Bolle di Sapone, percorsi nella realtà tesina

N’Danou Ami Francesca

Tesina di Diploma di Maturità, Classe 5^AsC Anno Scolastico 2013/2014

Liceo Statale “Duca degli Abruzzi” – Treviso

Con indirizzi: Linguistico, Scientifico,

Scienze umane, Scienze applicate, Economico-Sociale

Tesina di maturità liceo scientifico

Titolo della tesina:

Tutto il mondo è una piccola bolla

“Fate una bolla di sapone e osservatela: potreste passare tutta la vita a studiarla”

(Lord Kelvin)

Coordinatore: Prof.ssa Patrizia Da Ros Alunna: Francesca Ami N’Danou

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N’Danou Ami Francesca

Tesina di Diploma di Maturità, Classe 5^AsC Anno Scolastico 2013/2014

Indice

1. Motivazione ed introduzione generale 3

2. Mappa concettuale 4

3. Storia e primi studi 5

4. Chimica 5

4.1 Il processo di saponificazione 6

4.2 Il sapone ed i fenomeni superficiali: la tensione superficiale 6

5. Fisica 6

5.1 La stabilità 6

5.2 Lamine di sapone e la schiuma 7

6. Matematica 7

6.1 Perché la bolla è sferica? 7

6.2 Il problema di Plateau 7

7. Storia dell’arte ed architettura 9

7.1 Architettura: Otto Frei e le tensostrutture. 9

8. Conclusioni 9

9. Bibliografia 10

10. Sitografia 10

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Tesina di Diploma di Maturità, Classe 5^AsC Anno Scolastico 2013/2014

Motivazione ed introduzione generale

Le bolle di sapone hanno sempre avuto a mio parere un fascino, ed hanno sempre creato uno stupore nella mia infanzia. Dopo aver rivisto nei bambini questa meraviglia, ho deciso di approfondire questo tema e con il procedere del mio lavoro ho trovato sorprendente il fatto che anche in una semplice struttura quale una bolla di sapone, fossero presenti alla base concetti chimici, fisici e matematici.

Nell’elaborato, dopo una breve introduzione generale sotto l’aspetto storico, si presentano le componenti chimiche necessarie alla formazione di una bolla di sapone; successivamente si analizza la fisica delle bolle di sapone e si analizzano i concetti matematici ad essa legati; in ultimo vengono presentate alcune applicazioni degli studi eseguiti sulle lamine saponose, in particolare nell’architettura rivoluzionaria e contemporanea.

“Abbi divertimento sulla terra e sul mare. Infelice è il diventare famoso! Ricchezze, onori, false illusioni di questo mondo, tutto non è che bolle di sapone.”

Il 9 dicembre 1992 il fisico francese de Gennes, professore al Collège de France, dopo il conferimento del premio Nobel per la fisica concludeva la sua conferenza a Stoccolma con questa poesia, aggiungendo che nessuna conclusione gli sembrava più appropriata. Ma è giustificato un tale interesse per questi oggetti belli, colorati ma fragili, eterei, un soffio e nulla più? Una storia che inizia molti secoli fa e che continua tuttora. 3

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Mappa concettuale

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Tesina di Diploma di Maturità, Classe 5^AsC Anno Scolastico 2013/2014

Storia e primi studi

Il sapone come noi lo intendiamo oggi in passato non esisteva; si è diffuso fra il 500/600 con la rappresentazione delle bolle di sapone in alcune opere d’arte. Il primo scienziato che ha studiato la colorazione che si osserva sulla superficie delle lamine saponate è stato Isaac Newton (1642 - 1727), nell’Ottica, la cui prima edizione è del 1704. Lo studio delle lamine saponate ha dovuto aspettare un secolo, fino a quando nel 1873 pubblica “Statistique expérimentale et théorique des liquides soumis aux seules forces moléculaires”.

Antoine Ferdinand Plateau (1801-1883). In quel libro si pongono molti problemi che riguardano le lamine e le bolle di sapone. Egli elaborò la moderna teoria delle superfici minime, quelle superfici che minimizzano l’area della superficie rispetto a qualche proprietà; nel caso della bolla di sapone, rispetto al volume d’aria contenuto. I risultati di Plateau saranno dimostrati solo nel 1976 dalla matematica americana Jean Taylor.

“Soap Bubbles and the Forces Which Mould Them”

Successivamente nel 1902 uscì “Soap Bubbles and the Forces Which Mould Them” del fisico inglese Charles V. Boys.

Il motivo centrale del libro è lo sforzo continuo di svelare i più profondi problemi connessi con la natura fisica delle bolle di sapone attraverso semplici esperimenti spiegati nei minimi dettagli.

Chimica

Il processo di saponificazione

Per la formazione delle bolle il sapone è l’ingrediente più importante. Propriamente, il sapone è un sale di sodio o potassio di un acido carbossilico alifatico a lunga catena (i saponi sono duri quando si tratta di sali sodici e molli quando si tratta di sali potassici). Per ottenere un sapone si effettua la reazione di saponificazione.