La Propagazione Del Calore [Unità Di Lavoro]

Cari colleghi,


metto disposizione, dopo numerose richieste, questa unità di lavoro svolta in una mia classe 3°. Riporto di seguito l'introduzione, il resto lo potrete leggere nel documento .pdf, allegato al post.


L'unità di lavoro può essere svolta come naturale prosecuzione delle altre due, già pubblicate:

- Comprendere la diversa natura delle grandezze fisiche calore e temperatura attraverso il modello microscopico della materia.

- La dilatazione termica dei corpi.

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Obiettivi. Conoscenze: la propagazione del calore nei diversi mezzi fisici. Abilità: osservare le diverse forme di propagazione del calore e utilizzare il modello particellare della materia per interpretarne le cause; osservare  l'emissione e l'assorbimento delle radiazioni termiche in semplici fenomeni e interpretarne in termini particellari  la dipendenza dalla superficie dei corpi.


Contenuti. I meccanismi di propagazione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento. Emissione e assorbimento delle radiazioni termiche riguardo alle diverse superfici dei corpi: interpretazione mediante il modello particellare della materia.


Metodi e attività. Il calore, la temperatura e la dilatazione termica dei corpi sono stati già trattati in altre unità pubblicate su Scientificando, pertanto,  le forme di propagazione del calore saranno introdotte operativamente per cercare di approfondire la natura del calore.


I ragazzi hanno compreso, attraverso il percorso sperimentale seguito, che questa ha a che fare con l'energia ma l'astrattezza del modello microscopico della materia, anche se affrontato operativamente in seconda, pone, in ogni caso,  dei limiti di comprensione,  soprattutto a quest’età.
D'altronde, anche noi adulti, e a volte "specialisti" della materia, non ricorriamo, forse, a termini ed espressioni derivati dalla teoria del calorico quando diciamo che il calore "passa" da un corpo ad un altro, come se fosse una sostanza, e, con analogo significato, parliamo di "quantità di calore" posseduta da un corpo, ancora oggi che siamo a conoscenza dell'esistenza delle molecole?


S’ illustrerà ai ragazzi lo scopo delle esperienze sulla propagazione del calore, anticipando che i meccanismi fondamentali sono tre:


1. conduzione;
2. convezione;
3. irraggiamento.


Le esperienze saranno  precedute da un’attività d’indagine sulle  loro preconoscenze  e di riflessione su alcuni fenomeni termici quotidiani, ad esempio le differenti sensazioni termiche percepite d'inverno, scendendo dal letto e poggiando i piedi nudi sul pavimento oppure sul tappeto: sensazione di freddo per il pavimento, sensazione "neutra" per il tappeto. Qual è la causa delle differenti percezioni, se pavimento e tappeto sono nello stesso ambiente e quindi a uguale temperatura?


Si proporranno, quindi, tre esperienze riguardanti le diverse modalità di propagazione del calore.
1^ esperienza:  “Come si propaga il calore in un’asticciola metallica e in una di vetro, di lunghezza e spessore uguali?”


Lo scopo è di osservare la propagazione del calore, per conduzione, in due materiali diversi (un buon conduttore e un cattivo conduttore). Saranno utilizzati: un ago da maglia o un'asticciola metallica, un'asticciola di vetro, graffette metalliche, pinza di legno, cera di candela per fissare le graffette metalliche, due sorgenti di calore (fig.1- fig.2).

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