21 settembre 1999
Approfittiamo della bella giornata per misurare la lunghezza delle nostre ombre utilizzando il nostro piede come unità di misura. Per tutti l’ombra misura circa 6 piedi e mezzo.
Si fanno previsioni sulla lunghezza delle ombre nei mesi seguenti, si discute sul Sole e le stagioni, si parla di calo della temperatura.
A proposito di questo, sorge il desiderio di misurare la temperatura esterna giorno per giorno.

8 ottobre 1999
Si discute a lungo sulle modalità di rilevamento della temperatura.
Si decide che deve essere rilevata:
- sempre all’ombra 

sempre nello stesso posto (sul terrazzo al quale si accede dalla classe)

alla stessa ora (durante l’intervallo per non disturbare le lezioni).

E inoltre che:

il termometro sarà tenuto in classe in un cassetto,

i rilevatori saranno due ragazzi per settimana, a turno, in ordine alfabetico,

la temperatura, oltre che sul quaderno, sarà registrata sul diario di classe, di fianco alla data, affinché tutti possano ritrovarla,

alla fine di ogni mese si disegnerà il grafico delle temperature giornaliere.

Poiché si avvicina la data in cui terminerà l’ora legale, si decide di cominciare a registrarla dal 1° novembre.
A questo punto due alunni propongono di calcolare anche la temperatura media per ogni mese, ma la maggior parte dei ragazzi non sa di che si tratti.

9 novembre 1999
Propongo ai ragazzi l’attività suggerita da Luciana. Devono compilare una tabella in cui compaiono gli oggetti presenti nella classe in ordine di temperatura, dal più caldo al più freddo.
I ragazzi si muovono, toccano, discutono animatamente.
Al momento di misurare la temperatura, criticano l’uso del termometro di vetro a mercurio perché secondo loro il bulbo risente più della temperatura dell’aria che dell’oggetto al quale è appoggiato per un punto.
Si decide di acquistare un termometro digitale.

12 novembre 1999
Misuriamo la temperatura degli oggetti della classe con il termometro digitale (53 000 lire).
I ragazzi si accorgono che la gamba dei tavoli di ferro ha la stessa temperatura del piano del tavolo ricoperto di plastica, o della tenda, o del pannello di sughero appeso alla parete.
Andrea azzarda una spiegazione: "Forse si tratta della conduzione…"
Invitato a spiegarsi meglio, risponde: "Mi sono già sforzato abbastanza. Ci dovrò pensare con calma."

Dal quaderno di Chiara...
Oggetti della classe ordinati secondo temperature decrescenti.

termosifone

lampade al neon

il nostro corpo

pannello di sughero

giubbotto della prof

libro

parete dell’armadio

oggetti di ferro (ringhiera delle scale)

Temperature misurate:

I ragazzi si meravigliano che oggetti che sembrano più freddi di altri abbiano poi la stessa temperatura.
Conclusioni:

non ci si può fidare delle apparenze e dei nostri sensi;

gli oggetti in una stanza hanno la stessa temperatura, purché non siano fonti di calore. 

16 novembre 1999
Visto che ci siamo occupati tanto di temperatura, butto sul tappeto la questione: e il calore?
Si apre una discussione in cui i due termini, temperatura e calore, vengono messi in relazione tra loro, a volte confusi fra loro. Nella confusione salta anche fuori la parola energia. Si fanno molti esempi di energia calorifica. Si fanno esempi di trasformazioni di qualcosa in energia calorifica (nel ferro da stiro l’energia elettrica si trasforma in calorifica; se brucio della legna nel caminetto ottengo energia calorifica).
Si finisce per accettare che si tratta di concetti diversi, ma che è il caso di fare qualche esperimento per dimostrarlo.
Dato che un fornello elettrico è una fonte di calore, dato che i nostri fornelli hanno una piastra abbastanza grande per sopportare contemporaneamente due becher, siamo in grado di fornire la stessa quantità di calore se appoggiamo i becher contemporaneamente e li togliamo contemporaneamente. 
Qualcuno si augura che la piastra del fornello fornisca calore in modo omogeneo su tutta la sua superficie.
Dobbiamo ora escogitare esperimenti che, a parità di calore fornito, portino a temperature diverse nei due becher. In questo modo avremo dimostrato che, pur fornendo la stessa quantità di calore, la temperatura raggiunta non è la stessa nei due becher.
Quindi calore e temperatura non sono la stessa cosa, c. v. d.

Gabriele propone di porre sul fornello due becher con la stessa quantità di acqua, ma in un becher freddissima, nell’altro a temperatura ambiente; sicuramente la temperatura finale dell’acqua sarà diversa.

La sua proposta non viene accettata perché si parte già da temperature diverse. Si discute ancora e, con qualche piccola spinta, si decide di porre sullo stesso fornello due becher uguali con quantità di acqua diverse ma alla stessa temperatura, scaldare per lo stesso tempo e poi misurare la temperatura.

19 novembre 1999
Divido la classe in 3 gruppi disomogenei (per ora possiedo solo tre fornelli elettrici); ogni gruppo deve eleggere un capogruppo che può alzarsi per procurarsi il materiale, riempire i becher eccetera.
La consegna è che i becher devono contenere quantità d’acqua del rubinetto diverse.
I due becher devono essere posti sul fornello contemporaneamente, e contemporaneamente devono essere tolti dopo circa 6 minuti.
Ecco i risultati dei tre gruppi, dove V1 e V2 indicano i volumi di acqua nei due becher (da notare che i ragazzi si sentono più tranquilli se la quantità d’acqua è misurabile e precisa).

Pongo la domanda: 
"E se avessimo riscaldato nelle stesse condizioni volumi uguali di sostanze diverse?"
Si discute e alla fine si propone di riscaldare acqua e olio di semi.
Come garantirsi però che abbiano uguali temperature di partenza?
(Passa il concetto che non si possono variare due parametri alla volta)

La prof comprerà l’olio di semi e lo metterà nell’aula di scienze insieme ad una bottiglia d’acqua il giorno prima.
I ragazzi vengono invitati a prevedere:

se alla fine otterremo temperature diverse

se saranno diverse, quale temperatura sarà più alta: quella dell’acqua o quella dell’olio?

e a scrivere sul quaderno le loro previsioni; anch’io dico la mia, che si rivelerà sbagliata.

26 novembre 1999

Riscaldiamo volumi uguali di acqua e olio contemporaneamente.

Alla fine, dopo 7 minuti, l’acqua è a più di 90° nei tre gruppi, mentre l’olio ha una temperatura molto maggiore, addirittura fuori scala. In un gruppo viene rotto il bulbo del termometro (non so se per choc termico o meccanico).

Ecco i risultati, dove V1 è il volume dell’acqua, V2 il volume dell’olio di semi.

30 novembre 1999
Viene compilato da ogni ragazzo il grafico delle temperature di novembre.

14 dicembre 1999
Viene calcolata la temperatura media di novembre.
Ci si domanda se l’operazione sia legittima, visto che in alcuni giorni (festività, domeniche) non è stata rilevata.

21 dicembre 1999
Comincio una lezione sugli stati di aggregazione della materia. Gli alunni conoscono già le parole atomo e molecola. Utilizzo il modello delle palline unite fra loro da forze di attrazione paragonabili a quelle delle calamite. Occorre fornire energia per spezzare questi legami; se, ad esempio, ho del ghiaccio, devo riscaldarlo per trasformarlo in un liquido; devo fornire ulteriore energia per trasformarlo in un gas.

Musolesi ha visto una trasmissione in cui si parlava dello zero assoluto, di Lord Kelvin e del movimento delle molecole. Ci domandiamo come Kelvin sia giunto a definire la temperatura di –273° come zero assoluto. Ci proponiamo di cercare sulle nostre enciclopedie; non avremo soddisfazione

7 gennaio 2000
Decido di occuparmi con i ragazzi della temperatura finale di un miscuglio di liquidi dello stesso tipo ma a diversa temperatura.
Pongo il problema: se ho due quantità di acqua uguali, ma a temperatura diversa, posso prevedere quale sarà la temperatura del loro miscuglio?
Capisco che è meglio proporre un esempio: se mescolo 100 ml di acqua a 20° con 100 ml di acqua a 60°, quale sarà la temperatura del miscuglio?

All’inizio vengono espresse diverse soluzioni (temperatura finale come somma delle due temperature, temperatura finale come differenza delle due temperature, e così via), ma piano piano si consolida l’idea della media, proposta da due ragazzi che la conoscono dalle elementari.
Non ci resta che provare.
Andiamo in laboratorio per mescolare due quantità uguali di acqua a temperatura diversa, fare la previsione della temperatura finale e controllarla sperimentalmente.
I ragazzi pasticciano, anche perché c’è poco tempo: ci ripromettiamo di ripetere l’esperimento.

14 gennaio 2000
In laboratorio ripetiamo l’esperimento del 7 gennaio perché due gruppi su cinque l’hanno eseguito in modo scorretto.
I ragazzi devono misurare due quantità uguali di acqua (scelgono 100 ml, perché si sentono sicuri nell’usare il becher graduato),

• misurare la temperatura di uno dei due becher (v1);
• riscaldare l’acqua del secondo becher (v2) senza arrivare all’ebollizione,
• togliere il secondo becher dal fornello e misurare la temperatura dell’acqua,
• prevedere la temperatura del miscuglio,
• mescolare i due tipi di acqua e misurare la temperatura del miscuglio,
• confrontare la temperatura del miscuglio misurata con la temperatura prevista,
• cercare di giustificare eventuali differenze.
Devono inoltre compilare la seguente tabella.

18 gennaio 2000
Si disegna il grafico della temperatura di dicembre e si calcola la temperatura media (T media = 2,5°).
Parliamo ancora degli stati di aggregazione della materia.

26 gennaio 2000
Mi propongo di arrivare con i ragazzi alla comprensione e alla capacità di utilizzare la media ponderata.
Allo scopo li esercito con problemi graduati, dei quali il primo è il seguente.

Problema 1
"Ho tre becher che contengono ciascuno la stessa quantità di acqua. L’acqua nel primo becher è a 12°; la temperatura dell’acqua nel secondo e nel terzo becher è la stessa, cioè 57°. Se mescolo l’acqua dei tre becher, qual è la temperatura del miscuglio?"
I ragazzi discutono e, dopo aver proposto di sommare le temperature e dividere per 2, nel ricordo della precedente attività, riflettono, cambiano idea e si correggono: sommeranno le tre temperature e divideranno per 3, perché le quantità uguali sono 3. E’ di aiuto la proposta di disegnare i tre contenitori di liquido con il liquido allo stesso livello.
Ecco l’espressione risolutiva finale:
Temperatura finale del miscuglio = (12 + 57 + 57) : 3 = 42°

Problema 2
"Ho due becher; il primo contiene 100 ml di acqua a 10°, il secondo 200 ml di acqua a 88°.
Se mescolo i due contenuti, quale sarà la temperatura del miscuglio?"
Per un bel po’ di tempo i ragazzi non si rendono conto che il problema è uguale al precedente; non capiscono che un becher con quantità doppia equivale ai due becher con quantità uguali e stessa temperatura del Problema 1. Dopo aver disegnato la nuova situazione alla lavagna, si accende finalmente la lampadina e risolvono il problema in modo formalmente identico al precedente.
Temperatura finale del miscuglio = (10+ 88 + 88) : 3 = 186 : 3 = 42°
Domando se l’espressione risolutiva si può scrivere in modo diverso; qualcuno suggerisce la forma seguente:
Temperatura finale del miscuglio = (10+ 2 .88) : 3 = 186 : 3 = 42°

28 gennaio 2000
Continuo a proporre problemi fra la costernazione generale, promettendo di far loro mettere in pratica quanto prima ciò che stanno imparando.

Problema 3
"Ho un bicchiere di acqua a 15°; verso tre bicchieri di acqua in un pentolino e scaldo fino alla temperatura di 75°. Mescolo l’acqua del pentolino con quella del bicchiere.
Qual è la temperatura del miscuglio?"
I ragazzi disegnano i quattro bicchieri pieni d’acqua e riesce loro facile scrivere l’espressione risolutiva:
Temperatura finale = (15 + 75 + 75 + 75) : 4 = 240 : 4 = 60°
Pochi abbreviano:
Temperatura finale = (15 + 3 . 75) : 4 = 240 : 4 = 60°

Problema 4
"Ho due taniche uguali di acqua a 21°. Le mescolo con tre taniche di acqua a 78°.
Qual è la temperatura finale del miscuglio?"
I ragazzi disegnano le taniche e scrivono velocemente la formula più sgranata, che riesce loro più facile:
Temperatura finale = (21 + 21 + 78 + 78 + 78) : 5 = 55° circa

febbraio 2000
Ancora problemi su miscugli di acqua a temperature diverse, ma con la promessa che la volta prossima si sperimenta.

Problema 1
"Ho 3 kg d’acqua a 95° e li mescolo con 7 kg d’acqua a 18°. Qual è la temperatura del miscuglio?"
Temperatura finale = (95 . 3 + 18 . 7) : 10 = 411 : 10 = 41,1°

Problema 2
"Sono in laboratorio; con il cilindro graduato prelevo 180 ml di acqua del rubinetto a 15°.
Prelevo poi altri 220 ml di acqua e la scaldo fino a 88°. Mescolo le due acque. Qual è la temperatura del miscuglio?"
I ragazzi sono interdetti: non sanno come affrontare un problema con unità di misura piccole come il millilitro e con dati dell’ordine di grandezza delle centinaia.
Li aiuto mimando tante piccole tanichette ciascuna da un millilitro, e la soluzione si fa strada.
Temperatura finale = (15 . 180 + 88 . 220) : (180 + 120) = (2700 + 19 360) : 400 = 22 060 : 400 = 55,15°

Problema 3
"Se mescolo 120 ml di acqua a 14° con 170 ml di acqua a 72°, qual è la temperatura del miscuglio?"
La capacità risolutiva si consolida e arriva la soluzione:
Temperatura finale = (14 . 120 + 72 . 170) : (120 + 170) = (1680 + 12 240) : 290 = 13 920 : 290 = 48°

1 febbraio 2000
Finalmente!
Esperimento su un miscuglio di quantità diverse di acqua a diverse temperature; previsione e controllo sperimentale della temperatura finale del miscuglio.

Dal quaderno di Serena.
Esperimento
Materiale occorrente:

un fornello elettrico

un cilindro graduato

acqua del rubinetto 

due becher

Procedimento.
Abbiamo riempito il primo becher con 190 ml di acqua (chiamato v1) e il secondo becher con 170 ml di acqua (chiamato v2). Abbiamo misurato la temperatura che è per entrambi, v1 e v2, di 12°.
Mettiamo sul fornello v2, finché non raggiunge una temperatura intermedia fra 70° e 80°.
Togliamo v2 dal fornello e lo versiamo in v1 e mescoliamo. Misuriamo la temperatura del miscuglio che è di 40°.

 
Potevamo prevedere la temperatura del miscuglio con l’espressione:
Tf = (190 *132 + 170 *75) / (190 +170) = 40°
Proviamo ora a generalizzare; sostituiscono nella formula precedente ai numeri i simboli utilizzati nella testata delle tabelle senza difficoltà.
Tf = (v1 . T1 + v2 . T2) : (v1 + v29)
Vengono complimentati e assicurati che hanno lavorato più e meglio dei ragazzi di terza media: contentezza generale.

4 febbraio 2000
Effetti del calore sui liquidi.
Dal quaderno di Andrea T. ...
Esperimento di dilatazione dei liquidi con il calore.
Materiale occorrente: beuta, tappo di gomma forato con tubicino di vetro, acqua
Relazione:
Siamo andati nel laboratorio di Scienze per constatare se, con il calore a più di 30° delle nostre mani, riuscivamo a far salire il livello dell’acqua. Infatti, come quasi tutti sanno, le molecole dei liquidi, se le riscaldiamo, occupano più volume.
Alcuni sostenevano che il calore delle mani era troppo poco: ci voleva un fornello.
Abbiamo riempito la beuta con acqua, l’abbiamo chiusa con un tappo forato e i quel buco abbiamo fatto passare un tubino di vetro. L’acqua arrivava tra la fine del tappo e dove si iniziava a scorgere il tubino di vetro.
Con meraviglia di quasi tutti, dopo qualche minuto che tenevamo la beuta tra le mani, l’acqua era salita e l’esperimento era riuscito.

8 febbraio 2000
Media delle temperature di gennaio.

11 febbraio 2000
Effetti del calore sui gas.
Dal quaderno di Serena I.
Esperimento sulla dilatazione dei gas.
Materiale occorrente: una beuta, un palloncino, un elastico, un pentolino per immergervi la beuta, un fornello, acqua
Procedimento.
Prendiamo il palloncino, lo incastriamo sulla bocca della beuta e lo fermiamo con un elastico.
Poi riempiamo il pentolino di acqua del rubinetto e lo mettiamo sul fornello.
Accendiamo il fornello, vi poniamo il pentolino con l’acqua e immergiamo la beuta con il palloncino; dopo un po’ che la beuta è nell’acqua il palloncino si gonfia per via del calore che l’acqua emana.
Conclusione.
Con questo esperimento abbiamo capito che, con poca acqua riscaldata, l’aria che era dentro alla beuta si è dilatata in modo che il palloncino si è gonfiato.
L’esperimento è riuscito perfettamente!!!