Concetti Chiave
- Le grandezze fisiche si dividono in fondamentali, come lunghezza e massa, e derivate, come volume e velocità, con unità di misura specifiche.
- La forza, la massa e il peso sono correlati; la forza causa variazioni nello stato di moto, mentre il peso è l'effetto dell'attrazione gravitazionale sulla massa.
- L'energia si manifesta in diverse forme, incluse meccanica, termica, elettrica, chimica, radiante e nucleare, ciascuna con specifiche caratteristiche e applicazioni.
- La temperatura è misurata in gradi Celsius e Kelvin, indicando l'agitazione termica delle particelle, mentre il calore è l'energia trasferita tra corpi a diverse temperature.
- La materia è costituita da atomi, elementi e composti, con molecole che rappresentano la più piccola parte di una sostanza capace di esistenza indipendente.
Grandezze fisiche e unità di misura
Gli oggetti e i fenomeni di cui si occupa la scienza possiedono proprietà che si possono misurare dette GRANDEZZE FISICHE.
Esistono grandezze fondamentali e grandezze derivate.
Grandezze fondamentali :
Lunghezza metro m
Massa chilogrammo kg
Tempo secondo s
Temperatura kelvin K
Intensità di corrente ampère A
Quantità di sostanza mole mol
Intensità luminosa candela cd
Grandezze derivate :
volume metro cubo m alla 3
velocità metro al secondo m/s
forza newton N=kg x m/s alla 2
pressione pascal Pa = N/m alla 2
densità chilogrammo per dm alla 3 kg/dm alla 3
energia joule J=N x m
carica elettrica coulomb C= A x s
Multipli :
Giga un miliardo di volte
Mega un milione di volte
Chilo mille volte
Etto cento volte
Deca dieci volte
Sottomultipli:
deci dieci volte
centi cento volte
milli mille volte
micro un milione
nano un miliardo
Forza, massa e peso
• La forza
La forza ( F ) è definita come la causa della variazione dello stato di moto o quiete di un corpo, quindi determina una variazione di velocità detta accelerazione ( a ).
• La massa
La massa (m) di un corpo può essere definita come la grandezza che esprime la quantità di materia di cui esso è fatto.
Forza, accelerazione e massa sono legate dalla relazione: F = m x a
• Il peso
Peso ( p ) è la forza di cui risente la massa di un corpo per effetto dell’attrazione gravitazionale.
Il peso di un corpo è direttamente proporzionale alla sua massa secondo la relazione: P = m x g (g= accelerazione di gravità 9,8 m/s2)
• La densità
La densità ( d ) di un corpo è data dal rapporto tra la sua massa e il suo volume. d= m/V
• L’energia
L’energia può essere definita come la capacità di un corpo di compiere un lavoro.
Esistono vari tipi di energia :
• Energia meccanica : somma tra energia cinetica e potenziale
• Energia termica : trasferisce calore da un corpo più caldo a uno più freddo
• Energia elettrica : associata a cariche elettriche in movimento
• Energia chimica: associata alla rottura e alla formazione di legami chimici tra atomi e molecole
• Energia radiante : detta anche energia elettromagnetica, emessa dal sole e che raggiunge la terra sotto forma di radiazioni elettromagnetiche
• Energia nucleare : “racchiusa “ nel nucleo degli atomi e si libera in caso di reazioni di fusione e di fissione
Temperatura e calore
1. La temperatura è la grandezza che permette di musare quanto un corpo è caldo o freddo o quanto è più caldo o freddo di un altro. Ciò che ci indica la temperatura è il grado di agitazione termica o livello termico di un corpo, vale a dire l’energia cinetica media delle sue particelle.
2. Il calore è una forma di energia che si traferisce spontaneamente da un corpo più caldo a uno più freddo, cioè da un corpo a una certa temperatura a un altro a temperatura inferiore. Il calore è qualcosa che fluisce da un corpo all’altro è la causa delle variazioni di temperatura.
La temperatura si misura per mezzo di termometri che fanno riferimento a scale termometriche:
Scala celsius e Scala kelvin.
La prima ha come riferimento 0 centigradi (congelamento dell’acqua)
e come riferimento superiore 100 bradi centigradi ( ebollizione)
La scala kelvin o assoluta unità di misura il grado kelvin
ha come punto di riferimento inferiore lo 0 assoluto che corrisponde a - 273’15 gradi centigradi.
Per passare dai gradi Celsius ai gradi Kelvin si applica la formula :
t (k) = t (c) + 273’15
La pressione
pressione esprime il rapporto tra una forza (F) e la superfice (S) su cui essa si esercita. P= F/S
• Gli stati fisici della materia
1. I solidi :
hanno forma e volume proprio . le particele sono tenute insieme da forze di coesione hanno scarse possibilità di movimento.
2. I liquidi :
hanno volume proprio ma non forma. Le particelle sono libere di muoversi ma rimangono in contatto reciproco.
3. Gli aeriformi :
comprendono gas e vapori e non hanno forma e volume propri.
• I passaggi di stato :
Fusione: da solido a liquido
Solidificazione :da liquido a solido
Vaporizzazione: da liquido a aeriforme. E detta evaporazione se interessa solo la superfice liquida, ebollizione se interessa l’intera massa del liquido.
Condensazione: da aeriforme a liquido
Sublimazione: da solido a aeriforme
Brinamento : da aeriforme a solido.
I costituenti chimici della materia
• L’atomo
L’atomo: è la più piccola parte della materia
• Un’ elemento
Elemento: sostanza costituita da atomi dello stesso elemento, sostanze semplici che non possono essere scomposte.
• Un composto
Composto: sostanza costituita da due o più elementi differenti combinati fra loro in proporzioni fisse.
Elementi e composti sono sostanze pure perché hanno una composizione definita e costante conservano sempre le stesse proprietà.
I miscugli sono mescolanze di sostanze pure.
I composti sono distinti in :
1. composti inorganici cioè minerali, rocce e materia inanimata e composti organici
2. composti del carbonio che costituiscono le strutture di organismi viventi.
La molecola è un raggruppamento di due o più atomi uguali o diversi tra loro e rappresentano la più piccola parte di un elemento o di un composto che è capace di esistenza indipendente pur conservando le proprietà della sostanza stessa.
Le molecole degli elementi sono costituite da due o più atomi uguali, mentre le molecole dei composti sono formate da due o più atomi differenti.
Domande da interrogazione
- Quali sono le grandezze fisiche fondamentali e le loro unità di misura?
- Come si definisce la forza e qual è la sua relazione con massa e accelerazione?
- Qual è la differenza tra temperatura e calore?
- Quali sono i passaggi di stato della materia?
- Come si distinguono gli elementi dai composti?
Le grandezze fisiche fondamentali includono lunghezza (metro, m), massa (chilogrammo, kg), tempo (secondo, s), temperatura (kelvin, K), intensità di corrente (ampère, A), quantità di sostanza (mole, mol), e intensità luminosa (candela, cd).
La forza è definita come la causa della variazione dello stato di moto o quiete di un corpo, determinando un'accelerazione. La relazione tra forza, massa e accelerazione è espressa dalla formula F = m x a.
La temperatura misura quanto un corpo è caldo o freddo, mentre il calore è una forma di energia che si trasferisce da un corpo più caldo a uno più freddo, causando variazioni di temperatura.
I passaggi di stato includono fusione (da solido a liquido), solidificazione (da liquido a solido), vaporizzazione (da liquido a aeriforme), condensazione (da aeriforme a liquido), sublimazione (da solido a aeriforme), e brinamento (da aeriforme a solido).
Gli elementi sono sostanze costituite da atomi dello stesso tipo e non possono essere scomposti, mentre i composti sono formati da due o più elementi differenti combinati in proporzioni fisse.