Le Misure e le Grandezze PDF

# Le misure e le grandezze I parte ## La chimica: dal macroscopico al microscopico - La materia è tutto ciò che occupa uno spazio e possiede una massa - La chimica è la scienza che studia la composizione, la struttura e le trasformazioni della materia - La chimica si basa sulla teoria secondo cui t...

# Le misure e le grandezze I parte ## La chimica: dal macroscopico al microscopico - La materia è tutto ciò che occupa uno spazio e possiede una massa - La chimica è la scienza che studia la composizione, la struttura e le trasformazioni della materia - La chimica si basa sulla teoria secondo cui tutta la materia è costituita da atomi e ioni - La chimica si può studiare a tre livelli *operativi*: - **Livello macroscopico**: osservazione della materia con i nostri sensi - **Livello microscopico**: analisi della materia con modelli che rappresentano gli atomi - **Livello simbolico**: schematizzazione della materia con formule, equazioni matematiche e schemi ## Il sistema internazionale di unità di misura - Per descrivere le osservazioni in modo univoco è necessario fissare delle grandezze e le unità di misura - Le **grandezze fisiche** sono le proprietà che possono essere misurate - Le **unità di misura** sono i valori standard a cui si fa riferimento - Il sistema internazionale di unità (SI) è fondato su sette grandezze **fondamentali**, a partire dalle quali si ottengono tutte le altre grandezze **derivate**. ### Tabella 1: Le grandezze fondamentali e le loro unità di misura | Grandezza fisica | Simbolo | Unità di misura | Simbolo | |---|---|---|---| | Lunghezza | L | metro | m | | Massa | m | kilogrammo | kg | | Tempo | t | secondo | s | | Intensità di corrente elettrica | I | ampere | A | | Temperatura | T | Kelvin | K | | Quantità di sostanza | n | mole | mol | | Intensità luminosa | i | candela | cd | ### Tabella 2: Alcune grandezze derivate | Grandezza fisica | Nome dell'unità di misura | Simbolo dell'unità di misura | Definizione dell'unità di misura | |---|---|---|---| | Area | metro quadrato | m² | | | Volume | metro cubo | m³ | | | Densità o massa volumica | kilogrammo al metro cubo | kg/m³ | | | Forza | newton | N | N = kg * m / s² | | Pressione | pascal | Pa | Pa = N / m² | | Energia, lavoro, calore | joule | J | J = N * m | | Velocità | metri al secondo | m/s | | | Accelerazione | metri al secondo quadrato | m/s² | | | Potenza | watt | W | W = J / s | | Carica elettrica | coulomb | C | C = A * s | | Differenza di potenziale elettrico, forza elettromotrice | volt | V | V = J / C | | Resistenza | ohm | Ω | Ω = V / A | | Frequenza | hertz | Hz | Hz = 1 / s | - Le **grandezze estensive** sono le proprietà fisiche che dipendono dalla dimensione del campione - Esempio: massa, peso, lunghezza, volume, energia - Le **grandezze intensive** sono le proprietà fisiche che non dipendono dalla dimensione del campione - Esempio: densità, temperatura ## Esprimere numeri molto grandi o molto piccoli - Per scrivere valori molto grandi o molto piccoli si usano i **multipli e i sottomultipli** dell'unità di misura - A ogni multiplo o sottomultiplo corrispondono: - Un **simbolo** da anteporre al simbolo dell'unità di misura - Un **prefisso** da anteporre al nome dell'unità di misura ### Tabella 3: Alcuni prefissi e simboli del Sistema Internazionale | Prefisso | Simbolo | Fattore di moltiplicazione | Potenza di dieci corrispondente | Nome corrispondente della potenza | |---|---|---|---|---| | Tera | T | 1000 000 000 000 | 10¹² | mille miliardi | | Giga | G | 1000 000 000 | 10⁹ | miliardo | | Mega | M | 1000 000 | 10⁶ | milione | | Kilo | k | 1000 | 10³ | mille | | Etto | h | 100 | 10² | cento | | Deca | da | 10 | 10¹ | dieci | | Deci | d | 0,1 | 10⁻¹ | decimo | | Centi | c | 0,01 | 10⁻² | centesimo | | Milli | m | 0,001 | 10⁻³ | millesimo | | Micro | μ | 0,000001 | 10⁻⁶ | milionesimo | | Nano | n | 0,000000001 | 10⁻⁹ | miliardesimo | | Pico | p | 0,000 000 000 000 001 | 10⁻¹² | millesimo di miliardesimo | ## La notazione scientifica esponenziale - La notazione scientifica esponenziale si usa per scrivere numeri molto grandi o molto piccoli - Il valore si esprime come il prodotto di due fattori: - Un numero compreso tra 1 e 10 - Una potenza di 10 - L'**ordine di grandezza** di una misura è la potenza di dieci più vicina al suo valore ## Esiste il valore vero di una misura? - La misura di una grandezza è sempre affetta da un **errore**, dato dalla combinazione di errori **sistematici** e **accidentali** - I **sistematici** sono legati all'imprecisione dello strumento - Gli **accidentali** dipendono da piccoli cambiamenti casuali delle condizioni di misura - Ogni strumento di misura è caratterizzato da: - **Portata**: valore massimo misurabile - **Sensibilità**: variazione minima misurabile - **Accuratezza**: capacità di fornire un valore vicino al valore ritenuto reale - **Errore assoluto**: differenza tra il massimo valore misurato e il minimo valore misurato, divisa per due - $e_a = \frac{X_{max} - X_{min}}{2}$ - **Errore relativo**: rapporto tra l'errore assoluto e la media dei valori - $e_r = \frac{e_a}{\bar{x}}$ - **Precisione**: indica quanto sono vicini tra loro i risultati di una serie di misure ripetute - **Accuratezza**: indica quanto il valore medio di una serie di misure è vicino al valore vero ## Volume e capacità - Il **volume** è la porzione di spazio occupata da un corpo - Il **volume** è una grandezza derivata dalla lunghezza (elevata al cubo) - L'unità di misura del volume nel SI è il **metro cubo (m³) ** - Il **volume** si esprime anche in litri (L) e nei relativi multipli e sottomultipli - La **capacità** è la grandezza che corrisponde al volume di fluido che un recipiente può contenere - L'unità di misura della capacità è il **litro (L)** ## Massa e peso - La **massa** è una proprietà fondamentale della materia, associata alla quantità di materia - La **massa** è la misura dell'inerzia di un corpo, ovvero la resistenza che il corpo oppone alla variazione del suo stato di quiete o di moto - L'unità di misura della massa nel SI è il **kilogrammo (kg)** - Il **peso** è la forza con cui la Terra attrae un corpo, è data dal prodotto della massa per l'accelerazione di gravità: - $P = m * g$ - Il **peso** è una forza, si misura in **newton (N)** - L'accelerazione di gravità è diversa a seconda del luogo e del pianeta - Lo strumento per misurare la massa è la **bilancia** - Lo strumento per misurare il peso è il **dinamometro** ## Riflessioni e ipotesi - La **massa** è una grandezza **fondamentale** - L'unità di misura è il **kilogrammo (kg)** - La **massa** è una proprietà **estensiva** - Lo strumento di misura è la **bilancia** - Il **peso** è una grandezza **derivata** - L'unità di misura è il **newton (N)** - Il **peso** è una proprietà **intensiva** - Lo strumento di misura è il **dinamometro** **Riflessioni e ipotesi:** 1. Se una palla ha una forza peso pari a 0,450 N sulla Luna, quando viene portata sulla Terra avrà una forza peso maggiore, perché l'accelerazione di gravità sulla Terra è maggiore che sulla Luna. 2. Un blocco di acciaio, se spostato dalla Terra a Marte, avrà: - La stessa massa, perché la massa di un oggetto rimane invariata indipendentemente dal luogo in cui si trova. - Una forza peso diversa, perché l'accelerazione di gravità su Marte è diversa rispetto a quella presente sulla Terra. - Quindi la risposta corretta è la B.