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SENDS

Storia ed Epistemologia per una Nuova Didattica delle Scienze

Fase I della sequenza didattica

  Si lavora a livello macroscopico

  Scopo: condurre gli allievi a una prima definizione di stato solido, liquido e gassoso sulla base dei concetti di forma, quantità di spazio occupato (volume), compressibilità, ecc.

  Si perviene a definire un modello macroscopico

Modello macroscopico

I corpi solidi   hanno una forma ben definita   occupano una quantità di spazio ben definita   non sono compressibili   possono essere compatti, pulverulenti, granulari, fibrosi, ecc.

I corpi liquidi   non hanno una forma ben definita   occupano una quantità di spazio ben definita   non sono compressibili   sono più o meno viscosi

I corpi gassosi   non hanno una forma ben definita   non occupano una quantità di spazio ben definita, ma tutto lo

spazio a disposizione   sono molto compressibili

Stato solido, liquido, gassoso

  La materia può assumere tre stati fisici: stato sol ido, stato l iquido, stato gassoso, caratterizzati da attributi essenziali dei corpi solidi, corpi liquidi e corpi gassosi.

  Gli allievi si sono appropriati del modello quando sono

in grado di usare le sue regole per risolvere due tipi di problemi:   prevedere le proprietà di un corpo ignoto, sapendo

in quale stato fisico si trova;   stabilire in quale stato fisico si trovi un corpo

quando se ne conoscono alcuni attributi essenziali.

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Verticalità e chimica

Verticalità: studio di struttura e trasformazioni della materia prima a livello macro e poi a livello micro.

Padroneggiare il primo livello (macro) per accedere al secondo (micro).

Difficoltà di apprendimento

Insegnanti non consapevoli dell’impegno intellettuale richiesto agli allievi da questo continuo va-e-vieni.

Passano continuamente, senza segnalarlo, da un registro all’altro.

Però la comprensione profonda della chimica richiede che gli allievi siano in grado di non confondere il registro macroscopico delle sostanze con il registro microscopico degli atomi e delle molecole e di metterli in relazione.

Fase II della sequenza didattica

  Si lavora dapprima a livello macroscopico   Si prendono in cons ideraz ione le

t r a s f o r m a z i o n i f i s i c h e ( f u s i o n e , dissoluzione, ecc.)

  Ci si rende conto che una interpretazione “scientifica” di questi fenomeni implica il passaggio al livello microscopico

  Ciò significa necessariamente passare attraverso attività di modellizzazione

Le conoscenze fondamentali

Con i modelli microscopici, il comportamento delle sostanze viene interpretato in termini di entità non percepibili (atomi, molecole, ioni, elettroni, ecc.). Per assicurare basi solide allo studio delle scienze

occorre fare in modo che gli allievi abbiano l’opportunità di riflettere:  Sulle idee di “modello” e di “rappresentazione”

della realtà.  Sulle due possibili concezioni – continua e

discontinua (particellare) – della struttura della materia, nonché sulle idee di “particella” e di “vuoto” .

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LA TRASPOSIZIONE DIDATTICA

Scopo: aiutare gli studenti a costruire il modello particellare della materia per giungere a una prima concettualizzazione di atomo e di molecola

Obiettivi:

  concettualizzare la struttura discontinua della materia

  concepire il vuoto come assenza di particelle

  distinguere la quantità di materia (massa) dalla quantità di spazio occupato da un corpo (volume)

Riferimento storico-epistemologico:

  nel corso del tempo i chimici hanno usato modelli diversi, ognuno con pregi e inconvenienti

  relazione tra ostacoli epistemologici di scienziati ad accettare nuovi modelli e ostacoli cognitivi di studenti ad apprendere

Problema: cosa è un modello?

 Consegna individuale: Raffigura su un foglio A4 un elefante sulla base delle informazioni fornite dai sei ciechi sulle diverse parti dell’animale.

  Interrogativo: Il disegno che ognuno ha

eseguito è una riproduzione della realtà?

I ciechi e l’elefante (Trad. di un testo del poeta statunitense John Godfrey Saxe (1816-1887)

Sei abitanti dell’Indostan, molto desiderosi di migliorare le loro conoscenze, si recarono a vedere, benché fossero tutti ciechi, un elefante, in modo che ognuno potesse appagare il proprio desiderio di sapere. Il primo si avvicinò all’elefante, ma inciampò e colpendo il fianco largo e robusto dell’animale, subito gridò: “Mio Dio! Ma l’elefante è molto simile a un muro!” Il secondo, toccando una zanna, esclamò: ”Oh! Cosa sarà mai quest’oggetto così rotondo liscio e appuntito? Secondo me è chiaro che questa meraviglia di elefante assomiglia molto a una lancia!” Il terzo si avvicinò all’animale e, afferrando la proboscide che si contorceva, affermò senza esitazione: “Vedo che l’elefante assomiglia molto a un serpente!” Il quarto si mise a palpare il ginocchio con mano impaziente e disse: “È evidente che l’elefante assomiglia a un albero!” Il quinto toccò per caso un orecchio e disse:” Anche il più cieco degli esseri umani può dire a cosa assomiglia l’elefante; nessuno può negare che questo magnifico elefante è simile a un ventaglio!” Il sesto aveva appena cominciato a tastare l’animale quando improvvisamente la coda che oscillava gli colpì la mano: “Vedo”, egli disse, “che l’elefante assomiglia molto a una corda!” Così questi abitanti dell’Indostan discussero a lungo e animatamente, ciascuno sostenendo con forza e convinzione la propria opinione. Anche se ognuno sosteneva una verità parziale, nel complesso erano tutti nell’errore

DAI CIECHI AGLI ALLIEVI

Cosa fanno gli allievi?   Hanno un’idea di elefante (modello non

cosciente)   Utilizzano il loro modello per interpretare le

informazioni dei ciechi   Costruiscono una rappresentazione

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Le Rappresentazioni

S2

Le Rappresentazioni

S2

Le Rappresentazioni

S2

Le Rappresentazioni

S1

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I

Il disegno che hai eseguito è una riproduzione della realtà? Argomenta la risposta

No, perché il disegno è una macedonia delle convinzioni, sull’aspetto dell’elefante, di alcuni individui che hanno strumenti molto limitati di indagine ed una dose elevata di cocciutaggine. Dunque restano lontani da una descrizione accettabile dell’elefante. (su che cosa sia la realtà, e dunque una sua riproduzione, occorrerebbe accordarsi, è un concetto su cui non tutti potrebbero pensarla allo stesso modo; rifacciamoci al dizionario di casa…)

Realtà e Rappresentazione

Però il mio dubbio è: se loro gli occhi non li hanno toccati ma io so che ci sono devo o no disegnarli? Se la risposta è no mi viene però difficile non disegnarlo perché la mia mente lo immagina con gli occhi rendendomi strano questo

Il disegno che hai eseguito è una riproduzione della realtà? Argomenta la risposta

Realtà e Rappresentazione

S1

I

No, mi sono attenuto alla consegna di disegnare in base alle informazioni ricevute dai sei ricercatori ciechi e niente altro (fingo di non sapere assolutamente cosa sia un elefante). Posso affermare che con ogni probabilità il disegno NON rappresenta la realtà, non fosse altro che per il fatto che potrei fare altre decine di disegni diversi ma tutti attendibili dal punto di vista delle ricerche svolte dai ciechi.

Il disegno che hai eseguito è una riproduzione della realtà? Argomenta la risposta

Realtà e Rappresentazione

No, il mio disegno è una rappresentazione soggettiva della realtà cioè è la realtà secondo una persona, un certo soggetto (in questo caso più di uno). Questo accade perché la percezione della realtà è diversa per ognuno di noi S2

Il disegno che hai eseguito è una riproduzione della realtà? Argomenta la risposta

Realtà e Rappresentazione

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Dai ciechi agli scienziati

Cosa fanno gli scienziati quando parlano di particelle, atomi, molecole, elettroni, protoni, ecc.?   Parlano di cose che non vedono, ma che

immaginano.   Partono da evidenze empiriche (per esempio, le

trasformazioni fisiche e chimiche della materia) e tentano di spiegarle con entità non percettibili, f rutto de l la loro creat iv i tà , de l la loro immaginazione.

  Se le possono immaginare come vogliono? Sicuramente no, perché esiste una realtà empirica che si comporta in un certo modo.

Modello

Interrogativo: Il disegno che ognuno ha eseguito è una riproduzione della realtà? Allievo A No, perché loro, essendo ciechi, si sono basati esclusivamente su ciò che sentivano con il tatto e hanno confrontato le loro sensazioni con oggetti che conoscevano, senza riuscire a cogliere il vero aspetto dell’elefante. Allievo B Non è una riproduzione della realtà che percepiamo noi ma della realtà che percepiscono delle persone cieche che non hanno mai visto un elefante e per cui non hanno un modello a cui riferirsi quindi cercano di scoprire come è fatto senza essere influenzati da nulla perché non sanno com’è questo elefante per cui la proboscide la scambiano data la forma per un serpente le gambe per degli alberi le orecchie per dei ventagli. Invece cercano di paragonare queste forme a cose che conoscono già di cui ne sanno già la forma. Allievo C Naturalmente, per le persone che possiedono il senso della vista, il disegno non rappresenta la realtà, ma come in questo caso, ciò che si sono immaginati i non vedenti. Le due realtà appaiono molto diverse: è chiaro che però quella vera è quella dei vedenti, dato che loro non devono usare l’immaginazione, ma vedono la realtà che li circonda.

Modello

Interrogativo: Il disegno che ognuno ha eseguito è una riproduzione della realtà? Allievo D No, non lo è. È una riproduzione fatta sulla base delle impressioni che i sei ciechi hanno avuto e, siccome non possedevano la vista, non potevano sapere di aver sbagliato e quindi erano convinti di ciò che hanno toccato. Si sono fatti un’idea sbagliata di come potrebbe essere un elefante. Allievo E No, il disegno non è una riproduzione della realtà. L’elefante immaginato dai sei ciechi non è frutto della realtà, ma dell’immaginazione. Essi hanno utilizzato i sensi per riuscire ad immaginare l’animale, ma senza la vista questo è impossibile. Allievo F No perché gli uomini, essendo ciechi, per descrivere l’elefante si sono basati solo sulla cosa che avevano toccato, per questo non rappresenta la realtà che percepiamo noi, perché noi ci siamo fatti il modello di elefante, invece per loro il modello è frutto della loro immaginazione.

Modellizzazione

Distinzione tra fatto empirico e interpretazione scientifica del fatto

  Scienza come “rappresentazione” del mondo (e non fotografia!)

  Distinzione tra apparenza sensoriale e realtà del mondo fisico

  Interpretazione dei fatti empirici attraverso modelli

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Modello

I m o d e l l i p e r m e t t o n o d i p r o d u r r e rappresentazioni concrete di entità mentali che non sono evidenze empiriche: sono uno strumento per gestire il dualismo macro/micro sul quale poggia la chimica. La comprensione profonda della chimica richiede che gli allievi siano in grado di mettere in relazione il registro dei fenomeni percepibili (livello macroscopico) con quello dei modelli interpretativi (livello microscopico) che fa ricorso ad entità non percepibili.

Perché un modello?

Perché fornisce chiavi di lettura della realtà, disvela nessi (tra fenomeni) che

altrimenti resterebbero nascosti

  Come formulare il concetto di sostanza alla luce del modello particellare?

  Come rappresentare gli stati di aggregazione dei corpi alla luce del modello particellare?

  Come rileggere le trasformazioni fisiche alla luce del modello particellare?

Perché un modello?

Differenza tra rappresentazione e riproduzione della realtà

Modello come rappresentazione della realtà,

vincolata dalla realtà empirica, che però è soggetta a interpretazione

Differenza tra arbitrarietà e creatività

dell’immaginazione: un modello è invenzione nella misura in cui è frutto di creatività, ma non è arbitrio,

in quanto soggetto a una serie di vincoli imposti dai fatti empirici ai quali si riferisce

Attività: La materia è continua o discontinua?

Discussione:   Se fossimo in grado di vedere la struttura della materia,

questa sarebbe continua o discontinua?   Come mai uno stesso corpo (es. acqua) esiste in diversi

stati fisici?   Cosa accade al sale quando si scioglie in acqua?

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DEMOCRITO E ARISTOTELE

Si entra nel vivo del problema:

«Oltre 2000 anni fa, i filosofi cercarono di dare risposta ad alcuni interrogativi relativi alla materia. Di cosa sono fatti la terra, il mare, il cielo e le svariate cose che ci circondano? Come mai lo stesso corpo, per esempio l’acqua, esiste come liquido, come solido e come vapore? Cosa succede al sale quando si scioglie in acqua e non è più visibile? Democrito e Aristotele, due pensatori del V secolo avanti Cristo si posero questi interrogativi, arrivando a due conclusioni diverse, ossia a due diversi modelli della materia». Gli allievi vengono ripartiti in gruppi di 4-5. Ogni allievo riceve il testo nel quale sono riportate, per sommi capi, le concezioni della materia secondo Democrito e secondo Aristotele. Ogni gruppo riceve un foglio A2. Servono matite e pennarelli.

LA MATERIA SECONDO DEMOCRITO

Democrito sostiene che la materia è discontinua; ogni corpo materiale è costituito da particelle così piccole da non essere percepibili con la vista. Le particelle sono indivisibili, ossia non possono essere rotte in particelle più piccole. Le particelle hanno forme differenti e sono di diverse grandezze; le particelle sono in continuo movimento e accostandosi l’una all’altra, danno origine a tutte le cose così come noi le vediamo. Per esempio, Democrito sostiene che l’acqua liquida e il ghiaccio sono costituiti da particelle dello stesso tipo. Però queste particelle sono più stipate nel ghiaccio e meno stipate nell’acqua liquida: in questo modo Democrito spiega la differenza di aspetto tra il ghiaccio (solido) e l’acqua (liquida).

LA MATERIA SECONDO ARISTOTELE

Aristotele sostiene che la materia è continua: essa riempie completamente lo spazio a sua disposizione. La materia è formata a partire da quattro elementi: Terra, Acqua, Aria e Fuoco. Tutte le infinite cose che sono percepite dai nostri sensi provengono dalla mescolanza di due o più dei quattro elementi fondamentali in varie proporzioni. A ciascuno dei quattro elementi, egli attribuisce una coppia di qualità: il caldo/umido all’aria; il caldo/secco al fuoco; il freddo/umido all’acqua e il freddo/secco alla Terra. Gli elementi possono trasformarsi l’uno nell’altro: è sufficiente che una delle qualità che lo caratterizza si trasformi nel suo contrario. L’acqua può diventare aria per azione del calore che trasforma il freddo in caldo; il fuoco può diventare aria grazie all’umidità e così via.

Modelli della materia

  Consegna: A partire dai testi appena letti, cerca di disegnare la materia secondo le idee di Democrito e Aristotele. Il tuo manifesto deve spiegare il modello di Democrito e di Aristotele ad una persona che non sa assolutamente nulla riguardo a questi due modi di “pensare” la materia.

•  Importanza della rappresentazione iconica •  La concezione discontinua della materia

implica l’idea del vuoto!

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E tra le particelle?

Dalla discussione in classe risulta che la concezione di Democrito permette di rappresentare la materia come un insieme di particelle di forme e dimensioni differenti, in continuo movimento. Insegnante pone interrogativo: “Se ammettiamo che la materia sia costituita di particelle, cosa ci sarà tra una particella e l’altra?” Di primo acchito, alcuni allievi sostengono che c’è dell’aria. Però altri ritengono che, se così fosse, sarebbe sempre materia, anch’essa formata da particelle e il problema si porrebbe di nuovo.

Il Nulla, Il Vuoto?

Unica idea plausibile: tra una particella e l’altra non vi sono particelle; qualche allievo propone il termine “vuoto”.

Ma il vuoto “esiste”? Si tratta di portare gli allievi a riflettere sulla

possibilità che esistano spazi nei quali la materia è assente.

A questo fine si fornisce a ogni allievo il testo re la t ivo ag l i s tud i d i Torr i ce l l i su l comportamento dei fluidi.

Evangelista Torricelli (1608 – 1647)

LA SITUAZIONE UN INTERROGATIVO

L’insegnante pone allora agli allievi il seguente interrogativo:

Secondo voi, cosa c’è nel tubo in questo spazio

sopra il mercurio?

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Le risposte

Allievo A Secondo me, nello spazio sopra il mercurio c’è il

vuoto, cioè l’assenza di materia, perché non è possibile che sia entrata aria, dato che il tubo era completamente chiuso.

Allievo B Nello spazio vuoto secondo me c’è dell’aria che

ha spinto una parte di mercurio fuori dal tubo all’interno della bacinella anche se dopo un breve spazio l’aria perde forza perché incontra l’opposizione del liquido all’interno della bacinella”.

E tra le particelle?

È possibile un’unica conclusione: nello spazio che sovrasta il mercurio non vi è materia, vi è il vuoto.

Con i suoi studi Torricelli mostrò che in natura il vuoto esiste.

Insegnante pone interrogativo: “Se ammettiamo che la materia sia costituita da particelle, cosa ci sarà tra una particella e l’altra?”

Di primo acchito, alcuni allievi sostengono che c’è dell’aria. Però altri ritengono che, se così fosse, sarebbe sempre materia, anch’essa formata da particelle e il problema si porrebbe di nuovo.

Unica idea plausibile: tra una particella e l’altra non vi è nulla; qualche allievo propone il termine “vuoto”.

LA CONCLUSIONE CONDIVISA

La discussione in classe porta a concludere che gli studi di Torricelli permettono di invalidare e confutare il modello di Aristotele e di ritenere più plausibile i l modello di Democrito.

Gli allievi dovrebbero ora disporre di una congettura sulla struttura particellare della materia, a partire dalla quale possono affrontare attività più impegnative relative alla modellizzazione dei corpi e delle loro trasformazioni.

IL DUALISMO DELLA CHIMICA (solo della chimica?)

Gli allievi devono stabilire relazioni tra i due livelli teorici di descrizione e interpretazione di un evento empirico:

  Macroscopico (descrizione e interpretazione dei fenomeni in termini macroscopici di corpi e sostanze).

  Esempio: Evaporazione macro

  Microscopico (descrizione e interpretazione dei fenomeni in termini microscopici, ossia mediante oggetti scientifici non percepibili direttamente). Esempio: Evaporazione micro

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Una congettura per costruire il modello particellare

Allievi sono stati portati a riconoscere come plausibile la congettura di una struttura discontinua e particellare della materia.

Potrebbe essere costituita di particelle invisibili, indeformabili, indivisibili e in continuo movimento nel vuoto.

Gli studenti dispongono di un «germe» di modello costituito da quattro assiomi:

  una particella non si può dividere, è indivisibile   una particella non può cambiare forma, è

indeformabile   una particella ha sempre le stesse dimensioni

  una determinata particella ha sempre la stessa quantità di materia

Campo sperimentale del modello

  È possibile introdurre un modello particellare semplificato (nel quale si parla unicamente di particelle) ma coerente con quello più sofisticato (nel quale si parla di molecole e atomi), prendendo in esame unicamente i seguenti argomenti:

  gli stati fisici della materia;

  un certo numero di fenomeni fisici di trasformazione (dilatazione, dissoluzione, fusione, evaporazione, ecc.), nei quali il corpo puro (la sostanza) che si trasforma conserva sempre la propria identità.

  Limitare il campo sperimentale a questi fenomeni, consente di indicare genericamente con il termine “particelle” le unità costitutive dei corpi presi in considerazione e quindi di limitare il modello a un unico tipo di unità costitutiva.

Campo sperimentale del modello

  Di ogni fenomeno vengono prima studiati alcuni aspetti empirici, poi si passa alla sua interpretazione in base al modello particellare.

  L’analisi di alcuni aspetti empirici del fenomeno serve a chiarire i vincoli cui è sottoposta la modellizzazione (che deve tenere conto sia delle proprietà delle particelle sia delle relazioni tra particelle e comportamento macroscopico dei corpi)

  Solo al termine della scuola secondaria di primo grado, vengono introdotti alcuni fenomeni che non possono essere interpretati senza mettere in discussione uno degli assiomi del modello: quello della indivisibilità delle particelle. Sarà sufficiente modificare tale assioma e ammettere che le particelle sono divisibili: in questo modo anche le trasformazioni chimiche potranno essere interpretate a un livello soddisfacente per la scuola secondaria di primo grado.

La pratica didattica messa in atto

impegna gli allievi a:

  identificare varianti e invarianti (ciò che cambia e ciò che non cambia in determinate situazioni sperimentali);

  costruire relazioni semantiche tra descrizioni empiriche di eventi e fenomeni e descrizioni in termini di particelle;

  produrre rappresentazioni iconiche delle situazioni sperimentali interpretate mediante il modello particellare;

  leggere, sulla base delle regole del modello particellare, le rappresentazioni iconiche prodotte per interpretare i fatti e discuterne la pertinenza con le situazioni sperimentali rappresentate.

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Rappresentare lo STATO SOLIDO (FOL MP1 e MP2)

Sulla cattedra ci sono due lamine di ferro, indicate con A e B. Sappiamo che la quantità di ferro della lamina A è il doppio della quantità di ferro della lamina B. Questo vuol dire che la lamina A pesa il doppio della lamina B. Qui sotto trovi la rappresentazione macroscopica delle due lamine. Usando un simbolo di tua scelta, disegna una rappresentazione microscopica delle due lamine. Dal disegno si deve capire che la lamina A pesa il doppio della lamina B.

Rappresentazioni di corpo solido puro

Prime rappresentazioni di un solido puro mediante il modello particellare.

Costruzione di un modello

Livello Macroscopico Livello Microscopico un corpo solido puro un solo tipo di particelle Peso lamina A doppio rispetto a lamina B

Numero di particelle in A = doppio rispetto a B

Ferro = corpo solido compatto e non comprimibile

Particelle stipate, non libere di spostarsi (vincolate)

Costruzione di un modello

Nel FOL MP3, la quantità di ferro è la stessa prima e dopo la dilatazione

A seguito del riscaldamento la sfera è più grande di prima, cioè le sue dimensioni sono aumentate

A seguito del riscaldamento, la forma della sfera non è cambiata

Inoltre sappiamo che: Il numero delle particelle è legato alla quantità di ferro

della sfera Un solo tipo di particella individua il ferro

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Costruzione di un modello

Livello Macroscopico Livello Microscopico un corpo solido puro un solo tipo di particelle la quantità di materia non cambia

stesso numero di particelle

aumenta il volume del corpo solido

le particelle si allontanano, fra di loro esistono spazi più piccoli delle loro dimensioni (spazi vuoti)

La forma del corpo solido non cambia

• le particelle sono stipate tra di loro e vincolate le une alle altre • le particelle non possono spostarsi liberamente (conseguenza del fatto di essere stipate e vincolate). • le particelle mantengono la disposizione che avevano (disposte secondo un ordine)

Stato solido secondo il modello particellare

Abbiamo rappresentato un solido come costituito da un insieme di particelle molto piccole. tali particelle hanno le seguenti proprietà: 1.  una particella non si può dividere, è indivisibile 2.  una particella non può cambiare forma 3.  una particella ha sempre le stesse dimensioni 4.  una particella di un corpo solido puro ha sempre la stessa quantità di

materia, che cambia al cambiare del corpo solido puro 5.  un solo tipo di particelle individua un corpo solido puro 6.  un determinato numero di particelle dello stesso tipo equivale sempre

alla stessa quantità di un corpo solido puro 7.  tra le particelle di un corpo solido vi sono piccoli spazi vuoti, molto

piccoli rispetto alle dimensioni delle particelle 8.  le particelle di un corpo solido sono stipate tra loro e vincolate le une

alle altre 9.  le particelle di un corpo solido non sono libere di spostarsi 10.  le particelle di un corpo solido sono disposte in modo ordinato

Rappresentare lo STATO LIQUIDO (FOL MP6 e MP7)

  Nei recipienti A e B è contenuta la stessa quantità di acqua.

  Rappresenta, negli spazi assegnati, l'acqua contenuta nel recipiente A e nel recipiente B.

Costruzione di un modello

Livello Macroscopico Livello Microscopico

Liquido puro 1 solo tipo di particella

Stessa quantità di liquido Stesso numero di particelle

Il liquido cambia forma Particelle libere di spostarsi entro certi limiti

Il liquido mantiene il volume Particelle in parte vincolate

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Stato liquido secondo il modello particellare

ABBIAMO RAPPRESENTATO UN LIQUIDO COME COSTITUITO DA UN INSIEME DI PARTICELLE MOLTO PICCOLE. TALI PARTICELLE HANNO LE SEGUENTI PROPRIETÀ: 1.  UNA PARTICELLA NON SI PUÒ DIVIDERE, È INDIVISIBILE 2.  UNA PARTICELLA NON PUÒ CAMBIARE FORMA 3.  UNA PARTICELLA HA SEMPRE LE STESSE DIMENSIONI 4.  UNA PARTICELLA DI UN CORPO LIQUIDO PURO HA SEMPRE LA STESSA

QUANTITÀ DI MATERIA, CHE CAMBIA AL CAMBIARE DEL CORPO LIQUIDO PURO

5.  UN SOLO TIPO DI PARTICELLE INDIVIDUA UN CORPO LIQUIDO PURO 6.  UN DETERMINATO NUMERO DI PARTICELLE DELLO STESSO TIPO EQUIVALE

SEMPRE ALLA STESSA QUANTITÀ DI UN CORPO LIQUIDO PURO 7.  TRA LE PARTICELLE DI UN CORPO LIQUIDO VI SONO PICCOLI SPAZI VUOTI,

MOLTO PICCOLI RISPETTO ALLE DIMENSIONI DELLE PARTICELLE 8.  LE PARTICELLE DI UN CORPO LIQUIDO SONO STIPATE TRA LORO MA MENO

CHE NEI SOLIDI 9.  LE PARTICELLE DI UN CORPO LIQUIDO SONO LIBERE DI MUOVERSI LE UNE

RISPETTO ALLE ALTRE 10.  LE PARTICELLE DI UN CORPO LIQUIDO SONO DISPOSTE IN MODO

DISORDINATO

Rappresentazioni di corpo gassoso puro

Prime rappresentazioni di un gas puro mediante il modello particellare.

Costruzione di un modello

Livello Macroscopico Livello Microscopico un corpo gassoso puro un solo tipo di particelle la quantità di materia non cambia

stesso numero di particelle

diminisce notevolmente il volume del corpo gassoso

le particelle si avvicinano, fra di loro esistono spazi molto più grandi delle loro dimensioni (spazi vuoti)

Fase III della sequenza didattica

Il modello particellare che abbiamo utilizzato per descrivere gli stati fisici della materia, a livello microscopico, può essere ora utilizzato per elaborare il concetto di sostanza a livello microscopico.

Elaborazione del concetto di sostanza a livello microscopico, sulla base del modello affinato

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Un modello particellare Possiamo dunque rappresentare un corpo puro come costituito da un insieme di particelle molto piccole. Quale che sia lo stato fisico del corpo, tali particelle hanno le seguenti proprietà: 1.  una particella non si può dividere, è indivisibile 2.  una particella non può cambiare forma, è indeformabile 3.  una particella ha sempre le stesse dimensioni 4.  una particella di un corpo puro ha sempre la stessa quantità di materia,

che cambia al cambiare del corpo puro 5.  un solo tipo di particelle individua un corpo puro 6.  un determinato numero di particelle dello stesso tipo equivale sempre

alla stessa quantità di corpo puro 7.  tra le particelle esistono spazi vuoti più o meno grandi a seconda dello

stato fisico del corpo puro 8.  le particelle sono più o meno stipate tra loro, e più o meno vincolate le

une alle altre, a seconda dello stato fisico del corpo puro 9.  le particelle sono più o meno libere di muoversi e/o spostarsi a seconda

dello stato fisico del corpo puro 10.  le particelle sono disposte in modo più o meno ordinato a seconda dello

stato fisico del corpo puro .

Il concetto di sostanza secondo il modello particellare

1.  una particella non si può dividere, è indivisibile 2.  una particella non può cambiare forma, è indeformabile 3.  una particella ha sempre le stesse dimensioni 4.  una particella di una certa sostanza ha sempre la stessa

quantità di materia, che cambia al cambiare della sostanza 5.  un solo tipo di particelle individua una sostanza 6.  un determinato numero di particelle dello stesso tipo equivale

sempre alla stessa quantità di sostanza 7.  tra le particelle esistono spazi vuoti più o meno grandi a

seconda dello stato fisico della sostanza 8.  le particelle sono più o meno stipate tra loro, e più o meno

vincolate le une alle altre, a seconda dello stato fisico della sostanza

9.  le particelle sono più o meno libere di muoversi e/o spostarsi a seconda dello stato fisico della sostanza

10.  le particelle sono disposte in modo più o meno ordinato a seconda dello stato fisico della sostanza.

Il concetto di sostanza secondo il modello particellare

PORZIONE DI MATERIA COSTITUITA DA UNO STESSO TIPO DI

PARTICELLE.

A SECONDA DELLO STATO FISICO, LA DISPOSIZIONE E I VINCOLI CUI SONO

SOTTOPOSTE LE PARTICELLE SONO DIFFERENTI

SENDS

Storia ed Epistemologia per una Nuova Didattica delle Scienze