Fenomeni termici

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NODI CONCETTUALI E PROBLEMI DI APPRENDIMENTO

Abbiamo a che fare quotidianamente con fenomeni termici e su questo tema le interpretazioni basate su conoscenze di senso comune sono particolarmente radicate. Si tratta di fornire gli strumenti adatti per passare dalle idee ingenue ad una conoscenza scientifica, tenendo presente che concetti diversi sono facilmente confusi tra loro anche perché inscindibili nell’interpretazione della fenomenologia.

I nodi concettuali che sottendono alle attività proposte sono:

• I fenomeni termici sono sempre legati all’interazione tra sistemi
• L’interazione avviene nel tempo, non è istantanea, spesso sono interpretati come stati quelli che in realtà sono momenti di un processo (ad esempio nella sensazione di caldo o di freddo)
• Il calore è un “qualcosa” che si trasferisce tra i sistemi
• La velocità di trasferimento di calore, nella stessa interazione termica, dipende dalla conducibilità dei materiali
• Quando sistemi a temperatura diversa sono a contatto, tendono a mettersi in equilibrio termico, rilevato dal raggiungimento della stessa temperatura (principio zero)
• A parità di sostanza, la temperatura d’equilibrio è funzione delle temperature iniziali e delle masse dei sistemi interagenti.

Nell’esperienza didattica proposta si sono riscontrate molte delle idee di senso comune descritte in letteratura (vedi letteratura (vedi M.R Sciarretta, R. Stilli e M. Vicentini Missoni: Le proprietà termiche della materia - Nozioni di senso comune di studenti e insegnanti - La Fisica nella Scuola, XXIII, 1, 1990), ed in particolare:

• il calore è qualcosa di contenuto negli oggetti, che hanno la proprietà di essere caldi o freddi (il ferro è freddo, la lana è calda…) indipendentemente dall’ambiente in cui sono inseriti
• le temperature sono additive Mentre nell'esperienza pensata a livello qualitativo (aggiungo acqua fredda all'acqua del bagno che scotta per intiepidirla…) nessuno ha dubbi sul fatto che la temperatura finale è intermedia rispetto a quelle iniziali, la considerazione è meno ovvia di fronte alla proposta in cui vengono quantificate masse e temperature
• si confondono i termini calore e temperatura o si attribuiscono loro significati ingenui (calore come caldo, “il calore del sole”, “il calore del fornello”)
• si fatica a riconoscere i sistemi interagenti, specie se nel flusso di calore non sono coinvolte sorgenti primarie. In particolare è spesso trascurato il ruolo del sistema ambiente e/o quello del corpo umano