mercurio (mmHg) • è la pressione di una colonna di mercurio alta 1 mm (de\a anche torr) Pressione atmosferica al livello del mare Nell’apparecchiatura, ideata da Evangelista Torricelli, la pressione atmosferica “spinge” il mercurio su per il tubo di vetro, in modo che la forzapeso esercitata dalla colonnina di mercurio sia uguale a quella esercitata dalla colonna d’aria sulla superficie del mercurio nella bacinella 6 Grandezze derivate: volume, densità, pressione –(1 bar = 100 000 Pa) La pressione atmosferica si misura con i barometri; la pressione dei gas nelle bombole o nelle tubature si misura con i manometri. temperatura Grandezze FISICHE- estensive ed intensive Valitum_10 -11 La temperatura una grandezza intensiva che ci fornisce una misura di quanto un corpo caldo o freddo. • La temperatura • La temperatura indica lo stato di agitazione termica delle par4celle che cos4tuiscono la materia – quanto più velocemente si muovono le par'celle, tanto più alta è la temperatura di un corpo Teoria Atomica della materia !! • Esistono diverse scale termometriche, per la misura della temperatura – la scala Celsius o scala centigrada, che pone • a 0 °C la temperatura di fusione del ghiaccio • a 100 °C quella di ebollizione dell’acqua (per p = 1 atm) – la scala Kelvin che pone • a 273,15 K la temperatura di fusione dell’acqua • a 373,15 K la temperatura di ebollizione • In molti paesi anglosassoni si usa la scala Fahrenheit, • che pone – a 32 °F la temperatura di fusione del ghiaccio – a 212 °F quella di ebollizione dell’acqua Grandezze FISICHE- estensive ed intensive TEMPERATURA E CALORE SONO LA STESSA COSA? Il calore è una forma di ENERGIA trasferita da un corpo a una temperatura più elevata a uno con una temperatura più bassa, unicamente in virtù della differenza di temperatura. Il trasferimento cessa non appena i due corpi hanno raggiunto la stessa temperatura (Equilibrio Termico) CALORE Se meUamo a conta<o due corpi a diversa temperatura, dopo un po’ di tempo i due corpi raggiungono la stessa temperatura, cioè uno stato di equilibrio termico. Il calore è la quan*tà di energia termica che si trasferisce da un corpo a un altro corpo a temperatura inferiore. L’unità di misura dell’energia nel Sistema Internazionale è il joule (J) e poiché il calore è energia termica in transito, anche il calore si esprime in joule. Un’unità di misura del calore ancora u*lizzata è la caloria (cal): 1 cal corrisponde a 4,184 J CALORE grandezza derivata La capacità di un corpo di trasferire energia termica non dipende soltanto dalla sua temperatura ma dalla sua estensione!! (infatti, un oggetto molto caldo non necessariamente in grado di trasmettere molto calore) Pensiamo per esempio a un fiammifero acceso e a un incendio; la temperatura della fiamma sempre la stessa, ma il calore emesso dal fiammifero quasi irrilevante rispetto a quello sprigionato dall’incendio CALORE grandezza estensiva CALORE - Il calore è la quan/tà di energia termica che si trasferisce da un corpo a un altro corpo a temperatura inferiore. - unità di misura Joule (J) o caloria (cal) - grandezza derivata - grandezza estensiva ma che cosa è l’Energia termica?? ENERGIA TERMICA ANIMAZIONE DIGITALE_i diversi movimen4 delle par4celle L’energia termica è la forma di energia contenuta in un corpo che dipende dall’incessante movimento di tu<e le par4celle che lo cos4tuiscono. L’energia termica è una proprietà del sistema che corrisponde alla somma dell’energia cinetica associata a tutti i movimenti che possono compiere le particelle che costituiscono il sistema • E’ una forma di energia cine3ca ENERGIA TERMICA - L’energia termica è una grandezza estensiva L’energia termica è la forma di energia contenuta in un corpo che dipende dall’incessante movimento di tutte le particelle che lo costituiscono. I tre bicchieri contengono acqua Per uno stesso materiale, l’energia termica è una grandezza che dipende sia dalla massa (ossia dal numero delle par4celle) sia dalla temperatura (ossia dalla velocità con cui si muovono le par4celle): • l’energia termica aumenta all’aumentare della massa, cioè all’aumentare del numero di par4celle (come nei bicchieri 1 e 2); • l’energia termica aumenta all’aumentare della temperatura cioè all’aumentare dell’energia cine4ca delle par4celle (come nei bicchieri 2 e 3) summing up… Temperatura (t ) ENERGIA TERMICA -proprietà di un sistema che indica lo stato di agitazione delle particelle di un SISTEMA (STATO TERMICO) - unità di misura Kelvin (K) o gradi Celsius (°C) - grandezza fondamentale/intensiva - la forma di energia che dipende dall’incessante movimento di tu:e le par/celle che cos*tuiscono un corpo. - unità di misura Joule (J) o caloria (cal) - grandezza derivata/estensiva - dipende dalla Temperatura e dalla massa del SISTEMA. • E’ una forma di energia cine3ca ????? CALORE - Il calore è la quantità di energia termica che si trasferisce da un corpo a un altro corpo a temperatura inferiore. - unità di misura Joule (J) o caloria (cal) - grandezza derivata/estensiva
