Si è visto dall’esperienza precedente che nello descrivere le sensazioni di caldo e di freddo entra in gioco la soggettività. Come si può dunque determinare la temperatura dei corpi in modo preciso per sapere se è “caldo” o “freddo”? Se si pone tale domanda ai ragazzi, penso che a loro venga subito in mente di rispondere “si deve utilizzare il termometro”. E’ uno strumento con cui loro hanno famigliarità, anche se spesso non hanno ben chiaro quale sia il suo meccanismo di funzionamento ( misura la temperatura, ma come fa a misurarla esattamente?)
Le attività proposte pertanto sono utili ai ragazzi per conoscere nel dettaglio cosa sia un termometro [I1](è uno strumento tarato, ossia dotato di una scala graduata in una unità di misura opportunamente scelta) e quali sono le sue caratteristiche e il suo funzionamento.
costruzione di un termometro.
Si prende un tubo di vetro soffiato che contiene del liquido (mercurio) e si prepara la scala graduata. Per realizzare ciò è sufficiente scegliere due temperature di riferimento (punti fissi): quella del ghiaccio fondente e quella dell’acqua calda. Il bulbo del termometro va immerso prima in una miscela di acqua e ghiaccio, segnando con zero il livello raggiunto dal mercurio, poi va immerso in acqua bollente, segnando con 100 il livello raggiunto dal mercurio. A questo punto suddividendo l’intervallo tra 0 e 100 in 100 parti uguali, è possibile costruire la scala graduata che possiamo chiamare scala centigrada. [S1] [I1]
confronto tra termometri.
Portiamo in classe diversi tipi di termometro, in modo che i ragazzi possano individuarne le caratteristiche principali, quali ad esempio l’unità di misura riportata sullo strumento (ossia il grado centigrado, indicato con °C), l’intervallo dei numeri utilizzati per indicare la temperatura (nei termometri ad ambienti interni ed esterni, da – 20° a 45°C, nei termometri per temperatura corporea, da 35 a 42°C) e i liquidi che possono costituire il termometro ( il più usato è il mercurio).
funzionamento di un termometro.
Immergiamo un termometro in un recipiente contenente acqua calda. Si tratta di far notare che per la temperatura la misura che viene fatta è indiretta; infatti, non si confronta direttamente la temperatura dell’acqua con quella del termometro, ma si misura l’effetto che l’aumento di temperatura produce sul termometro, cioè l’allungamento della colonna di mercurio. Ciò vuol dire che un termometro, quando posto a contatto con un corpo di temperatura diversa dalla sua, assorbe calore o cede calore, fino a portarsi alla stessa temperatura dell’oggetto stesso. [I1][F1]
esperimento sulla dilatazione termica.
Dividiamo la classe in gruppi di due, tre persone. Ogni gruppo riempie per un terzo una bottiglietta di vetro del tipo usato per i succhi di frutta o per il profumo, con acqua colorata (per esempio con dell’inchiostro). Sigillare la bottiglia con un tappo di sughero e inserire una cannuccia per bibite trasparente (o un tubetto di vetro) nel tappo. Importante è che il tappo chiuda bene: per questo si sigilla con dello smalto per unghie sia il bordo tra il tappo e la bottiglia, sia quello tra il tappo e la cannuccia. Prendiamo in mano la bottiglia stringendola nel palmo: subito una colonna di liquido colorato sale nella cannuccia, e piu’ la mano è calda, piu’ la colonna è alta. Cosa è successo? L’insegnante raccoglie le impressioni degli studenti: emergera’ sicuramente che questo apparecchio funziona come un termometro. Piu’ è alta la temperatura, piu’ sale il liquido. Si chiama “termometro a gas” perché sfrutta la dilatazione dell’aria della bottiglia. Il calore della mano scalda l’aria contenuta nella bottiglia che aumenta di volume. Dilatandosi, l’aria preme sul liquido e lo fa salire lungo la cannuccia.
scale termometriche
