Proprietà generali e caratteristiche

Nell'ora di Scienze avete misurato queste proprietà di vari materiali: massa, volume, densità, punto di fusione, durezza e conducibilità elettrica. Classificale in due gruppi: proprietà generali (quelle che ha tutta la materia) e proprietà caratteristiche (quelle che servono a distinguere una sostanza da un'altra). Giustifica brevemente la tua classificazione.

Gonfi un palloncino e verifichi che occupa uno spazio che prima non occupava; inoltre, su una bilancia molto precisa, il palloncino pieno pesa un po' più del palloncino vuoto, come mostra la figura.

Quali due proprietà generali della materia dimostra l'aria con questo esperimento? Nominale e spiega quale osservazione corrisponde a ciascuna.

Dal fruttivendolo, il commesso mette un melone sulla bilancia e questa segna $2,5\ \text{kg}$.

1. a) Quale proprietà del melone si sta misurando?
2. b) È una proprietà generale o caratteristica? Motiva la risposta.
3. c) Qual è l'unità di quella grandezza nel Sistema Internazionale?

Completa la frase con le parole mancanti: «Le proprietà $\dots$ le hanno tutti i materiali, come la massa e il volume; le proprietà $\dots$ permettono di distinguere una sostanza da un'altra, come la densità o il punto di fusione». Poi spiega come useresti una proprietà caratteristica per distinguere il sale dallo zucchero senza assaggiarli.

Marco conserva due biglie che pesano esattamente $20\ \text{g}$ ciascuna: una è di vetro e l'altra d'acciaio, ma sono dipinte dello stesso colore e si sono mescolate.

1. a) Gli serve la massa per sapere quale sia quale? Perché?
2. b) Quale proprietà caratteristica potrebbe misurare per distinguerle? Spiega come lo farebbe.

Spezzi una tavoletta di cioccolato in due metà esatte.

1. a) Che cosa succede alla massa e al volume di ciascuna metà, rispetto a quelli della tavoletta intera?
2. b) E che cosa succede alla densità del cioccolato?
3. c) Usa questo esempio per spiegare la differenza tra una proprietà generale e una proprietà caratteristica.

In laboratorio, Lucia versa acqua in un cilindro graduato fino alla tacca di $100\ \text{mL}$, come mostra la figura.

1. a) Quale proprietà dell'acqua sta misurando con il cilindro graduato?
2. b) Esprimi quella quantità in $\text{cm}^3$ (ricorda: $1\ \text{mL} = 1\ \text{cm}^3$).
3. c) È una proprietà generale o caratteristica?

L'acqua bolle sempre a $100\ \celsius$ (al livello del mare) e l'alcol a $78\ \celsius$.

1. a) Come si chiama la proprietà a cui si riferiscono questi dati?
2. b) È una proprietà generale o caratteristica?
3. c) In che modo questa proprietà ti aiuterebbe a sapere quale dei due liquidi c'è in un flacone che ha perso l'etichetta?

Il professore riscalda una sostanza bianca sconosciuta e osserva che fonde esattamente a $80\ \celsius$. Nella tabella del laboratorio ci sono questi punti di fusione: zucchero, $186\ \celsius$; naftalina, $80\ \celsius$; sale comune, $801\ \celsius$.

1. a) Quale delle tre sostanze è quella sconosciuta?
2. b) Spiega perché il punto di fusione serve a identificarla e invece il colore bianco no.

Una sostanza ha un punto di fusione di $-10\ \celsius$ e un punto di ebollizione di $60\ \celsius$, come mostra la figura.

1. a) In quale stato si trova a $20\ \celsius$?
2. b) E a $-20\ \celsius$?
3. c) E a $80\ \celsius$?
4. d) Giustifica ogni risposta confrontando la temperatura con i due punti caratteristici, e spiega perché quei punti servono a prevedere lo stato della sostanza a qualsiasi temperatura.

Con una moneta puoi graffiare il legno di una matita, ma per quanto tu strofini il legno contro la moneta non riesci a graffiarla.

1. a) Quale proprietà caratteristica stai confrontando con questa prova?
2. b) Quale dei due materiali ce l'ha maggiore? Spiega come lo sai.

Le padelle sono di metallo perché il metallo trasmette molto bene il calore del fuoco agli alimenti, ma il manico di solito è di legno o di plastica, come mostra la figura.

Spiega, usando l'espressione «conducibilità termica», perché la padella e il manico non si fabbricano in un unico pezzo di metallo.

In un museo di minerali ti lasciano fare una prova con tre campioni: il minerale A scalfisce il minerale B, e il minerale C scalfisce il minerale A. Inoltre, il cartello della vetrina ti indica che la durezza del minerale C nella scala di Mohs è 7 (per confronto, il vetro di una finestra ha durezza 5,5).

1. a) Ordina i tre minerali dal più tenero al più duro.

1. b) Spiega il ragionamento che hai seguito.

1. c) Che cosa succederebbe al vetro di una finestra se lo strofinassi con il minerale C? Giustificalo confrontando le loro durezze.

In inverno, camminare scalzi sul pavimento di marmo del bagno dà una sensazione di freddo molto maggiore che camminare sul tappeto del corridoio, anche se entrambi sono alla stessa temperatura.

1. a) Quale dei due materiali ha la maggiore conducibilità termica?
2. b) Spiega, usando questo dato, che cosa succede al calore del tuo piede in ciascun caso e perché la sensazione è così diversa.

I buoni coltelli da cucina si fabbricano d'acciaio e non d'alluminio, che è un metallo molto più leggero.

1. a) Quale proprietà caratteristica rende l'acciaio un materiale migliore per un coltello?
2. b) Spiega perché in questo caso la leggerezza (una massa piccola) non è la proprietà che decide.
3. c) Fai un altro esempio di oggetto quotidiano in cui il materiale sia scelto per quella stessa proprietà che hai indicato nel punto a).

In tecnologia avete montato un circuito con una pila e una lampadina: se chiudi il circuito con un materiale conduttore, la lampadina si accende, e se è isolante no, come mostra la figura.

Provate quattro oggetti: una chiave di ferro, una gomma da cancellare, la mina di una matita (grafite) e un righello di plastica.

1. a) Prevedi con quali si accenderà la lampadina.
2. b) Classifica i quattro materiali in conduttori e isolanti in base alla loro conducibilità elettrica.
3. c) Spiega perché gli elettricisti usano cacciaviti con il manico di plastica e che cosa succederebbe se il manico fosse di metallo.

Un'azienda progetta il vetro di un orologio sportivo e dubita tra tre materiali: plastica (molto economica, si graffia facilmente), vetro (si graffia appena, ma può rompersi con un colpo forte) e zaffiro sintetico (quasi impossibile da graffiare, molto costoso).

1. a) Quali proprietà dei materiali compaiono in questa decisione? Indica quali sono caratteristiche.
2. b) Scegli un materiale per l'orologio di un bambino di $10$ anni che lo usa per giocare in cortile e giustifica la tua scelta.
3. c) Quale materiale sceglieresti per un orologio di lusso? Giustificalo confrontando le proprietà.

In un mercatino vendono un braccialetto che, secondo il venditore, è d'argento. Salma lo pesa a casa: $31\ \text{g}$. Risulta che anche un cucchiaino d'acciaio della sua cucina pesa $31\ \text{g}$.

1. a) Spiega perché la massa non serve a Salma per verificare se il braccialetto è d'argento.
2. b) La densità dell'argento è $10,5\ \text{g/cm}^3$ e quella dell'acciaio $7,9\ \text{g/cm}^3$. Descrivi quali due misure deve fare Salma e quale calcolo deve eseguire per verificarlo.

Per misurare il volume di un portachiavi metallico, Noa versa $50\ \text{mL}$ di acqua in un cilindro graduato; immergendo il portachiavi, il livello sale fino a $68\ \text{mL}$, come mostra la figura.

1. a) Qual è il volume del portachiavi, in $\text{cm}^3$?
2. b) Esprimilo in litri.
3. c) Perché Noa non potrebbe misurare il volume di questo oggetto con un righello?

In un magazzino ci sono due bottiglie chiuse e identiche, una piena d'acqua e l'altra d'olio, ma hanno perso l'etichetta e non si possono aprire.

1. a) Quale delle due peserà di più prendendole in mano?
2. b) Giustificalo usando le densità (acqua, $1\ \text{g/cm}^3$; olio, $0,9\ \text{g/cm}^3$) e il fatto che le due bottiglie contengono lo stesso volume di liquido.
3. c) Perché non serve guardare la dimensione delle bottiglie per decidere?

Una trave di ferro di un cantiere pesa $790\ \text{kg}$ e una vite dello stesso ferro pesa $7,9\ \text{g}$. La densità di entrambe è $7,9\ \text{g/cm}^3$.

1. a) Calcola il volume della vite e quello della trave (esprimi quest'ultimo in $\text{cm}^3$; ricorda che $1\ \text{kg} = 1000\ \text{g}$).
2. b) Hanno la stessa massa? E lo stesso volume? E la stessa densità?
3. c) Spiega, con questo esempio, in che cosa si differenziano le proprietà generali da quelle caratteristiche, e motiva perché la densità non cambia anche se il pezzo di ferro è grande o piccolo.

Un flacone del laboratorio ha perso l'etichetta e contiene un liquido incolore. Lo riscaldate e bolle a $78\ \celsius$. I candidati sono: acqua (punto di ebollizione $100\ \celsius$), alcol ($78\ \celsius$) e acetone ($56\ \celsius$).

1. a) Quale sostanza sembra essere, in base al punto di ebollizione?
2. b) Misurate la sua densità e risulta $0,79\ \text{g/cm}^3$; quella dell'alcol è $0,79\ \text{g/cm}^3$ e quella dell'acetone $0,78\ \text{g/cm}^3$. Questa misura risolve il dubbio tra alcol e acetone? Motiva la risposta.
3. c) Quale proprietà è risultata decisiva in questo caso e perché conviene misurare più di una proprietà caratteristica per identificare una sostanza?

In laboratorio arriva un pezzo di metallo lucido senza etichetta. Fate tre prove e ottenete: densità $7,9\ \text{g/cm}^3$; punto di fusione $1535\ \celsius$; conduce molto bene la corrente elettrica. I candidati sono: alluminio ($2,7\ \text{g/cm}^3$, $660\ \celsius$), ferro ($7,9\ \text{g/cm}^3$, $1535\ \celsius$) e piombo ($11,3\ \text{g/cm}^3$, $327\ \celsius$).

1. a) Di quale metallo è il pezzo?
2. b) Spiega quali candidati esclude, se ne esclude qualcuno, ciascuna delle tre prove.
3. c) Motiva perché conviene verificare più proprietà caratteristiche invece di accontentarsi di una sola.

Il tuo cuginetto sostiene che l'aria «non è materia, perché non pesa niente».

1. a) Progetta un esperimento con due palloncini e una bilancia per dimostrare che l'aria ha massa: descrivi che cosa faresti e che cosa osserveresti.
2. b) Descrivi un altro esperimento semplice che dimostri che l'aria occupa un volume (pensa, per esempio, a un bicchiere capovolto immerso in una bacinella con acqua).
3. c) Concludi spiegando perché l'aria è materia, usando il concetto di proprietà generali.