Le Grandezze Fisiche e il Sistema Internazionale

Il Sistema Internazionale di misura (SI) è fondamentale per descrivere oggettivamente le proprietà dei corpi attraverso valori numerici.

Caratteristiche principali del Sistema Internazionale:

• Stabilito nel 1960 per standardizzare le unità di misura a livello mondiale
• Sistema decimale con multipli e sottomultipli in potenze di 10
• Comprende 7 grandezze fondamentali e numerose grandezze derivate
• Ogni grandezza ha un nome, un simbolo e un'unità di misura con relativo simbolo

Concetto Chiave: Una grandezza fisica è qualsiasi caratteristica misurabile con uno strumento e definibile con un valore numerico accompagnato da un'unità di misura.

Le 7 unità di misura fondamentali del Sistema Internazionale:

• Lunghezza (l): metro (m)
• Massa (m): kilogrammo (kg)
• Tempo (t): secondo (s)
• Temperatura (T): kelvin (K)
• Corrente elettrica (i): ampere (A)
• Intensità luminosa (I): candela (cd)
• Quantità di sostanza (n): mole (mol)

Classificazione delle grandezze:

• Grandezze estensive: dipendono dall'estensione del campione (es. massa)
• Grandezze intensive: non dipendono dall'estensione (es. temperatura)

Notazione scientifica: metodo che permette di esprimere numeri molto grandi o molto piccoli spostando la virgola e utilizzando le potenze di 10. L'esponente sarà positivo per numeri grandi e negativo per numeri piccoli.

Caratteristiche degli strumenti di misura:

• Portata: il valore massimo misurabile
• Sensibilità: la minima variazione rilevabile

Tabella riassuntiva: La tabella delle unità di misura del SI permette di organizzare sistematicamente le 7 grandezze fondamentali, facilitando l'apprendimento dei loro simboli e delle rispettive unità di misura.

Massa, Peso e Temperatura

Differenza tra massa e peso:

Concetto Importante: La massa rappresenta la resistenza che un corpo oppone al cambiamento del suo stato di quiete o di moto. È una proprietà intrinseca che non cambia al variare delle condizioni ambientali. Il peso invece è una forza che dipende dall'accelerazione di gravità e può variare in diverse condizioni.

Caratteristiche della massa:

• Si misura con una bilancia a due bracci uguali o bilance tecniche
• L'unità di misura è il kilogrammo (kg)
• È una proprietà intrinseca del corpo
• Non varia al cambiare delle condizioni ambientali

Caratteristiche del peso:

• È una grandezza derivata $P = m·g$
• Rappresenta la forza gravitazionale che agisce su un corpo
• Si misura con il dinamometro
• Varia in base all'accelerazione di gravità

La temperatura:

• Definisce lo stato termico di un corpo
• Rende oggettive le sensazioni soggettive di caldo/freddo
• Si misura con il termometro
• In chimica si utilizzano due scale: Kelvin (K) e Celsius (°C)
• Lo zero assoluto corrisponde a -273,15 °C o 0 K

Il calore:

• È una forma di energia che si trasferisce da corpi più caldi a corpi più freddi
• L'unità di misura è il joule (J)
• Si utilizza anche la caloria $cal$: 1 cal = 4,186 J
• Esprime la quantità di energia necessaria per innalzare la temperatura

La lunghezza:

• Rappresenta la distanza geometrica tra due punti
• Si misura con il metro
• È una delle grandezze fondamentali del SI

Formula Importante: La relazione tra peso e massa è data dalla formula P = m·g, dove g è l'accelerazione di gravità (circa 9,8 m/s² sulla Terra). Questa formula mostra che massa e peso sono direttamente proporzionali.

Gli Stati di Aggregazione della Materia e i Passaggi di Stato

La materia costituisce tutto ciò che ci circonda: gli oggetti che usiamo, l'acqua, l'aria e persino noi stessi. Si presenta in diversi stati di aggregazione che dipendono dalle forze di attrazione tra le particelle.

I tre stati di aggregazione:

• Stato solido:

  • Forze di attrazione molto elevate
  • Particelle in posizioni fisse con possibilità di piccole oscillazioni
  • Forma e volume propri
  • Incomprimibilità

• Stato liquido:

  • Forze di attrazione meno intense
  • Particelle con capacità di movimento mantenendo coesione
  • Volume proprio ma forma variabile (del recipiente)
  • Incomprimibilità

• Stato aeriforme o gassoso:

  • Particelle con elevata mobilità
  • Occupano tutto lo spazio disponibile
  • Né forma né volume propri
  • Comprimibilità

Concetto Chiave: I passaggi di stato sono trasformazioni fisiche in cui la materia cambia stato di aggregazione ma mantiene inalterate le sue proprietà chimiche. Ogni passaggio avviene a temperature specifiche per ciascuna sostanza.

Principali passaggi di stato:

• Fusione: da solido a liquido (riscaldamento)
• Ebollizione: da liquido a gas (riscaldamento) a temperatura specifica
• Evaporazione: da liquido a gas (avviene a qualsiasi temperatura)
• Condensazione: da gas a liquido (raffreddamento)
• Solidificazione: da liquido a solido (raffreddamento)
• Sublimazione: direttamente da solido a gas (es. naftalina)
• Brinamento: direttamente da gas a solido

È importante ricordare che durante i cambiamenti di stato, la temperatura rimane costante nonostante l'energia continui a essere fornita o sottratta. Questo perché l'energia viene utilizzata per modificare le forze intermolecolari anziché aumentare o diminuire la temperatura.

Esempio Pratico: La differenza tra massa e volume si può osservare facilmente nei passaggi di stato dell'acqua: un cubetto di ghiaccio (solido) ha massa invariata quando si trasforma in acqua (liquido), ma il suo volume cambia leggermente, poiché l'acqua allo stato solido ha volume maggiore rispetto allo stato liquido.