Gas expantsion

Esperienze laboratoriali ISS Udine e SPRINT F.V.G.

Risultati positivi, negativi e qualche suggerimento.

Avviso per gli studenti: intervenire nella discussione (commenti) per chiarimenti in vista della verifica.

Quest'esperienza, proposta negli incontri ISS Udine e SPRINT F.V.G. è un'attività semplice e rapida per "visualizzare" il fenomeno dell'espansione dei gas.

Domanda stimolo: Cosa succede all'aria quando si riscalda?

Ipotesi da parte di molti studenti: l'aria sale verso l'alto.

Visto che ogni gruppo ha eseguito l'esperimento con metodologie differenti, i risultati sono stati diversi.

Accorgimenti:

1. non togliere l'ampolla dalla fonte di calore (un riscaldamento non sufficiente dell'aria all'interno dell'ampolla gonfia solo parzialmente il palloncino);

2. non utilizzare palloncini (guanti in lattice) troppo grandi (non si vede il rigonfiamento);

3. non utilizzare ampolle troppo piccole (l'aria all'interno è insufficiente per portare ad un rigonfiamento visibile del palloncino);

Appoggiando direttamente sul fornello elettrico l'ampolla, il rigonfiamento è rapido e ben visibile, tanto da poter utilizzare anche palloncini di dimensioni maggiori.

Deduzioni: alcuni studenti rimangono sulle loro ipotesi (l'aria sale e gonfia il palloncino) altri iniziano a pensare all'espansione dei gas.

Si procede con la discussione sulle differenti metodologie utilizzate negli esperimenti.

Domanda stimolo: come poter decidere quale delle due ipotesi (l'aria calda sale o l'aria calda si espande) è corretta?

Viene proposto di mettere sopra il fornelletto l'ampolla inclinata, in modo che il palloncino risulti più basso. Il palloncino si gonfia come nell'esperimento precedente. 

Conclusioni: l'aria scaldata si espande ...

Discussioni: si propone (anche dopo le proteste di alcuni studenti che continuano a sostenere l'ipotesi che l'aria calda sale) di scrivere delle situazioni reali nelle quali vengono sfruttate le proprietà dell'aria riscaldata. "La mongolfiera" scatena nuove accese discussioni. 

Si inizia a guidare la discussione verso la soluzione: l'aria calda sale perché meno densa dell'aria fredda.

Tempo per la realizzazione dell'esperienza: un'ora, esperimento, compilazione della scheda di laboratorio e discussione.