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.