Fisica

“I progressi nel campo della fisica si ottengono

negando l’ovvio e accettando l’impossibile.”

-Robert Anson Heinlein

Italiano

Conducibilità elettrica dell' acqua

La Pila di Volta

Con questo esperimento andremo a spiegare e ad illustrare il funzionamento e il principio alla base della pila che è stato il primo generatore di corrente mai costruito al mondo.

La pila è stata inventata da A. Volta che è andato ad “impilare” fino a formare una colonna (da qui il nome pila) un disco di zinco sovrapposto a uno di rame (detti elettrodi), uniti attraverso uno strato intermedio di cartone imbevuto di acqua e acido solforico.

Collegando gli estremi della pila per mezzo di un conduttore elettrico (filo di rame) si crea un circuito nel quale passa continuamente corrente.

Esperienza e illustrazione degli strumenti

Andiamo a ripetere l’esperienza di Volta e a vedere il motivo per cui si genera corrente.

Abbiamo 4 becher con all'interno una barra di rame e una di nichel-cromo collegate da dei fili di rame che fanno da conduttori elettrici. Se i becher sono vuoti ovviamente non si genera corrente, ma se li andiamo a riempire con una soluzione di acqua, cloruro di sodio e acido acetico, azionando l’interruttore, il led si accenderà, quindi c'è la produzione di energia.

Spiegazione del fenomeno

La pila è un dispositivo che trasforma energia chimica in energia elettrica. Questa energia chimica si genera perché tra i due metalli e la soluzione avviene una reazione di ossido-riduzione.

A contatto con il solfato di sodio, il rame essendo meno elettronegativo del nichel tende a cedere elettroni e quindi ad ossidarsi, mentre il nichel tende ad acquistare elettroni e quindi a ridursi.

Per convenzione l'elettrodo al quale avviene il processo di ossidazione è detto anodo e costituisce il polo negativo della pila, mentre l'elettrodo al quale viene il processo di riduzione è detto catodo e risulta essere il polo positivo della pila.

Tra i due poli si genera una differenza di potenziale (d.d.p.) o tensione elettrica costante necessaria per avere un flusso di cariche elettriche. Questa d.d.p. (che si misura in Volt) è la tendenza che hanno gli elettroni di trasferirsi dall'anodo al catodo; la pila può pertanto essere paragonata ad una pompa che spinge gli elettroni da un elettrodo all'altro.

Quanto più è elevata la d.d.p. tanto più efficiente è la pila.

Ogni elemento collegato in serie contribuisce ad aumentare la d.d.p. (più beute=più d.d.p.)

Abbiamo quindi capito che la corrente elettrica non è altro che uno scambio di elettroni che si muovono lungo dei fili (nel nostro caso di rame). La quantità di elettroni che attraversa una parte di filo in un determinato periodo di tempo è detta Intensità e si misura in Ampere.

English

Voltaic Pile

With this experiment we're going to explain the functioning and the basic principle of the battery, the first power generator ever built in the world.

The battery was invented by A. Volta who "stacked" forming a pile, a zinc disc on top of a copper disc (electrodes), connected by an intermediate layer made of cardboard soaked in water and sulfuric acid.

When connecting the ends of the battery by the means of an electric conductor (copper wire) you create a circuit in which continuously passes electric power.

Method and tools

We're going to repeat the experiment made by Volta and see the reason why power is produced.

We have 4 conical flasks with one copper and one nickel-chromium bar connected by copper wires which work as electrical conductors. If the flasks are empty, of course, we don't have electrical power, but if we fill them with a water solution, sodium chloride and acetic acid, if we turn on the switch, the led will light, meaning that the two bars are producing energy.

Explaining of the phenomenon

The voltaic pile is a device that transforms chemical energy in electrical energy. the chemical energy is generated because there is a oxidation-reduction reaction between the two metals.

Touching the sodium sulfate, the copper which is less electronegative than the nickel tends to give up electrons and oxidize, while the nickel tends to buy electrons and reduce.

As a convention the electrode which oxidizes is called anode and establishes the negative pole of the voltaic pile, while the electrode which reduces is called cathode and establishes the positive pole of the voltaic pole.

between the two poles there is a potential difference (p.d.) or electric tension which is constant and necessary to have a flow of electric charges. The d.p. (measured in Volts) is the tendency electrons have to move from the anode to the cathode; the voltaic pile therefore can be compared to a pump pushing electrons from an electrode to an other.

If there's more p.d. the battery has more efficiency.

Every object connected in series contributes in raising the p.d. (more conical flasks = more p.d.)

Therefore we figured out that the electric power is nothing more than an exchange of electrodes moving through wires (copper in our case). The quantity of electrodes crossing a fraction of the wire in a fraction of time is called intensity and is measured in Ampere.




La pressione atmosferica

(atmospheric pressure)

Italiano

Con questo semplice esperimento siamo riusciti a dimostrare l'esistenza della pressione atmosferica.

Per procedere abbiamo bisogno di:

  • Un bicchiere
  • Dell'acqua
  • Un piatto di plastica

Procedimento

Inizialmente si riempie il bicchiere di acqua; poi si prende la superficie piana scelta (in questo caso il piatto) e la si fa aderire all'imboccatura del bicchiere.

Capovolgiamo velocemente il bicchiere e, togliendo lentamente la mano da sotto il piatto, noteremo che quest'ultimo rimarrà attaccato.

Spiegazione

Questo avviene perchè sulla superficie piana si esercitano due pressioni contrastanti ( acqua da sopra e aria da sotto ). In questo caso la pressione dell'aria è maggiore di quella dell'acqua e, per ciò, riesce a tenere in equilibrio sia il piatto sia l'acqua nel bicchiere.

Nota: Nel bicchiere c'è il vuoto

English

With this simple experiment we were able to prove the existence of atmospheric pressure.

We will need:

  • A glass
  • Water
  • A plastic plate

Method

Initially we have to fill the glass with water; then we take the chosen flat surface (in this case the plate) and we make it adhere to the mouth of the glass. We quickly turn the glass over and, slowly removing the hand from under the plate, we will notice that the latter will remain attached.

Explanation

This happens because on the flat surface two opposing pressures are exerted (water from above and air from below). In this case the air pressure is greater than that of the water and, for this, it manages to keep both the dish and the water in the glass in balance.

Note: There is no air in the glass

Evidenze sperimentali sulla Pressione atmosferica

Italiano

Gli oggetti utilizzati

  • Una candela
  • Un bicchiere di vetro
  • Un recipiente
  • Dell' acqua

Procedimento

Per prima cosa fissare la candela al centro del piatto per mezzo di qualche goccia di cera fusa,poi aggiungere dell’acqua.Accendete la candela e aspettate qualche secondo che la fiamma si stabilizzi, poi coprite la candela con il bicchiere . Appena la fiamma si spegnerà per mancanza di ossigeno, vedrete una certa quantità d'acqua risalire tumultuosamente nel bicchiere.

Spiegazione

Questo avviene perché quando dentro l’area del bicchiere l'ossigeno finisce,si crea una stessa quantità di anidride carbonica, la fiamma si spegne. L'aria, contenuta nel bicchiere, rapidamente si raffredda, si contrae e la pressione diminuisce; invece la pressione atmosferica esterna, rimane uguale quindi spinge la colonna d'acqua dentro il bicchiere.


English

The objects used:

  • A candle
  • A glass
  • A container
  • Water

Method

First of all, fix the candle in the center of the plate with a few drops of melted wax,then add some water.Light the candle and wait a few seconds for the flame to stabilize,then cover the candle with the glass.As soon as the flame goes out due to lack of oxygen,you will see a certain amount of water tumbling back into the glass.

Explanation

This happens because when the oxygen ends up inside the glass area,it creates the same amount of carbon dioxide,the flame goes out.The air contained in the glass quickly cools,it contracts and the pressure decreases;instead the external atmospheric pressure,remains the same then pushes the column of water into the glass


Italiano

LA PRESSIONE ATMOSFERICA E IL GALLEGGIAMENTO

Gli oggetti utilizzati:

  • Una bottiglia piena d’acqua;
  • un pezzo di garza;
  • gli stuzzicadenti;
  • un elastico.

SVOLGIMENTO:

I parte

Prendere la bottiglia e mettere sull'orlo un pezzo di garza fissandola con un elastico in modo tale che la garza resti aderente al bordo. Tener chiuso l’orlo della bottiglia con una mano e rovesciarla. Come si nota l’acqua non cade a causa della pressione atmosferica che in questo caso è uguale alla forza peso dell’acqua. Ovvero si crea una condizione di equilibrio.

Parte teorica

L’acqua non cade anche a causa della forza di coesione tra le molecole dell’H 2 O, si forma sull'acqua come una pellicola, cioè tensione superficiale e la pressione atmosferica esterna agisce nel punto dove si trova la garza.

II parte

Prendendo uno stuzzicadenti e infilandolo nella bottiglia attraverso la garza, lo stuzzicadenti sale verso l’alto e inizia a galleggiare.

Parte teorica

Questo fenomeno è dovuto al fatto che la densità del legno ( 7,5×10 -1 g/cm 3 ) è minore alla densità dell’acqua (1,0 g/cm 3).

Potete trovare il video relativo a questo esperimento sulla pagina dei video.


English

ATMOSPHERIC PRESSURE AND FLOAT

The objects used:

  • A bottle full of water;
  • a piece of gauze;
  • toothpicks;
  • a rubber band.

CONDUCT

I part

Take the bottle and put a piece of gauze on the edge, fixing it with an elastic band so that the gauze remains adherent to the edge. Keep the bottle edge closed with one hand and turn it over. As you can see, water does not fall due to the atmospheric pressure which in this case is equal to the weight force of the water. That is, a condition of equilibrium is created.

Theoretical part

The water does not fall also due to the cohesion strength between the H 2 O molecules, it forms on the water like a film, ie surface tension and the external atmospheric pressure acts at the point where the gauze is located.

II part

Taking a toothpick and putting it in the bottle through the gauze, the toothpick rises upwards and starts to float.

Theoretical part

This phenomenon is due to the fact that the density of wood (7.5 × 10 -1 g / cm 3) is lower than the density of water (1.0 g / cm 3).

You can find the video related to this experiment on the video page.