Riassunto: Misure, massa, temperatura e densità

📋 Schema del Corso

1. Massa e strumenti di misura
2. Massa peso e grandezze
3. Temperatura e calore
4. Scale termometriche
5. Densità e proprietà intensive
6. Calcoli sulla densità

📖 1. Massa e strumenti di misura

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Massa : misura dell’inerzia di un corpo, cioè della resistenza che esso oppone alla variazione del proprio stato di quiete o di moto

★ Da sapere

• L’unità di misura della massa nel Sistema Internazionale è il kilogrammo (kg).

• La bilancia determina la massa confrontando la massa dell’oggetto incognito con una serie di masse standard.

Approfondimenti

• Dal maggio 2019 il kilogrammo è riferito alla costante di Planck, dopo la decisione della 26a Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure del 2018.

📌 La sensibilità e la portata descrivono le prestazioni di una bilancia, mentre la distinzione tra bilancia digitale e analogica riguarda soltanto la visualizzazione del risultato.

💡 Trucco mnemonico

La massa si confronta con la bilancia; il peso si misura con il dinamometro.

📖 2. Massa peso e grandezze

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Peso : la forza con cui un corpo è attratto da un campo gravitazionale e si misura in newton (N) con il dinamometro

★ Da sapere

📐 Formula — La forza peso è calcolata con $P = m \cdot g$, dove m è la massa e g è l’accelerazione di gravità.

• Sulla superficie terrestre l’accelerazione di gravità media è pari a 9,8 m/s².

📌 La massa è una grandezza fondamentale ed estensiva, mentre il peso è una grandezza derivata ed estensiva.

Approfondimenti

• A parità di massa, il peso cambia da un luogo all’altro perché varia l’accelerazione di gravità.

💡 Trucco mnemonico

La massa resta invariata, mentre il peso cambia con la gravità.

📖 3. Temperatura e calore

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Temperatura : una grandezza intensiva che misura quanto un corpo è caldo o freddo
• Calore : energia trasferita da un corpo a temperatura maggiore a uno a temperatura minore, fino al raggiungimento della stessa temperatura

★ Da sapere

• Quando due corpi a temperatura diversa vengono messi a contatto, il calore passa dal corpo più caldo a quello più freddo fino all’equilibrio termico.

Approfondimenti

• Nel Sistema Internazionale l’unità di misura del calore è il joule (J).

• Il termometro misura la temperatura sfruttando la dilatazione di liquidi, solidi o gas all’aumentare della temperatura.

💡 Trucco mnemonico

Differenza di temperatura → trasferimento di calore → equilibrio termico.

📖 4. Scale termometriche

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Scala Kelvin : Lord Kelvin, 1848 — una scala assoluta con origine allo zero assoluto, pari a −273,15 °C, sotto il quale non è possibile scendere

★ Da sapere

• La scala Celsius, proposta nel 1742 da Anders Celsius, assegna 0 °C alla fusione del ghiaccio e 100 °C all’ebollizione dell’acqua a livello del mare.

📐 Formula — La conversione da Fahrenheit a Celsius è $^{\circ}\mathrm{C} = \frac{5}{9}(^{\circ}\mathrm{F}-32)$.

📐 Formula — La conversione da Celsius a kelvin è $T(\mathrm{K}) = t(^{\circ}\mathrm{C}) + 273{,}15$, mentre la conversione inversa è $t(^{\circ}\mathrm{C}) = T(\mathrm{K}) - 273{,}15$.

Approfondimenti

• Nella scala Fahrenheit la fusione del ghiaccio corrisponde a 32 °F e l’ebollizione dell’acqua a 212 °F.

💡 Trucco mnemonico

Celsius: 0–100; Fahrenheit: 32–212; Kelvin: zero assoluto.

📖 5. Densità e proprietà intensive

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Densità : il rapporto tra la massa e il volume di un campione e costituisce una proprietà intensiva della materia
• Peso specifico : il rapporto tra il peso di un corpo e il suo volume ed è una proprietà intensiva misurata in N/m³

★ Da sapere

📐 Formula — La densità è calcolata con $d = \frac{m}{V}$, dove m è la massa e V è il volume.

📌 Un aumento della temperatura diminuisce la densità perché aumenta il volume, mentre un aumento della pressione aumenta la densità dei gas perché diminuisce il volume.

📌 La densità relativa è il rapporto tra la massa di un corpo misurata a 20 °C e la massa di un uguale volume di acqua distillata misurata a 4 °C, quindi è un numero puro.

Approfondimenti

• Le unità della densità sono kg/m³, g/cm³ o g/mL per molti materiali e g/L per i gas.

💡 Trucco mnemonico

Aumento della temperatura → aumento del volume → diminuzione della densità.

📖 6. Calcoli sulla densità

★ Da sapere

📐 Formula — Dalla relazione della densità si ricavano le formule inverse $m = d \cdot V$ e $V = \frac{m}{d}$.

• Un oggetto con densità 1,80 g/mL e volume 50 mL ha massa $m = 1{,}80\,\mathrm{g/mL} \cdot 50\,\mathrm{mL} = 90\,\mathrm{g}$.

• Per risolvere un problema di densità si ricava la formula inversa, si sostituiscono i dati con le unità di misura, si esegue il calcolo e si controllano unità e cifre significative.

Approfondimenti

• Il calcolo dimensionale verifica una formula sostituendo alle grandezze le rispettive unità di misura e controllando che l’unità finale corrisponda alla grandezza cercata.

💡 Trucco mnemonico

Formula → sostituzione dei dati → calcolo dimensionale → cifre significative.

📊 Tabelle di sintesi

Massa e peso