Come risolvere un problema con il calore specifico come incognita
di Vittorio Sossi
inserita il 12-12-2022
“ Impostiamo e risolviamo un problema sul calore specifico „
In questa videolezione impariamo come impostare e risolvere un problema con il calore specifico di una sostanza come incognita
MATERIA:Fisica/Chimica;
Calibrato per: classi prime superiori - biennio scienze integrate
ARGOMENTO:il calore specifico
Come affrontare e svolgere un problema semplice sul calore specifico come incognita utilizzando la formula inversa.
Prima di tutto: leggere attentamente il testo del problema
Ho fornito 550 J di energia a 1,25 Kg di una sostanza misteriosa. La sua temperatura è aumentata di 1 grado. Qual è il calore specifico della sostanza? è una delle sostanze della tabella qui sotto, quale sarà?
Poi impostare correttamente i dati e individuare l'incognita
DATI- Il problema mi dà i seguenti dati: Q= 550 J - l'energia fornita 550 J (calore) il joule è l'unità di misura dell'energia e del calore nel S.I. m = 1,25 Kg la massa della sostanza 1,25 Kg - il chilogrammo è l'unità di misura della massa nel S.I. ΔT = 1 K la differenza di Temperatura (in Kelvin) ΔT = (T2-T1) che mi fornisce l'indicazione di quanti gradi è aumentata la temperatura (in questo caso la temperatura aumenta in quanto sono io che ho fornito calore alla sostanza e al sistema) c = ??? Quindi la mia incognita è proprio il calore specifico (c) della sostanza misteriosa
Scrivere la formula del calore specifico e poi utilizzare la formula inversa per isolare c
Per cui mi scrivo prima la formula del calore specifico Q = c. m . (T2 - T1) oppure Q = c. m . ΔT
Poi ne ricavo una formula inversa in cui la mia incognita è proprio il calore specifico c. da Q = c. m . ΔT ---> c= Q/(m*ΔT) NB: io sconsiglio sempre di cercare di ricordare tutte le formule inverse è molto più sensato ricordare un'unica formula e sapersi ricavare le altre Come passare dall'una all'altra è un problema di matematica, mi limito solo a ricordare il solito trucco: se un fattore è al denominatore da un lato dell'equazione passerà al numeratore nell'altro (sotto da un lato, sopra nell'altro) se un fattore è al numeratore da un lato dell'equazione passerà al denominatore nell'altro (sopra da un lato, sotto nell'altro)
Quindi tramite la formula inversa mi ricavo il valore di c
Solo alla fine sostituire i valori ai simboli
Una volta impostata correttamente l'equazione, dopo aver isolato il calore specifico c, sostituiamo i valori dei dati associati alle rispettive unità di misura e calcoliamo il valore del Calore specifico c (nel video) NB: è buona prassi riportare SEMPRE le unità di misura non solo perché non riportarle è un errore grave, un valore numerico privo della sua unità di misura non ha alcun senso, ma anche perché il risultato della nostra equazione DEVE avere le unità di misura del calore specifico. Se ci accorgiamo che non è così è perché abbiamo impostato male l'equazione.
Esempio nel caso in questione: Unità di misura di c li vediamo dalla tabella qui sopra se non ce li ricordassimo: J/(Kg*K) unità risultante dalla formula inversa: Q [calore Joule]/(m [massa Kg]*ΔT [Temperatura K) cioè J/(Kg*K) Quindi la formula è stata impostata correttamente!
Tutte queste tappe sono commentate nella videolezione; la soluzione la trovate nel video
Infine usare la tabella per rispondere alla seconda domanda
Una volta che abbiamo il valore di c possiamo confrontarlo con quelli riportati nella tabella e identificare la sostanza contraddistinta da quel calore specifico.
Tutte queste tappe sono commentate nella videolezione
Videolezione: risolvere un problema sul calore specifico
Leggere la tavola periodica terza parte - metalli, non-metalli e semimetalli - videolezione - 2022
10-dicembre-2022
Terzo video sulla lettura della tavola periodica, calibrato per le scuole secondarie superiori di qualsiasi indirizzo.
Dopo aver spiegato nei primi due video che cosa sono i gruppi e i periodi, qui prendiamo in considerazione la classificazione in metalli, non-metalli, semimetalli e gas nobili. Gli altri due video li trovate a questi link:
“ Programma di chimica organica delle quinte liceo „
I NOMI DEGLI ALCANI "SEMBRANO" DIFFICILI (MA NON LO SONO)
Comprendere la nomenclatura degli alcani è la base per comprendere la nomenclatura di tutti i composti organici, all'apparenza sembra un problema insormontabile, in realtà è basta seguire alcune tappe fondamentali per non sbagliare Vediamo come fare
GLI ALCANI SONO IDROCARBURI SATURI
“ cosa vuol dire idrocarburo saturo „
Vediamo cosa vuol dire:
IDROCARBURO: composto organico composto soltanto da due elementi: Carbonio (C) e idrogeno (H)
SATURO ogni atomo di Carbonio lega il numero massimo possibile di atomi di Idrogeno. Questo vuol dire che negli Alcani non ci sono né DOPPI né TRIPLI legami ma solo LEGAMI SEMPLICI.
Per cui ogni atomo di Carbonio fa QUATTRO legami con QUATTRO atomi diversi (o altri atomi di carbonio o atomi di idrogeno)
Ogni atomo di Idrogeno, che ha un solo elettrone, può fare, come sempre, UN SOLO legame.
NB: Nella rappresentazione grafica delle formula di struttura i legami degli atomi di carbonio vengono rappresentati per comodità a croce, con angoli di 90°, anche se nella realtà la struttura è tetraedrica (tridimensionale) con angoli di circa 109,5°
QUALI TIPI DI ESERCIZI SI DANNO IN CLASSE?
“ Due tipi di esercizi „
In un compito in classe, o alla lavagna, dovrete affrontare due tipologie di esercizi
DALLA FORMULA AL NOME: vi viene presentata una formula di struttura dell'alcano e voi dovete scrivere il nome
DAL NOME ALLA FORMULA: vi viene presentato il nome di un alcano e voi dovete scrivere la formula di struttura
In questa pagina impostiamo le basi per il primo caso...
ESERCIZIO: COME TROVARE LA FORMULA DI STRUTTURA DI UN ALCANO CONOSCENDO IL NOME
PRIMA TAPPA: individuare la catena più lunga di atomi di carbonio
Le catene di atomi di carbonio di un alcano possono essere molto complesse.
“ catene lineari e ramificate degli idrocarburi „
Abbiamo DUE possibilità:
La catena di atomi di carbonio è LINEARE: Ogni atomo di carbonio all'interno della catena lega a sinistra e a destra altri due atomi di carbonio e sopra e sotto due atomi di idrogeno. Cioè ogni atomo di carbonio interno alla catena lega solo altri DUE atomi di carbonio.(ovviamente sinistra e destra e sopra e sotto sono le semplificazioni della rappresentazione grafica)
disposizione a croce
struttura tridimensionale
La catena di atomi di carbonio è RAMIFICATA: Uno o più atomi di carbonio della catena legano altri atomi di carbonio non solo a destra o a sinistra ma anche sopra e/o sotto. Cioè gli atomi di carbonio della catena possono legare più atomi di carbonio, in genere 3 ma anche 4. Vediamo degli esempi sempre con lo stesso numero di atomi di carbonio (5 atomi).
Nessuna ramificazione
una ramificazione
doppia ramificazione
DOMANDA: i tre alcani nelle figure sono lo stesso composto o composti diversi?
Se contiamo il numero degli atomi di carbonio e degli atomi di idrogeno vediamo che i tre composti sono formati dallo STESSO numero di atomi di ogni elemento: CINQUE atomi di Carbonio e DODICI atomi di Idrogeno, ma disposti e legati in modo diverso. Hanno tutti e tre la stessa formula bruta: C5H12
RISPOSTA: NO, sono 3 composti diversi!!!
“ Cosa sono gli isomeri? „
I composti che hanno lo stesso numero di atomi di ogni elemento ma legati o disposti nello spazio in modo diverso si chiamano ISOMERI. Gli isomeri hanno proprietà chimiche e fisiche diverse e sono diversi l'uno dall'altro. Per cui dobbiamo attribuire a OGNUNO DI LORO un nome diverso per poterli riconoscere senza errori!
In questa pagina impariamo a dare i nomi corretti agli alcani che hanno solo catene LINEARI e nella pagina successiva ci occuperemo di dare i nomi corretti agli alcani con catene RAMIFICATE.
ESERCIZIO 1 - Dai il nome corretto al seguente alcano
alcano lineare
“ nome IUPAC di un alcano lineare „
Ripartiamo quindi dalla PRIMA TAPPA: individuare la catena più lunga di atomi di carbonio
Come procedere?
Il nome di ogni alcano è formato da una desinenza uguale per tutti, -ANO e una prima parte che mi indica la lunghezza della catena in base a quanti atomi di carbonio è composta. (in questo caso 5)
Quindi il nome del mio alcano terminerà, come per tutti gli alcani, in questo modo: -ANO.
Ma cosa devo scrivere per indicare la lunghezza della catena?
La lunghezza della catena di un alcano viene indicata con dei prefissi diversi in base a quanti atomi di carbonio è composta la catena:
Prefissi da aggiungere il base al numero di atomi
Numero
prefisso
1
MET
2
ET
3
PROP
4
BUT
5
PENT
6
ES
7
EPT
8
OTT
9
NON
10
DEC
11
UNDEC
NB: tranne i primi quattro elementi (MET, ET, PROP e BUt) tutti gli altri derivano dai numeri greci: per cui si continua poi con DODEC, TRIDEC, TETRADEC... Ma nessun professore arriva mai ad assegnare catene così lunghe!!! (almeno spero)
SECONDA TAPPA: Unire il suffisso del numero con quello che identifica il tipo di composto
Abbiamo detto in precedenza che il nome di qualsiasi ALCANO terminerà sempre con la desinenza unica -ANO
quindi
il numero di atomi di carbonio è 5
il prefisso per 5 è PENT (come in geometria pentagono)
Il composto è un alcano
la desinenza degli alcani è ANO
quindi il nome del composto è PENTANO
NB: se volete fare bella figura con il vostro professore potreste aggiungere una n minuscola e un trattino prima di pentano: va aggiunta a tutti gli alcani con catena lineare. (si legge normal pentano e indica la linearità dell'alcano) n-PENTANO
CONCLUSIONI: in questo caso è stato molto semplice; abbiamo individuato il tipo di composto organico, un alcano e abbiamo contato il numero di atomi di carbonio della catena lineare. Il discorso è un po' più complesso quando la catena è RAMIFICATA e lo vedremo nella prossima lezione; segui il link qui sotto (se non funziona vuol dire che non ho ancora inserito la lezione ;) )
Videolezione: nomenclatura degli alcani - le regole di base