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Calorimetria e Termodinamica: Comprendere il Calore e le Temperature

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Gretuzz๐ŸŒฟ

23/09/2022

Scienze

Termologia

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โ€ข

23 set 2022

โ€ข

25 pagine

Calorimetria e Termodinamica: Comprendere il Calore e le Temperature

La termologia e la termodinamica studiano i fenomeni legati al... Mostra di piรน

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Termologia:
La temperatura, il calore e la dilatazione termica
Temperatura-grandezza fisica
Termologia-studio della temperatura o dei fenome

Strumenti di Misura e Proprietร  Termiche

Gli strumenti per misurare la temperatura ambiente sfruttano diverse proprietร  fisiche dei materiali che variano con la temperatura. Il calorimetro รจ uno strumento fondamentale per misurare gli scambi di calore, mentre altri dispositivi come il termometro a liquido e il termometro a gas sfruttano principi fisici diversi.

Esempio: Un termometro a mercurio funziona grazie alla dilatazione termica del liquido: quando la temperatura aumenta, il mercurio si dilata e sale lungo il capillare graduato.

La formula q=mcโˆ†t rappresenta l'equazione fondamentale della calorimetria, dove:

  • q รจ la quantitร  di calore scambiata
  • m รจ la massa del corpo
  • c รจ il calore specifico
  • โˆ†t รจ la variazione di temperatura
Termologia:
La temperatura, il calore e la dilatazione termica
Temperatura-grandezza fisica
Termologia-studio della temperatura o dei fenome

Fondamenti di Termologia e Temperatura

La Termologia e Termodinamica studia i fenomeni legati alla temperatura e al trasferimento di energia termica. La temperatura รจ una grandezza fisica fondamentale che misura lo stato di agitazione termica delle molecole di un corpo. Quando parliamo di equilibrio termico, ci riferiamo alla condizione in cui due corpi raggiungono la stessa temperatura attraverso lo scambio di energia.

Definizione: L'equilibrio termico tra due corpi si verifica quando cessa il trasferimento netto di energia termica tra essi, raggiungendo una temperatura comune detta temperatura di equilibrio.

Il principio zero della termodinamica stabilisce che se due corpi sono in equilibrio termico con un terzo corpo, sono anche in equilibrio termico tra loro. Questo principio รจ fondamentale per comprendere come funzionano gli strumenti di misura della temperatura.

L'unitร  di misura della temperatura nel Sistema Internazionale รจ il Kelvin (K), ma nella vita quotidiana utilizziamo comunemente i gradi Celsius (ยฐC). La relazione tra energia cinetica media delle particelle e temperatura รจ diretta: maggiore รจ l'agitazione molecolare, piรน alta sarร  la temperatura del corpo.

Termologia:
La temperatura, il calore e la dilatazione termica
Temperatura-grandezza fisica
Termologia-studio della temperatura o dei fenome

Applicazioni Pratiche e Misurazioni

La misurazione della temperatura รจ fondamentale in molti ambiti, dalla meteorologia all'industria. Per come si misura la temperatura dell'aria, si utilizzano termometri specifici che devono essere posizionati all'ombra e protetti da influenze dirette.

Evidenziazione: La temperatura di equilibrio acqua รจ un concetto fondamentale in calorimetria, spesso utilizzato negli esperimenti di laboratorio per determinare il calore specifico di materiali sconosciuti.

Le formule inverse calore latente sono utilizzate quando dobbiamo determinare la massa o il calore latente di un materiale conoscendo la quantitร  di calore scambiata durante un passaggio di stato. L'equilibrio chimico รจ strettamente correlato alla temperatura, che influenza la velocitร  delle reazioni e la posizione dell'equilibrio stesso.

Termologia:
La temperatura, il calore e la dilatazione termica
Temperatura-grandezza fisica
Termologia-studio della temperatura o dei fenome

Scale di Temperatura e Conversioni

Le principali scale di temperatura utilizzate sono Celsius, Kelvin e Fahrenheit. La temperatura di equilibrio formula dipende dalle masse e dai calori specifici dei corpi coinvolti. Per convertire tra diverse scale, utilizziamo relazioni matematiche precise:

Vocabolario:

  • TK = TC + 273,15 (da Celsius a Kelvin)
  • TC = TF - 32/1,8 (da Fahrenheit a Celsius)

Il passaggio dallo stato liquido a quello gassoso avviene a temperature specifiche che dipendono dalla pressione. Per l'acqua a pressione atmosferica, questo avviene a 100ยฐC (373,15 K).

Termologia:
La temperatura, il calore e la dilatazione termica
Temperatura-grandezza fisica
Termologia-studio della temperatura o dei fenome

Applicazioni Pratiche della Dilatazione Termica negli Strumenti di Misura

Gli Strumenti di misura della temperatura sfruttano spesso il principio della dilatazione termica. Il termometro a mercurio, uno Strumento per misurare la temperatura ambiente classico, funziona grazie alla dilatazione volumica del mercurio contenuto nel bulbo. Quando la temperatura aumenta, il mercurio si dilata e sale lungo il capillare graduato.

Vocabolario: Il Calorimetro รจ uno strumento che sfrutta i principi dell'Equilibrio termico per misurare il calore specifico dei materiali e studiare gli scambi di calore.

La comprensione della dilatazione termica รจ fondamentale in numerosi settori dell'ingegneria e dell'industria. Nelle costruzioni, per esempio, รจ necessario considerare la dilatazione dei materiali per prevenire deformazioni e rotture. Le rotaie ferroviarie, i cavi elettrici e le tubature devono essere installati tenendo conto delle variazioni dimensionali dovute ai cambiamenti di temperatura.

Evidenziazione: L'Equilibrio termico tra due corpi si raggiunge quando, posti a contatto, raggiungono la stessa temperatura finale. Questo principio รจ alla base della Temperatura di equilibrio formula utilizzata in calorimetria: q=mcโˆ†t.

La dilatazione termica trova applicazione anche nella progettazione di dispositivi di sicurezza, come i termostati bimetallici, che sfruttano la differenza tra i coefficienti di dilatazione di due metalli diversi per controllare automaticamente la temperatura di sistemi di riscaldamento o raffreddamento.

Termologia:
La temperatura, il calore e la dilatazione termica
Temperatura-grandezza fisica
Termologia-studio della temperatura o dei fenome

La Dilatazione Termica: Principi e Applicazioni nella Termologia e Termodinamica

La Termologia e Termodinamica ci insegnano che la dilatazione termica รจ un fenomeno fondamentale che si verifica quando un corpo aumenta le proprie dimensioni a seguito di un incremento della temperatura. Questo processo รจ strettamente legato al movimento delle particelle che compongono la materia: all'aumentare della temperatura, le particelle si muovono piรน velocemente, aumentando la frequenza degli urti e la distanza media tra loro.

Definizione: La dilatazione termica รจ l'aumento delle dimensioni di un sistema fisico causato dall'incremento della temperatura. Il fenomeno inverso, che si verifica quando la temperatura diminuisce, รจ chiamato contrazione.

I materiali presentano diversi coefficienti di dilatazione, che dipendono dalla loro natura e struttura molecolare. Per i solidi, distinguiamo tre tipi di dilatazione: lineare (monodimensionale), superficiale (bidimensionale) e volumica (tridimensionale). I metalli, come l'alluminio (24 x 10โปโถ Kโปยน) e il rame (16 x 10โปโถ Kโปยน), mostrano coefficienti di dilatazione caratteristici che ne determinano il comportamento termico.

Esempio: Un ponte metallico lungo 100 metri a 20ยฐC puรฒ allungarsi di alcuni centimetri durante una calda giornata estiva. Per questo motivo, i ponti sono progettati con giunti di dilatazione che permettono questi movimenti senza causare tensioni strutturali.

I liquidi presentano generalmente coefficienti di dilatazione maggiori rispetto ai solidi. L'etanolo, per esempio, ha un coefficiente di 1,1 x 10โปยณ ยฐCโปยน, mentre il mercurio, comunemente usato nei termometri tradizionali, ha un coefficiente di 0,18 x 10โปยณ ยฐCโปยน. L'acqua rappresenta un caso particolare, mostrando un comportamento anomalo con la sua massima densitร  a 4ยฐC.

Termologia:
La temperatura, il calore e la dilatazione termica
Temperatura-grandezza fisica
Termologia-studio della temperatura o dei fenome

Introduzione alla termologia e alla temperatura

La termologia si occupa dello studio della temperatura e dei fenomeni ad essa collegati. La temperatura รจ una grandezza fisica fondamentale che misura lo stato di agitazione termica delle molecole che compongono un corpo.

Definizione: La temperatura รจ una grandezza fisica scalare che quantifica l'agitazione termica delle particelle di un corpo. Maggiore รจ l'agitazione, piรน elevata sarร  la temperatura.

Alcuni concetti chiave:

  • Nel Sistema Internazionale, l'unitร  di misura della temperatura รจ il Kelvin (K).
  • Il passaggio di calore tra corpi a diverse temperature continua fino al raggiungimento dell'equilibrio termico.
  • La temperatura รจ direttamente proporzionale all'energia cinetica media di vibrazione degli atomi.

Highlight: Il principio zero della termodinamica afferma che se due corpi A e B sono in equilibrio termico con un terzo corpo T, allora sono anche in equilibrio termico tra loro.

Esempio: Quando un corpo freddo e uno caldo vengono messi a contatto, il freddo diventa meno freddo e il caldo meno caldo, fino a raggiungere la stessa temperatura.

Termologia:
La temperatura, il calore e la dilatazione termica
Temperatura-grandezza fisica
Termologia-studio della temperatura o dei fenome
Termologia:
La temperatura, il calore e la dilatazione termica
Temperatura-grandezza fisica
Termologia-studio della temperatura o dei fenome
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La temperatura, il calore e la dilatazione termica
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Pensavamo che non l'avreste mai chiesto....

Che cos'รจ l'assistente AI di Knowunity?

Il nostro assistente AI รจ costruito specificamente per le esigenze degli studenti. Sulla base dei milioni di contenuti presenti sulla piattaforma, possiamo fornire agli studenti risposte davvero significative e pertinenti. Ma non si tratta solo di risposte, l'assistente รจ in grado di guidare gli studenti attraverso le loro sfide quotidiane di studio, con piani di studio personalizzati, quiz o contenuti nella chat e una personalizzazione al 100% basata sulle competenze e sugli sviluppi degli studenti.

Dove posso scaricare l'applicazione Knowunity?

รˆ possibile scaricare l'applicazione dal Google Play Store e dall'Apple App Store.

Knowunity รจ davvero gratuita?

Sรฌ, hai accesso completamente gratuito a tutti i contenuti nell'app e puoi chattare o seguire i Creatori in qualsiasi momento. Sbloccherai nuove funzioni crescendo il tuo numero di follower. Inoltre, offriamo Knowunity Premium, che consente di studiare senza alcun limite!!

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Recensioni dei nostri utenti. Ci adorano - e anche tu, vedrai .

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Google Play

L'applicazione รจ molto facile da usare e ben progettata. Finora ho trovato tutto quello che cercavo e ho potuto imparare molto dalle presentazioni! Utilizzerรฒ sicuramente l'app per i compiti in classe! รˆ molto utile anche come fonte di ispirazione.

Stefano S

utente iOS

Questa applicazione รจ davvero grande! Ci sono tantissimi appunti e aiuti con lo studio [...]. La mia materia problematica, per esempio, รจ il francese e l'app ha cosรฌ tante opzioni per aiutarmi. Grazie a questa app ho migliorato il mio francese. La consiglio a tutti.

Samantha Klich

utente Android

Wow, sono davvero stupita. Ho appena provato l'app perchรฉ l'ho vista pubblicizzata molte volte e sono rimasta assolutamente sbalordita. Questa app รจ L'AIUTO che cercate per la scuola e soprattutto offre tantissime cose, come allenamenti e schede, che a me personalmente sono state MOLTO utili.

Anna

utente iOS

รˆ bellissima questa app, la adoro. รˆ utilissima per lo studio e mi aiuta molto, anzi moltissimo, ma soprattutto mi aiutano molto i quiz, per memorizzare anche quello che non sapevo

Anastasia

utente Android

Fantastica per qualsiasi materia avere gli appunti anche di altre persone รจ molto utile perchรจ posso confrontarmi e vedere come migliorarmi. con i quiz riesco ad apprendere al meglio.

Francesca

utente Android

moooolto utile,gli appunti sono belli e funzionanti,schoolGPT da dei consigli formidabili!!

Marianna

utente Android

L'applicazione รจ semplicemente fantastica! Tutto ciรฒ che devo fare รจ inserire l'argomento nella barra di ricerca e ottengo la risposta molto velocemente. Non devo guardare 10 video di YouTube per capire qualcosa, quindi risparmio tempo. Consigliatissima!

Sudenaz Ocak

utente Android

A scuola andavo malissimo in matematica, ma grazie a questa applicazione ora vado meglio. Vi sono molto grato per aver creato questa app.

Greenlight Bonnie

utente Android

Knowunity รจ un applicazione fantastica,considerando che ha degli schemi veramente molto carini e sfiziosi e che ci sono dei quiz,oltre al fatto che questa cosa dell intelligenza artificiale "school gpt" รจ almeno per me molto utile, perchรฉ a differenza di Chatgpt ti da le spiegazioni, ti spiega ciรฒ che non รจ chiaro! Posso studiare piรน velocemente tramite gli schemi e che posso pubblicare io stessa gli schemi รจ una funzione utilissima per gli altri studenti. Knowunity รจ PERFETTA

Aurora

utente Android

Lโ€™app funziona benissimo e puoi trovare qualsiasi tipo di informazione. Non ho lโ€™abbonamento ma la parte gratuita รจ sufficiente per uno studio approfondito.

Martina

utente iOS

in questi ultimi mesi di scuola dove il tempo รจ ormai poco, mi sta aiutando molto perchรฉ piuttosto che farmi io gli schemi su quello che leggo sul libro guardo questi giร  fatti e li uso come ripasso piuttosto che rileggermi tutto il libro

Chiara

utente IOS

Questa app รจ una delle migliori, nientโ€™altro da dire.

Andrea

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Samantha Klich

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Sudenaz Ocak

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Greenlight Bonnie

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Martina

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Chiara

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Questa app รจ una delle migliori, nientโ€™altro da dire.

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3901

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Calorimetria e Termodinamica: Comprendere il Calore e le Temperature

La termologia e la termodinamica studiano i fenomeni legati al calore e alla temperatura, concetti fondamentali per comprendere i cambiamenti di stato della materia.

La Termologia e Termodinamica si basa su principi fondamentali come l'equilibrio termico, che si... Mostra di piรน

Termologia:
La temperatura, il calore e la dilatazione termica
Temperatura-grandezza fisica
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Gli strumenti per misurare la temperatura ambiente sfruttano diverse proprietร  fisiche dei materiali che variano con la temperatura. Il calorimetro รจ uno strumento fondamentale per misurare gli scambi di calore, mentre altri dispositivi come il termometro a liquido e il termometro a gas sfruttano principi fisici diversi.

Esempio: Un termometro a mercurio funziona grazie alla dilatazione termica del liquido: quando la temperatura aumenta, il mercurio si dilata e sale lungo il capillare graduato.

La formula q=mcโˆ†t rappresenta l'equazione fondamentale della calorimetria, dove:

  • q รจ la quantitร  di calore scambiata
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La Termologia e Termodinamica studia i fenomeni legati alla temperatura e al trasferimento di energia termica. La temperatura รจ una grandezza fisica fondamentale che misura lo stato di agitazione termica delle molecole di un corpo. Quando parliamo di equilibrio termico, ci riferiamo alla condizione in cui due corpi raggiungono la stessa temperatura attraverso lo scambio di energia.

Definizione: L'equilibrio termico tra due corpi si verifica quando cessa il trasferimento netto di energia termica tra essi, raggiungendo una temperatura comune detta temperatura di equilibrio.

Il principio zero della termodinamica stabilisce che se due corpi sono in equilibrio termico con un terzo corpo, sono anche in equilibrio termico tra loro. Questo principio รจ fondamentale per comprendere come funzionano gli strumenti di misura della temperatura.

L'unitร  di misura della temperatura nel Sistema Internazionale รจ il Kelvin (K), ma nella vita quotidiana utilizziamo comunemente i gradi Celsius (ยฐC). La relazione tra energia cinetica media delle particelle e temperatura รจ diretta: maggiore รจ l'agitazione molecolare, piรน alta sarร  la temperatura del corpo.

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La misurazione della temperatura รจ fondamentale in molti ambiti, dalla meteorologia all'industria. Per come si misura la temperatura dell'aria, si utilizzano termometri specifici che devono essere posizionati all'ombra e protetti da influenze dirette.

Evidenziazione: La temperatura di equilibrio acqua รจ un concetto fondamentale in calorimetria, spesso utilizzato negli esperimenti di laboratorio per determinare il calore specifico di materiali sconosciuti.

Le formule inverse calore latente sono utilizzate quando dobbiamo determinare la massa o il calore latente di un materiale conoscendo la quantitร  di calore scambiata durante un passaggio di stato. L'equilibrio chimico รจ strettamente correlato alla temperatura, che influenza la velocitร  delle reazioni e la posizione dell'equilibrio stesso.

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  • TK = TC + 273,15 (da Celsius a Kelvin)
  • TC = TF - 32/1,8 (da Fahrenheit a Celsius)

Il passaggio dallo stato liquido a quello gassoso avviene a temperature specifiche che dipendono dalla pressione. Per l'acqua a pressione atmosferica, questo avviene a 100ยฐC (373,15 K).

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Vocabolario: Il Calorimetro รจ uno strumento che sfrutta i principi dell'Equilibrio termico per misurare il calore specifico dei materiali e studiare gli scambi di calore.

La comprensione della dilatazione termica รจ fondamentale in numerosi settori dell'ingegneria e dell'industria. Nelle costruzioni, per esempio, รจ necessario considerare la dilatazione dei materiali per prevenire deformazioni e rotture. Le rotaie ferroviarie, i cavi elettrici e le tubature devono essere installati tenendo conto delle variazioni dimensionali dovute ai cambiamenti di temperatura.

Evidenziazione: L'Equilibrio termico tra due corpi si raggiunge quando, posti a contatto, raggiungono la stessa temperatura finale. Questo principio รจ alla base della Temperatura di equilibrio formula utilizzata in calorimetria: q=mcโˆ†t.

La dilatazione termica trova applicazione anche nella progettazione di dispositivi di sicurezza, come i termostati bimetallici, che sfruttano la differenza tra i coefficienti di dilatazione di due metalli diversi per controllare automaticamente la temperatura di sistemi di riscaldamento o raffreddamento.

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Definizione: La dilatazione termica รจ l'aumento delle dimensioni di un sistema fisico causato dall'incremento della temperatura. Il fenomeno inverso, che si verifica quando la temperatura diminuisce, รจ chiamato contrazione.

I materiali presentano diversi coefficienti di dilatazione, che dipendono dalla loro natura e struttura molecolare. Per i solidi, distinguiamo tre tipi di dilatazione: lineare (monodimensionale), superficiale (bidimensionale) e volumica (tridimensionale). I metalli, come l'alluminio (24 x 10โปโถ Kโปยน) e il rame (16 x 10โปโถ Kโปยน), mostrano coefficienti di dilatazione caratteristici che ne determinano il comportamento termico.

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Stefano S

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Greenlight Bonnie

utente Android

Knowunity รจ un applicazione fantastica,considerando che ha degli schemi veramente molto carini e sfiziosi e che ci sono dei quiz,oltre al fatto che questa cosa dell intelligenza artificiale "school gpt" รจ almeno per me molto utile, perchรฉ a differenza di Chatgpt ti da le spiegazioni, ti spiega ciรฒ che non รจ chiaro! Posso studiare piรน velocemente tramite gli schemi e che posso pubblicare io stessa gli schemi รจ una funzione utilissima per gli altri studenti. Knowunity รจ PERFETTA

Aurora

utente Android

Lโ€™app funziona benissimo e puoi trovare qualsiasi tipo di informazione. Non ho lโ€™abbonamento ma la parte gratuita รจ sufficiente per uno studio approfondito.

Martina

utente iOS

in questi ultimi mesi di scuola dove il tempo รจ ormai poco, mi sta aiutando molto perchรฉ piuttosto che farmi io gli schemi su quello che leggo sul libro guardo questi giร  fatti e li uso come ripasso piuttosto che rileggermi tutto il libro

Chiara

utente IOS

Questa app รจ una delle migliori, nientโ€™altro da dire.

Andrea

utente iOS

L'applicazione รจ molto facile da usare e ben progettata. Finora ho trovato tutto quello che cercavo e ho potuto imparare molto dalle presentazioni! Utilizzerรฒ sicuramente l'app per i compiti in classe! รˆ molto utile anche come fonte di ispirazione.

Stefano S

utente iOS

Questa applicazione รจ davvero grande! Ci sono tantissimi appunti e aiuti con lo studio [...]. La mia materia problematica, per esempio, รจ il francese e l'app ha cosรฌ tante opzioni per aiutarmi. Grazie a questa app ho migliorato il mio francese. La consiglio a tutti.

Samantha Klich

utente Android

Wow, sono davvero stupita. Ho appena provato l'app perchรฉ l'ho vista pubblicizzata molte volte e sono rimasta assolutamente sbalordita. Questa app รจ L'AIUTO che cercate per la scuola e soprattutto offre tantissime cose, come allenamenti e schede, che a me personalmente sono state MOLTO utili.

Anna

utente iOS

รˆ bellissima questa app, la adoro. รˆ utilissima per lo studio e mi aiuta molto, anzi moltissimo, ma soprattutto mi aiutano molto i quiz, per memorizzare anche quello che non sapevo

Anastasia

utente Android

Fantastica per qualsiasi materia avere gli appunti anche di altre persone รจ molto utile perchรจ posso confrontarmi e vedere come migliorarmi. con i quiz riesco ad apprendere al meglio.

Francesca

utente Android

moooolto utile,gli appunti sono belli e funzionanti,schoolGPT da dei consigli formidabili!!

Marianna

utente Android

L'applicazione รจ semplicemente fantastica! Tutto ciรฒ che devo fare รจ inserire l'argomento nella barra di ricerca e ottengo la risposta molto velocemente. Non devo guardare 10 video di YouTube per capire qualcosa, quindi risparmio tempo. Consigliatissima!

Sudenaz Ocak

utente Android

A scuola andavo malissimo in matematica, ma grazie a questa applicazione ora vado meglio. Vi sono molto grato per aver creato questa app.

Greenlight Bonnie

utente Android

Knowunity รจ un applicazione fantastica,considerando che ha degli schemi veramente molto carini e sfiziosi e che ci sono dei quiz,oltre al fatto che questa cosa dell intelligenza artificiale "school gpt" รจ almeno per me molto utile, perchรฉ a differenza di Chatgpt ti da le spiegazioni, ti spiega ciรฒ che non รจ chiaro! Posso studiare piรน velocemente tramite gli schemi e che posso pubblicare io stessa gli schemi รจ una funzione utilissima per gli altri studenti. Knowunity รจ PERFETTA

Aurora

utente Android

Lโ€™app funziona benissimo e puoi trovare qualsiasi tipo di informazione. Non ho lโ€™abbonamento ma la parte gratuita รจ sufficiente per uno studio approfondito.

Martina

utente iOS

in questi ultimi mesi di scuola dove il tempo รจ ormai poco, mi sta aiutando molto perchรฉ piuttosto che farmi io gli schemi su quello che leggo sul libro guardo questi giร  fatti e li uso come ripasso piuttosto che rileggermi tutto il libro

Chiara

utente IOS

Questa app รจ una delle migliori, nientโ€™altro da dire.

Andrea

utente iOS