Il Diagramma di Gowin

1. Il Diagramma di Gowin Problem Solving

2. Le aree del diagramma Elaborazioni del pensiero Programmazione delle azioni Domande • Eventi • Piano di lavoro • Teorie • Concetti • Principi • Definizioni • ….. • Interpretazioni • Spiegazioni • Generalizzazioni • Dati raccolti • Conclusioni Fatti

3. Teoria • Un corpo immerso in un fluido galleggia quando ha densità < del fluido • Un corpo immerso in un fluido si immerge quando ha densità > del fluido • Un corpo di vetro è rigido • Un corpo di plastica è elastico Il sommergibile • Perché il flacone di plastica: • si immerge stabilmente quando noi applichiamo una pressione sul tappo del barattolo? • si immerge e riemerge subito, battendo sul tappo del barattolo? • Perché per il flacone di vetro presenta solo il secondo fenomeno? • Interpretazione • Il flacone di plastica sottoposto a aumento di pressione si deforma e diminuisce di volume • Cessata la pressione esso torna al volume di prima • Il flacone di vetro non lo fa • L’aumento di volume determina l’aumento di densità del flacone di vetro Fatti • Il flacone di plastica e quello di vetro galleggiano • Applicando pressione sul tappo del barattolo il flacone di plastica si immerge e tocca il fondo • Il flacone di vetro galleggia, anche dopo aver tenuto premuto sul tappo • Colpendo il tappo del barattolo, entrambi i flaconi si immergono e subito, di nuovo, galleggiano Conclusione Quando si preme sul tappo esso flette e comprime l’acqua. Essa comprime il flacone di plastica e ne provoca la diminuzione di volume e l’aumento di densità. Perciò si immerge. Cessata la pressione volume e densità originali vengono ripristinati perché il flacone è elastico.

4. L’esperienza di Torricelli • Interpretazioni • L’acceler. di gravità agisce su: • Massa del fluido nel tubo capovolto e immerso • Massa del fluido nella bacinella • Massa di aria atmosferica • Perché con il Hg, il tubo capovolto ed immerso si vede dello spazio sulla estremità in alto? • Perché con H2O il tubo resta pieno fino alla cima? • Cosa c’è nello spazio liberato dal Hg? • Concetti • Massa • Accelerazione gravitazionale • Forza - Peso • Superficie • Pressione Dati La distanza tra le superfici del Hg nel tubo e quello nella bacinella misura 760 mm • Conclusioni • Il peso del Hg nel tubo esercita una pressione su quello nella bacinella • l’aria atmosferica esercita una pressione sul Hg nella bacinella • Il valore di a) è>di b) perciò Hg fuoriesce dal tubo e va nella bacinella sollevandone il livello e sollevando l’aria. Nel tubo, sopra Hg c’è vuoto. Non può entrare aria • Il peso dell’H2O esercita, su quella in bacinella, una pressione inferiore a quella dell’aria: non esce e non solleva il livello in bacinella su cui agisce la pressione atmosferica • Proprietà • Hg densità =13.59 g/cm3 • H2O densità = 1 g/cm3 • Fatti • Un tubo riempito di Hg, capovolto ed immerso in Hg, presenta dello spazio sulla estremità in alto • Un tubo riempito di H2O capovolto ed immerso in H2O resta pieno di H2O fino alla estremità in alto

5. Decomposizione termica • È avvenuta una trasformazione fisica oppure chimica ? • Quali sostanze si sono liberate? • Teorie • Una reazione chimica provoca il cambio dell’identità delle sostanze coinvolte • Concetti • Il colore di una sostanza pura fa parte della propria identità. • Colori diversi identificano (quasi sempre) sostanze pure differenti • Definizioni • Elemento (sostanza elementare): sostanza pura la cui molecola (particella) contiene un solo tipo di atomo • Composto: sostanza pura la cui molecola contiene due o più tipi di atomi • Molecola: particella di una sostanza pura che contiene due o più atomi , non importa se di tipo uguale o diverso • Formula chimica di una sostanza: esprime quali e quanti atomi costituiscono la molecola • Decomposizione: reazione che trasforma un composto in elementi • L’ossido di mercurio è una polvere rossa che ha formula chimica HgO • Interpretazioni • Le goccioline che si vedono le riconosciamo essere mercurio Hg che è un elemento • Ipotesi • La comparsa di Hg fa pensare alla liberazione di ossigeno, elemento gassoso • La produzione di ossigeno dovrebbe ravvivare una fiamma • Spiegazioni • La comparsa di Hg indica che è avvenuta una reazione di decomposizione • Conclusioni • La variazione di colore indica che è avvenuta una reazione chimica • La sostanza che si vede è il Hg • La reazione di decomposizione termica è • 2 HgO 2 Hg + O2 Fatti • HgO, polvere di colore rosso, riscaldato sulla fiamma in provetta di vetro, scompare dal fondo. • Sulle pareti della provetta compaiono goccioline lucenti di colore metallico Verifica ipotesi • Ripetiamo avvicinando un cerino acceso

6. Dilatazione termica Elaborazioni del pensiero Programmazione delle azioni • Domande • Perché dopo avere riscaldato la sfera essa non attraversa più l’anello metallico? Fatti • La sfera metallica attraversa l’anello metallico • La sfera metallica, riscaldata, non attraversa più l’anello metallico • Interpretazioni • La sfera metallica, riscaldata aumenta di volume • Spiegazioni • Le particelle della sfera, riscaldate, si distanziano • Conclusioni • Con il calore le particelle si distanziano e la sfera aumenta di volume e non attraversa più l’anello • Teoria particellare della materia • I corpi solidi sono fatti di particelle che si attraggono e che sono stipate tra loro • Concetti • Dilatazione termica: i metalli riscaldati aumentano di volume