Definizioni di Scienze

La massa rappresenta la quantità di materia che forma un oggetto. L’unità di misura della massa è il grammo.
Ogni sostanza è formata da piccole particelle minuscole che non si vedono nemmeno col microscopio: gli atomi. Questa è la teoria che meglio spiega le proprietà della materia.
Gli stati della materia sono tre:solido,liquido e aeriforme. Solido quando occupa un volume ben definito e una forma ben precisa, liquido se occupa un volume ben definito, ma non ha una forma propria, aeriforme se non ha né forma né volume propria.

Le proprietà della materia sono:
rigidità: proprietà che non permette di deformare gli oggetti.
elasticità: proprietà che, dopo deformati, permette agli oggetti di tornare alla forma originale.
plasticità: proprietà che permette di deformare in modo permanente un oggetto.
comprimibilità: proprietà che permette di comprimere le sostanze aeriformi e solidi porosi.
viscosità: proprietà dei fluidi che non permette loro di scorrere facilmente.
densità: si definisce dividendo una massa di una sostanza per il volume che essa occupa.
peso specifico: si definisce dividendo il peso di un oggetto di quella sostanza per il volume che esso occupa.

In alcune condizioni le sostanze possono cambiare stato di aggregazione e quindi avvengono i passaggi di stato: da liquido ad aeriforme è vaporizzazione, da aeriforme a liquido è condensazione, da liquido a solido è solidificazione, da solido a liquido è fusione, da solido a aeriforme è sublimazione e da aeriforme a solido è brinamento . Il calore e la temperatura sono alle base dei cambiamenti di stato, ma tra questi due c’è una differenza. Il calore di un oggetto è la somma dell’energia di movimento di tutte le sue particelle, invece la temperatura è la misura dell’energia contenuta da ciascuna particella. L’energia di movimento è anche detta agitazione termica e si può dire che un oggetto è più caldo di un altro se le sue particelle si muovono più velocemente rispetto alle particelle dell’altro oggetto. La temperatura è una misura della velocità media delle sue particelle. Quando due oggetti raggiungono la stessa temperatura si dice che si è raggiunto un equilibrio termico, cioè c’è una stabilità di temperature. Quando un oggetto si riscalda aumenta di volume, cioè si dilata. Questa dilatazione termica è dovuta al fatto che il riscaldamento fa aumentare l’agitazione termica. Anche il termometro usa l’effetto della dilatazione termica. La scala termometrica più diffusa è quella Celsius, che si definisce basandosi sui cambiamenti di stato. Il calore si può trasferire da un oggetto all’altro in tre modi: conduzione, dovuto agli urti tra le particelle, convezione, quando un fluido è riscaldato dal basso e poi il calore si diffonde,e irraggiamento,quando il sole emana radiazioni capaci di viaggiare nel vuoto.

Il mondo è popolato da esseri viventi e non, ma c’è un modo per distinguerli. Solo gli esseri viventi sono in grado di riprodursi, cioè hanno un ciclo vitale. Tra un essere vivente e l’ambiente in cui vive c’è un continuo scambio di energia, detto metabolismo. Il metabolismo è l’insieme delle funzioni vitali. Grazie al metabolismo,
gli esseri viventi rinnovano continuamente le sostanze di cui sono fatti e si mantengono in vita. Questo è molto importante dopo la nascita perché in questa fase di sviluppo il corpo cresce e ha bisogno di energia. Gli esseri viventi adulti sono capaci di riprodursi. La riproduzione può avvenire in due modi:sessuata,se due organismi diversi si uniscono, e asessuata,se un organismo è in grado di riprodursi da solo.

Ogni essere vivente è formato da cellule. Ogni cellula è formata da una membrana che la separa dall’esterno, e racchiude all’interno una zona liquida,il citoplasma,e una zona centrale densa,il nucleo. Tra la cellula animale e vegetale ci sono differenze: la cellula vegetale ha una parete cellulare,entrambe contengono vacuoli,però nella cellula vegetale è più grande e può occupare tutto il citoplasma e nella cellula vegetale ci sono i cloroplasti. Anche la cellula ha un suo metabolismo e si nutre assorbendo sostanze dall’esterno. Una di queste sostanze è l’ossigeno, che gli occorre per la respirazione cellulare, che avviene attraverso i mitocondri. Tra gli animali e i vegetali c’è una differenza anche nella nutrizione. Grazie alla clorofilla contenuta nei cloroplasti,le piante si fabbricano da sole il nutrimento. Assorbendo le sostanze inorganiche,usano l’energia della luce per trasformarle in nutrimento. Questa è la fotosintesi clorofilliana. Per questo le piante sono autotrofe ,(si creano il nutrimento da soli),gli animali sono invece eterotrofi,cioè devono farsi fare il cibo dagli altri. Un tipo di eterotrofi sono i decompositori,che vivono utilizzando le scorie prodotte dagli esseri viventi. Loro demoliscono queste sostanze e le rilasciano nell’ambiente. Poi le piante le assorbono e il ciclo ricomincia. I decompositori fanno parte del ciclo della materia.
Gli esseri viventi si classificano in tre categorie a seconda delle somiglianze. Una specie è l’insieme di individui simili tra loro,un genere è l’insieme di specie simili, una famiglia è l’insieme di generi simili. Quando si arriva ai livelli più generali, si parla di regni. I regni sono cinque:animali,vegetali,funghi,protisti e monere. Il regno animale comprende anche l’uomo,il regno vegetale comprende tutti gli organismi autotrofi,il regno dei funghi comprende i funghi,le muffe e i lieviti,i protisti vivono generalmente nel mare( plancton),il regno delle monere racchiude i batteri.
Il mondo vegetale si trova intorno a noi e ci segue ovunque. Le piante sono molto importanti perché producono ossigeno. I vegetali sono diversi dagli animali: non si spostano dal luogo di nascita e si possono riprodurre sia in modo sessuato , come gli animali, sia in modo asessuato, con gli stoloni. I vegetali sono autosufficienti,ma esistono eccezioni. Alcune piante sono parassite,cioè sfruttano un altro vegetale. Un esempio è il vischio,che ruba sostanze ha un’altra pianta,ma fa la fotosintesi. I vegetali non possono spostarsi perché sono in grado di muovere le proprie parti.
Le piante hanno un proprio metabolismo,che richiede:acqua ,sali minerali e sostanze organiche. Queste in parte vengono usate per la fotosintesi. Gli ingredienti per la fotosintesi sono:l’acqua,diossido di carbonio e l’energia ricevuta dalla luce solare. Alcune sostanze circolano nella pianta sottoforma di linfa. Questa viene assorbita dalle radici ed è chiamata linfa grezza. Questa percorre tutta la pianta attraverso vasi conduttori. Le foglie eliminano gran parte della linfa grezza attraverso la traspirazione e il resto della linfa viene usata per la fotosintesi. La linfa grezza si mischia all’acqua e diventa la linfa elaborata. Questa sale e scende nell’albero per nutrirlo attraverso i vasi conduttori. Questi usano la capillarità che avviene in vasi dal diametro inferiore a 4 mm. Un altro fenomeno è l’osmosi. Se riempi due recipienti ,uno con l’acqua e uno con acqua mista a zucchero, in comunicazione e li separi con una membrana semipermeabile,l’acqua si sposterà dal recipiente in cui ci sono più sostanze disciolte verso quella in cui ci sono meno sostanze disciolte.
Le piante sono sostenute dalle radici. Questa ha una forma allungata e di colore biancastro perché le sue cellule non hanno la clorofilla. Hanno tre funzioni:sostiene la pianta,assorbe acqua e sali minerali,funge da deposito per sostanze nutritive di riserva. La radice è divisa in tre parti diverse:zona apicale,in continuo accrescimento e protetta da una cuffia,la zona di accrescimento, liscia e formata da cellule che crescono, e la zona di assorbimento,ricca di peli radicali per l’assorbimento dell’acqua dal terreno.
Il fusto è la parte che collega le radici alle foglie,sostiene la parte fuori dalla terra e contiene i vasi conduttori che trasportano la linfa. Dal fusto hanno origine i rami,l’insieme di fusto,rami e foglie è detta chioma. Nelle piante legnose il fusto è detto tronco. La parte più esterna è dette epidermide,protetta della corteccia,poi c’è il libro,che contiene i vasi che trasportano la linfa elaborata,il cambio,formato da cellule giovani,il legno,che contiene i vasi che trasportano la linfa grezza,e il midollo,la parte più centrale della pianta. Il fusto è molto resistente ,ma anche elastico. Queste caratteristiche sono dovute a due sostanze contenute nelle cellule del fusto:la cellulosa,formata da catene di molecole di glucosio intrecciato,e la lignina,sostanza che brucia producendo calore quando accendiamo un fuoco. Col passare del tempo la circonferenza del fusto cresce. Questo forma nuovi vasi e li dispone in anelli concentrici,il loro spessore dice anche com’era il clima dell’anno in cui si sono formati.
La foglia ha due funzioni per la vita della pianta:a cellule che contengono la clorofilla ed effettuano la fotosintesi ed elimina l’acqua in eccesso con la traspirazione. Le possiamo classificare in base alla forma ,all’aspetto del margine e al fatto che siano semplici o composte. Tutte le foglie hanno la pagina inferiore,la pagina superiore,la cuticola e le nervature. Nelle piante superiori,la riproduzione sessuata avviene nel fiore. Il fiore è un estensione del fusto che termina col ricettacolo. Alla base del ricettacolo ci sono i sepali,che formano il calice. Dentro il calice si sviluppano i petali che formano la corolla. All’interno dei petali ci sono le foglie,i pistilli e gli stami , che portano la cellula-uovo e il polline. I pistilli sono formati da lo stimma,la parte più alta,lo stilo,peduncolo che tiene lo stimma,e l’ovario,la parte che contiene la cellula-uovo. Gli stami invece sono formati da un filamento che termina con un ingrossamento di colore giallo, l’antera,che contiene il gamete maschile. Quando il polline arriva sullo stimma produce un filamento che va nello stilo e arriva all’ovario. Qui avviene la fecondazione: i gameti si fondono formando lo zigote,questo inizia a moltiplicarsi,dividendosi in cellule che formano l’embrione delle piante,che verrà protetto all’interno mentre il fiore diventa frutto. Alcune piante hanno i fiori ermafroditi,cioè che hanno entrambi i gameti . Altre piante invece hanno fiori che hanno o solo i pistilli o solo gli stami. In questo caso i fiori possono trovarsi sulla stessa pianta,monoiche,o su due piante diverse,dioiche. Per avere la fecondazione è necessario che il polline sia trasportato dalle antere allo stimma. Questo processo è detto impollinazione,che può avvenire per opera del vento, dell’acqua, degli insetti o di altri animali.
Dopo l’impollinazione e la fecondazione, lo zigote si trasforma nell’embrione di una nuova pianta all’interno del seme. Petali,pistilli e stami seccano e l’ovario inizia a crescere formando il frutto,al cui interno si trovano i semi. Il seme è l’organo che contiene l’embrione. Nel seme ha a disposizione sostanze nutritive di riserva. Queste sostanze sono contenute nell’endosperma e nei cotiledoni. L’embrione,l’endosperma e i cotiledoni sono avvolti nel tegumento. Per dare vita ad una nuova pianta il seme deve passare da uno stato di “sonno”ad uno stato di vita. Questo passaggio è detto germinazione. Per germinare il seme deve trovare il clima favorevole.
Se in primavera passeggi nei giardini,sotto i tuoi piedi si alzeranno centinaia di “paracaduti”. Questo è uno dei tanti modi in cui le piante provvedono alla disseminazione,diffusione dei semi per potersi riprodurre. Alcune piante usano il vento,altre l’acqua e altre ancora gli animali.
I funghi sono,come abbiamo già detto,eterotrofi e hanno un regno a se. I funghi pluricellulari sono formati da filamenti dette ife. Le ife si intrecciano e formano il micelio,che in genere forma un corpo fruttifero in superficie,diviso in gambo e cappello. Quando il fungo è maturo produce cellule sferiche, le spore. I funghi possono rigenerarsi. I funghi si nutrono assorbendo sostanze organiche. Molti sono saprofiti,utilizzano sostanze organiche degli organismi morti. Altri sono protisti. Alcuni si associano con vegetali in una simbiosi.

Noi viviamo immersi nell’aria: ciò che a noi sembra vuoto,in realtà è pieno d’aria. Questa circonda il nostro pianeta, formando l’atmosfera terrestre. Questa non ha né forma né volume proprio. L’aria sembra non avere consistenza,ma in alcuni così la resistenza dell’aria si percepisce chiaramente. L’aria è comprimibile e quindi è elastica. L’elasticità dell’aria è fondamentale anche per la trasmissione dei suoni. Quando parliamo le corde vocali comprimono l’aria e danno origine alle onde sonore.
Uno stesso peso può avere effetti diversi a seconda dell’aria su cui viene applicato. Se appoggi un mattone con la superficie più estesa su un foglio di carta velina,la carta lo reggerà ,se invece appoggi il mattone con la superficie meno estesa la carta si strapperà perché il peso è lo stesso di prima, ma agisce su una superficie minore,perciò la pressione è maggiore. La pressione misura l’effetto che una spinta ha sulla superficie a cui è applicato. L’aria ha un peso. Un decimo cubo d’aria pesa 1,3 grammi . L’atmosfera terrestre ha un volume enormemente maggiore. Questo peso si distribuisce su tutta la superficie della Terra generando la pressione atmosferica. Se noi andiamo nell’acqua la pressione aumenta, ma noi non ce ne accorgiamo perché l’acqua non ha una sola direzione,bensì molte. Neanche l’aria,come l’acqua,ha una sola direzione ma preme da tutte le parti.
L’aria è formata da un miscuglio di gas:azoto(78%),ossigeno(21%) e l’argo,diossido di carbonio e vapore acqueo(1%). L’azoto è importante perché è un componente delle proteine. L’ossigeno serve per la combustione. L’argo e un gas inerte,non partecipa alle reazione chimiche. Il diossido di carbonio rappresenta lo 0,03% del’aria ed è fondamentale per la respirazione cellulare e per la fotosintesi clorofilliana delle piante.
Quando una grande massa d’aria si sposta si ha il vento. Vicino al mare il vento è detto brezza. Le brezze possono essere brezza di mare quando l’aria viene dal mare verso la costa e la brezza di terra quando l’aria si muove dalla terra verso il mare.
L’acqua è essenziale per la vita che ha avuto origine sotto la superficie del mare. Il nostro corpo è composto dal 65% d’acqua. L’idrosfera,l’insieme delle acque terrestri,ricopre i 2/3 della superficie terrestre. L’acqua dolce è il 3% dell’acqua complessiva terrestre ed è quasi tutta allo stato solido. Quando una sostanza passa dallo stato liquido a quello solido la sua densità aumenta e quindi il volume diminuisce. L’acqua fa eccezione:quando passa allo stato solido il volume aumenta e la densità diminuisce. È per questo motivo il ghiaccio galleggia sull’acqua. L’acqua è un ottimo accumulatore di calore. L’idrosfera limita l’escursione di temperatura. L’acqua è anche un ottimo solvente. Questa proprietà è molto importante: nelle cellule le sostanze organiche sono disciolte nell’acqua. Le molecole d’acqua si spostano e cambiano sempre stato di aggregazione creando il ciclo dell’acqua. L’acqua del mare evapora attraverso il sole,il vapore acqueo salendo si raffredda e condensa,l’acqua contenuta nelle nuvole cade sotto varie forme, la terra assorbe l’acqua piovana,che viene assorbita dalle piante che poi traspira attraverso le foglie. L’acqua che traspira va ad aumentare l’umidità del’aria. L’umidità relativa all’aria è la densità del vapore acqueo presente nell’aria divisa per la sua densità massima possibile. L’aria umida è meno densa e meno pesante dell’aria secca. L’umidità dell’aria fa diminuire la pressione atmosferica. Nelle zone in cui l’aria è fredda e secca sono aree di alta pressione e si hanno correnti discensionali. Nelle zone in cui l’aria è calda e umida sono aree di bassa pressione e si hanno correnti ascensionali. L’aria calda sale nell’atmosfera,incontra una zona di aria fredda e si raffredda anche essa. Il suo punto di saturazione si abbassa e il vapore condensa in minuscole goccioline: è nata la nube. Se la temperatura continua a scendere e l’aria diventa sempre meno satura, le goccioline si uniscono in gocce più grandi, che a causa del peso,cadono a terra: è iniziata la pioggia. La pressione dell’aria esiste anche nell’acqua. Questa,più si va in profondità,più aumenta.
Se noi colleghiamo due recipienti di forma diversa e ci versiamo dell’acqua,questa raggiungerà lo stesso livello in entrambi i recipienti. Questo è il principio dei vasi comunicanti. Se schiacci il tubo che li collega l’acqua non avrà più lo stesso livello in entrambi i recipienti e anche la pressione sarà diversa. Per questa ragione in un lago la superficie dell’acqua è sempre piana e orizzontale.
A volte sui laghi vediamo insetti che camminano sull’acqua. Essi sfruttano la tensione superficiale. Questa è dovuta al fatto che le molecole dell’acqua si attraggano fra loro,sfruttando le forse di coesione. A volte la tensione superficiale è un ostacolo. Quando un tessuto è sporco,il sapone deve poterlo pulire senza essere bloccato dalla tensione superficiale. Per questo motivo i detersivi contengono sostanze tensioattive,in grado di distruggere la “pellicola” dell’acqua.
Il pianeta è coperto da una “buccia” detta crosta terrestre. Nelle parti in cui emerge viene chiamata suolo o terreno. Il suolo è formato da vari strati,l’insieme degli strati è chiamato profilo del suolo. In superficie troviamo la lettiera,formata da organismi morti,lo strato successivo è l’humus,formato da organismi decomposti,mescolati a sabbia,più in profondità troviamo uno strato minerale,formato da rocce sgretolate, e infine troviamo uno strato di roccia densa e compatta,la roccia madre. Quando il pianeta era giovane la superficie era solo rocciosa. Con gli anni la roccia ha iniziato a sgretolarsi. Le cose che hanno influito sullo sgretolamento della roccia sono: l’escursione di temperatura,il vento,le onde,i fenomeni atmosferici e gli agenti fisici,chimici e biologici.
Il suolo è composto da :acqua,sostanze organiche,aria e particelle solide. Queste sono: le argille, il limo,la sabbia,la ghiaia e i ciottoli. Il terreno può avere varie composizioni a secondo delle percentuali di concentrazione di sostanze inorganiche. Può essere:argilloso,limoso,sabbioso e ghiaioso. I frammenti di roccia nel terreno tendono a stratificarsi. Questo fenomeno è detto sedimentazione. Un'altra proprietà è la permeabilità, che permette all’acqua di attraversare il suolo. La porosità è la proprietà che permette all’aria a all’acqua di circolare nel terreno e la plasticità è la proprietà che permette a una sostanza di mantenere la forma che le si da.