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Assorbimento radiazione (Lamina annerita chiusa in una scatola trasparente)

Domande preliminari

1. Cos’`e il calore? `E una forma di trasferimento d’energia da un corpo a temperatura pi`u alta ad uno a temperatura pi`u bassa.

2. Come si trasmette il calore? Per conduzione, convezione e irraggiamento.

3. Un oggetto al Sole continua a scaldarsi per sempre? Se s`ı, perch´e non fonde? Se no, cosa succede? No, perch´e un oggetto aumenta la propria temperatura fino a quando la radiazione che emette `e minore di quella che assorbe, quando le due radiazioni si eguagliano, la temperatura rimane costante.

4. Qual `e il comportamento della temperatura di un oggetto all’interno di una serra? `

E pi`u alta di quella che avrebbe fuori dalla serra.

5. Perch´e all’interno di una serra la temperatura `e pi`u calda che all’esterno? La serra ripara dagli agenti atmosferici, `e trasparente allo spettro nel visibile, ma assorbe l’infrarosso

Istruzioni per l’esperienza

1. Accendere l’apparato ed esporlo al Sole o ad una lampada.

2. Misurare la temperatura leggendo la tensione del sensore (1 mV equivale a 0.1oC)

ogni 10 secondi.

Capitolo 5. Test di introduzione e di valutazione delle esperienze didattiche 165

4. Una volta raggiunta una temperatura stabile entro l’errore, chiudere il coperchio della scatola. Cosa succede alla temperatura?

5. Aspettare, se necessario, una nuova temperatura stabile e poi spostare l’apparato all’ombra o spegnere la lampada. Come varia la temperatura?

6. Raggiunta la fase stazionaria finale la temperatura della lamina `e maggiore, uguale o minore rispetto a quella iniziale?

7. Aprire il coperchio della scatola. Cosa succede alla temperatura?

Domande finali

1. Discutere l’andamento della temperatura nel tempo facendo riferimento anche alla chiusura e all’apertura del coperchio della scatola.

2. Dopo quanto tempo la lamina raggiunge la temperatura che aveva prima di essere riscaldata ammesso che la raggiunga?

3. Cambieresti la risposta delle domande poste prima dell’esperienza?

5.12

Assorbimento radiazione (Due oggetti di albedo di-

verso in presenza di effetto serra)

Domande preliminari

1. Il colore di un oggetto ha un’influenza sul suo riscaldamento una volta esposto ad una sorgente luminosa? S`ı, perch´e pi`u un oggetto `e scuro, pi`u assorbe radiazione nel visibile e emette nell’infrarosso.

2. Cos’`e l’albedo? `E pi`u elevato quello di Venere, della Terra o di Marte? Indicane i valori e mettili in ordine crescente. L’albedo `e il termine usato in astronomia per indicare la frazione di radiazione riflessa rispetto a quella incidente.

3. Perch´e nelle serre c’`e pi`u caldo che nei terreni coltivati all’aria aperta? La serra ripara dagli agenti atmosferici, `e trasparente allo spettro nel visibile, ma assorbe l’infrarosso

4. Cos’`e l’effetto serra? `E un fenomeno che permette di avere una temperatura media globale intorno a 15oC, altrimenti la Terra avrebbe temperatura media ben al di

sotto dello zero Celsius.

5. L’effetto serra `e un fenomeno tipicamente terrestre o si pu`o verificare anche altrove? Se s`ı, in quali condizioni? Se no, perch´e? Si pu`o verificare in ogni pianeta che abbia un atmosfera con componenti che assorbano la radiazione infrarossa

6. Venere `e pi`u calda o pi`u fredda della Terra? E Mercurio? Tra Venere e Mercurio chi `e pi`u caldo? A quale distanza si trovano questi tre pianeti dal Sole (indica almeno qual `e pi`u vicino e quale pi`u lontano)?

7. La distanza tra un pianeta e il Sole varia nel tempo? Perch´e? S`ı, perch´e i pianeti non seguono orbite circolari ma ellittiche.

8. Qual `e la temperatura media terrestre? Sai come viene misurata? 15oC circa, misu- rata attraverso la media tra i valori delle stazioni meterologiche, sonde areostatiche e marine oppure viene misurata con i satelliti

9. Cosa ti aspetti che succeda alla temperatura all’interno di due bottiglie, una con le pareti bianche e una con le pareti nere, una volta esposte ad una sorgente lumino- sa? E se invece solo una parte all’interno della bottiglie fosse colorata, usando dei cartoncini bianchi o neri?

Capitolo 5. Test di introduzione e di valutazione delle esperienze didattiche 167

Istruzioni per l’esperienza

Inserire le sonde termiche dei multimetri attraverso i tappi di sughero delle bottiglie, in modo che siano al centro di esse senza toccarne le pareti.

Esperienza al chiuso

1. Montare la lampada simmetricamente rispetto alle due bottiglie fornite, una con un cartoncino nero e una con un cartoncino bianco.

2. Accendere la lampada.

3. Effettuare diverse misurazioni della temperatura di entrambe le bottiglie ogni dieci secondi fino a quano entrambe raggiungano una temperatura stazionaria.

4. Mantenere la lampada accesa fino alla stabilizzazione della temperatura.

5. Continuare a misurare la temperatura ogni dieci secondi fino a quando la temperatu- ra in entrambe le bottiglie raggiunge la temperatura ambiente o fino ad un’ulteriore stabilizzazione.

Esperienza all’aperto

1. Esporre le due bottiglie fornite (una con un cartoncino nero ed una con un carton- cino bianco) alla luce diretta del Sole in modo che non siano a contatto e siano appoggiate sullo stesso materiale.

2. Effettuare diverse misurazioni della temperatura per entrambe le bottiglie ogni 10 secondi.

3. Continuare a rivolgere i cartoncini al Sole fino a quando entrambe le bottiglie rag- giungano la temperatura stazionaria; a questo punto spostare contemporaneamente le bottiglie all’ombra.

4. Procedere con la misurazione della temperatura ogni dieci secondi in entrambe le bottiglie fino a quando entrambe raggiungano la temperatura ambiente.

Domande finali

1. Descrivere l’andamento della temperatura misurata dai termometri nelle due botti- glie (sia nell’esperienza all’aperto che nell’esperienza al chiuso); `e lo stesso?

2. Come spiegheresti il fenomeno osservato nell’esperienza?

3. Quali superfici terrestri possono essere paragonate al cartoncino bianco e quali a quello nero?

4. Cambieresti la risposta delle domande poste prima dell’esperienza?

5.13

Domande avanzate di termodinamica, onde e riscal-