Materia e materiali

Che cos’è la materia?

La materia è ciò che forma tutti gli elementi esistenti nella realtà; ha un peso e occupa uno spazio

Che cosa sono i materiali?

I materiali sono diversi tipi di materia; si classificano in base alle loro qualità.

Quali differenti tipi di materiali esistono?

I materiali sono di origine:

• organica, se derivano o formano esseri viventi;

• inorganica, se derivano da non viventi.

I materiali sono:

• naturali, se si trovano in natura;

• artificiali, se sono stati realizzati artificialmente.

In quali stati si presentano la materia e i materiali?

La materia si presenta in tre stati: solido, liquido, gassoso

Solidi, liquidi e gas hanno caratteristiche particolari.

Lo stesso materiale può passare da uno stato all’altro (ad esempio da solido a liquido), per effetto del calore.

Da che cosa è composta la materia?

La materia è composta da molecole che a loro volta, sono composte da atomi.

Lo stato della materia è determinato dai legami tra le molecole che la compongono.

La materia e i materiali possono trasformarsi?

La materia e i materiali possono trasformarsi.

Nelle trasformazioni fisiche il materiale cambia la sua forma, ma non la sua composizione (ad esempio un mattone sbriciolato).

Nelle trasformazioni chimiche il materiale si trasforma completamente (ad esempio il vino che diventa aceto).

• Completa le mappe per ricordare e organizzare le conoscenze.

La materia

forma può essere ogni elemento esistente organica inorganica che si modifica con il calore 1 :

(il legame tra le molecole è forte)

La materia può trasformarsi

molecole, a loro volta composte da che si legano tra di loro in modo diverso è formata da e determinano lo stato della

1 :

(il legame è meno forte e le molecole si spostano)

1 :

(il legame è molto debole e le molecole tendono ad allontanarsi) trasformazioni 2 : il materiale cambia la forma, ma non la sua composizione trasformazioni 2 : i materiali si trasformano completamente

Ossigeno Azoto

L’aria è un miscuglio di gas, tra i quali l’ossigeno, che è fondamentale per la vita. In ogni momento della nostra vita siamo immersi nell’aria.

L’aria è formata da un miscuglio di gas: azoto, ossigeno, anidride carbonica…

1% altri gas

20,9% ossigeno

78,1% azoto

L’ossigeno rappresenta circa un quinto dell’aria: è un gas fondamentale per i viventi. Ce ne accorgiamo quando facciamo sport: diciamo che “ci manca l’aria”, ma ciò di cui abbiamo veramente bisogno è l’ossigeno.

L’azoto rappresenta la parte più rilevante dell’aria. Il suo nome significa “senza vita” perché, quando venne scoperto, più di 200 anni fa, si riteneva che fosse dannoso per i viventi. Anche se non serve per la respirazione, l’azoto ha però una funzione molto importante: quando dall’aria si trasferisce nel terreno, forma delle sostanze utilissime alle piante.

Anidride carbonica

L’anidride carbonica rappresenta una piccola parte dell’aria: meno dell’1%. Viene prodotta dagli esseri viventi durante la respirazione e da qualsiasi cosa bruci: il legno, il gasolio, la benzina. Nell’aria ci sono anche, seppure in minima parte, vapore acqueo e altri gas come metano, argon, neon, kripton, xeno, e piccolissime particelle di polvere che formano il pulviscolo atmosferico.

La presenza dell ’aria

Guardando il cielo si possono notare alcune caratteristiche dell’aria: si muove se c’è vento, sostiene uccelli, insetti e… alianti e paracadute.

Se abbassi lo sguardo potrai notare le ruote di auto, moto e biciclette che, gonfie di aria, sostengono anche grandi pesi; se immergi una spugna e la premi vedrai salire in superficie l’aria.

Caratteristiche dell’aria

L’aria, come tutti i gas, non ha una forma propria né un volume proprio e occupa tutto lo spazio. L’aria ha un peso, è comprimibile, cioè può essere schiacciata e quando è calda, sale verso l’alto.

Esegui anche tu queste esperienze per comprendere le caratteristiche dell’aria.

L’aria ha un peso?

• Prendi un palloncino. Pesalo utilizzando una bilancia di precisione.

• Gonfia il palloncino e pesa di nuovo. Verificherai che la bilancia segna un peso maggiore.

Perciò puoi affermare che l’aria contenuta nel palloncino ha un suo peso

L’aria

• Utilizza una siringa senza ago.

• Con un dito chiudi l’apertura della siringa. Con l’altra mano schiaccia lo stantuffo.

• Riesci a spingere un po’ lo stantuffo, ma non fino in fondo.

Hai dimostrato che l’aria occupa uno spazio ma può essere compressa. Se l’aria viene “schiacciata” il suo volume diminuisce.

L’aria calda sale verso l’alto?

• Taglia alcune striscioline di carta velina.

• Con un filo o facendo un piccolo nodo, legale alla maniglia di una finestra sopra un termosifone acceso.

• Dopo qualche minuto vedrai le striscioline muoversi.

Hai dimostrato che l’aria scaldata dal termosifone sale verso l’alto e fa muovere la carta.

Punti chiave

1

• I gas che formano l’aria

• Le caratteristiche dell’aria

Ricavo informazioni ed espongo

2 3 Osservando l’areogramma, parla della composizione dell’aria e spiega le caratteristiche dei gas che la compongono. Utilizza gli esperimenti per spiegare le caratteristiche dell’aria.

L ’ATMOSFERA

L’aria che avvolge e protegge la Terra forma l’atmosfera. L’atmosfera si modifica a mano a mano che ci si allontana dal suolo.

Sappiamo che l’aria ha un peso e sappiamo che sopra di noi ci sono chilometri di aria. Il peso dell’aria è detto pressione atmosferica. La pressione atmosferica non è uguale dappertutto. Cambia con il variare:

• dell’altezza: in montagna è minore perché lo strato di aria è minore e più rarefatto;

• della temperatura: l’aria calda pesa meno di quella fredda;

• dell’umidità: l’aria ricca di vapore acqueo è più leggera.

Immagina di essere un palloncino gonfio: saliresti su attraverso l’atmosfera, lo strato di aria che avvolge tutta la Terra.

A mano a mano che si sale, l’aria diventa più rarefatta, gli atomi che la compongono sono più distanziati tra di loro: nell’aria vi è meno ossigeno ed è più difficile respirare. È per questo motivo che a un’altezza di 10 chilometri la vita è impossibile: sopravvive solo qualche microrganismo. 10 chilometri sono una distanza che si potrebbe coprire a piedi sulla Terra, ma, se i chilometri sono in altezza, la differenza è enorme!

Gli scienziati e le scienziate hanno diviso l’atmosfera in cinque strati, con caratteristiche differenti. Partendo dal basso, nella prima parte dell’atmosfera, la troposfera, si formano i venti, le nuvole.

Nella seconda parte, la stratosfera, c’è un gas molto prezioso, l’ozono, che ha la particolarità di assorbire i raggi ultravioletti pericolosi per i viventi formando così una barriera protettiva.

La mesosfera fa “da scudo” alla Terra: qui vengono distrutti i meteoriti provenienti dallo spazio.

Oltre la linea di Kármán si trovano la termosfera e l’esosfera

Il confine tra l’atmosfera vera e propria e lo spazio è chiamato linea di Kármán

Al di sotto di questa linea un oggetto cade sulla Terra per effetto della forza di gravità, oltre questa linea inizia a fluttuare.

Prendi un contenitore vuoto da 1 litro in tetrapak con il tappo. Non usare una bottiglia di plastica perché il calore potrebbe deformarla.

1 Con l’aiuto di una persona adulta, porta a ebollizione dell’acqua e versala nel contenitore. Lascia l’acqua nel contenitore per 10 - 20 secondi.

2 Svuotalo e tappalo immediatamente.

3 Appoggia il contenitore sul tavolo e osserva. Senza che nessuno lo tocchi, il contenitore implode, cioè viene schiacciato verso l’interno.

L’aria dentro il contenitore è più calda e più leggera di quella esterna. Quindi la pressione dell’aria esterna al contenitore è maggiore di quella interna e lo schiaccia.

Punti chiave 1

• Gli strati dell’atmosfera

• La pressione atmosferica

Espongo 3

Ricavo informazioni

2

Sottolinea nel testo, con i colori indicati:

• che cos’è l’atmosfera

• che cos’è e da che cosa dipende la pressione atmosferica

• le informazioni relative ai 5 strati dell’atmosfera

Utilizza le parti che hai sottolineato per esporre le tue conoscenze.