Peso specifico
Cerchiamo di capire cosa è il peso specifico. Sono necessari, un cilindro graduato, una bilancia e alcuni liquidi come acqua, olio e alcool. Con la bilancia, determiniamo il peso di diversi volumi di acqua (5 ml, 10 ml, 15 ml e 20 ml) ricordandoci che 1 ml di liquido corrisponde a 1 cm3.. Possiamo osservare che sembra esserci identità fra il volume espresso in centimetri cubi e il peso espresso in grammi. Per qualsiasi volume di acqua preso in considerazione, il rapporto tra il peso e il volume fornisce sempre lo stesso risultato (1 g/cm3) . Quindi sembra di capire, sia dagli esperimenti sia dai rapporti, che il peso di 1 millilitro (o di un centrimetro cubo) di acqua sia 1 grammo: per peso specifico si intende, proprio, il peso di un’unità di volume.
Perché si può affermare che il peso specifico di 1 g/cm3 è caratteristico dell’acqua?
Proviamo, ora, a determinare il peso di diversi volumi di olio di semi (5 ml, 10 ml, 15 ml e 20 ml) e riportiamo i dati in una tabella.
| volume | peso |
| 5 ml | 4 g |
| 10 ml | 8,…g |
| 15 ml | 12,…g |
| 20 ml | 16,…g |
Osserviamo, come per l’acqua, che il rapporto peso- volume (di poco superiore a 0.8 g/cm3 ) è costante. Cosa significa questo valore? Ancora una volta il peso specifico ricavato ci dice che 0.8 grammi è il peso di un qualsiasi centimetro cubo di olio. Possiamo effettuare lo stesso esperimento con diversi tipi di liquido. Noi abbiamo provato con l’alcool etilico ma possiamo usare sciroppi, succhi di frutta, acqua di mare… Con l’alcool etilico il rapporto peso-volume è 0.7 g/cm3 . Quindi, in conclusione, abbiamo calcolato il peso specifico di tre liquidi: acqua (1 g/cm3 ), olio di semi (0.8 g/cm3) e alcool ( 0.7 g/cm3 ). Possiamo ora provare a versarli tutti nello stesso cilindro graduato. Cosa potrà accadere? Al livello più basso osserviamo l’acqua, poi l’olio e quindi l’alcool, in ordine dal peso specifico maggiore a quello minore. In realtà è importante l’ordine con il quale vengono versate le sostanze per evitare che si mescolino come succede per acqua e alcool.
Effettuando esperienze simili e tralasciando i possibili errori sperimentali, è possibile constatare che esiste sempre tra il peso e il volume una relazione di proporzionalità diretta.
In questi esperimenti abbiamo calcolato il peso specifico di alcuni liquidi, ovviamente possiamo fare lo stesso con i solidi. Se il solido è regolare è sufficiente misurare il peso con la bilancia e, utilizzando semplici formule geometriche, determinare il volume. Ma come possiamo procedere per calcolare il volume di corpi con forma irregolare? Prendiamo un cilindro graduato, lo riempiamo per metà di acqua e inseriamo il solido al suo interno. L’innalzamento dell’acqua indica il volume del solido.
Proviamo a rispondere a queste domande
- Due corpi con lo stesso volume possiamo dire che hanno lo stesso peso? Proviamo a motivare la risposta
- Due corpi con lo stesso peso occupano volumi diversi. Quale dei due corpi ha il peso specifico maggiore?
- In una gioielleria viene venduto un piccolo cubetto d’oro con il lato di 2 cm e di 63 grammi di peso. Sapendo che il peso specifico dell’ore è circa 19 g/cm3, cosa possiamo pensare?
- Mettendo sulla bilancia a piatti, da una parte, un cubo di rame con il lato di 1 cm e dall’altra un cubo d’oro sempre con il lato di 2 cm, da che parte pende la bilancia sapendo che il peso specifico del rame è circa 9 g/cm3 e quello dell’oro è circa 19 g/cm3 ?
Galleggiamento
Peso specifico
Sai per la tua esperienza che se immergi in un recipiente contenente acqua un pezzo di legno, questo galleggia; se immergi una biglia di acciaio, invece, affonda. Proviamo ad osservare la rappresentazione cartesiana di questo fenomeno. Un pezzo di legno che ha il volume di 10 cm3 pesa 6,4 grammi. Un pezzo di zinco che ha il volume di 2 cm3 pesa 14,20 grammi. Per l’acqua c’è corrispondenza tra il valore del peso e quello del volume. Riportiamo ora queste coppie ordinate (V;P) in un sistema di coordinate cartesiane. Abbiamo tracciato la retta a che passa per l’origine e per L: a tale retta appartengono tutte le coppie ordinate (V;P) degli oggetti di legno. Abbiamo quindi tracciato la retta b che passa per l’origine e per Z: a tale retta appartengono tutte le coppie ordinate (V;P) degli oggetti in Zinco. Se confrontiamo la pendenze della retta A e la pendenza della retta B rispetto alla pendenza dell’acqua, osserviamo che la prima è minore e la seconda maggiore. Quindi attraverso il confronto delle pendenze, possiamo stabilire se un oggetto galleggia oppure affonda. Nel secondo grafico possiamo osservare il confronto tra il peso specifico di diversi oggetti.
