La tavola periodica degli elementi, conosciuta anche come tavola periodica di Mendeleev in onore del suo ideatore Dimitrij Mendeleev, è lo schema con il quale vengono ordinati gli atomi sulla base del loro numero atomico Z.

La tavola periodica si articola in gruppi e periodi:

  • ogni gruppo (colonna della tabella): comprende gli elementi che hanno la stessa configurazione elettronica esterna (modo in cui gli elettroni si dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni gruppo si trovano elementi con caratteristiche chimiche simili.
  • ogni periodo (riga delle tabella): inizia con un elemento il cui atomo ha come configurazione elettronica esterna un elettrone di tipo s, o ns dove n è il numero quantico principale, e procedendo verso gli atomi successivi del periodo, il numero atomico Z aumenta di una unità ad ogni passaggio.

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CIRCUITI IN SERIE:

quando due o più componenti sono collegati in modo da formare un percorso unico per la corrente elettrica che li attraversa; nel caso di componenti elettrici a due terminali (detti bipoli) il collegamento in serie prevede che l'estremità di ciascuno di essi sia collegata solo con l'estremità di un altro.
Il primo e l'ultimo componente hanno una estremità libera, e a queste si applica la tensione elettrica, in pratica cioè si infilano le due estremità libere del conduttore (filo) in una presa elettrica o vi si applica una batteria o qualsiasi altro generatore di corrente, che grazie alla propria tensione genera una corrente, o meglio un flusso di corrente, che permette il funzionamento di tutto l'insieme.

RESISTENZE IN SERIE:

La resistenza totale di n resistori in serie è data dalla somma delle resistenze di ciascun resistore:

REQ = R1 + R2 + ... + RN

RESISTENZE IN PARALLELO:

La resistenza totale di n resistori in parallelo è data dalla relazione:

1/REQ = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/RN

ovvero è il reciproco della somma dei reciproci delle resistenze dei singoli resistori

La formula sopra citata si semplifica notevolmente nel caso di sole due resistori:

REQ = (R1 · R2) / (R1 + R2)

 

Le leggi di Kirchhoff descrivono le proprietà dei circuiti elettrici a parametri concentrati.
Furono formulate da Gustav Robert Kirchhoff nel 1845 a seguito di esperimenti empirici.

1a Legge di Kirchhoff  (sulle correnti di un nodo)

La legge di Kirchhoff delle correnti (LKC o LKI o KCL) afferma che, definita una superficie chiusa che attraversi un circuito elettrico in regime stazionario, la somma algebrica delle correnti che attraversano la superficie (con segno diverso se entranti o uscenti) è nulla.

In una formulazione semplificata, e definendo una superficie che racchiuda un singolo nodo del circuito, si può dire che in esso la somma delle correnti entranti è uguale alla somma delle correnti uscenti (per la definizione di nodo vedi la figura più sotto).

Indicando con Ie le correnti entranti e con Iu le correnti uscenti, in formula si scrive:

∑e =
u

Ad esempio, prendiamo un nodo a cui giungono quattro rami del circuito e chiamiamo le correnti i1, i2, i3 ed i4. Decido che dai rami 3 e 4 uscirà corrente, quindi la formula sarà:

i1 + i2 = i3 + i4

che trasformata nella forma canonica

i1 + i2 − i3 − i4 = 0

La somma algebrica totale sarà quindi nulla. Se risolvendo il circuito otteniamo un valore negativo di corrente questo significa che il verso effettivo con cui la carica percorre il ramo è l'opposto di quello ipotizzato all'inizio.

2a Legge di Kirchhoff  (delle tensioni)

Nella formulazione più semplice la legge di Kirchhoff delle tensioni (LKT o LKV o KVL) afferma che, in un circuito a parametri concentrati planare, è definito il concetto di potenziale elettrico (vedi anche differenza di potenziale  o d.d.p.). Equivalentemente, la somma algebrica delle tensioni lungo una linea chiusa (con il segno appropriato in funzione del verso di percorrenza della maglia stessa) è pari a zero.

Se le grandezze elettriche del circuito sono rappresentate nel dominio del tempo (per esempio se è in corrente continua) la somma va intesa come somma algebrica. Se il circuito è in corrente alternata e le grandezze elettriche sono rappresentate da fasori la somma può essere fatta anche sui fasori corrispondenti alle tensioni (quindi come somma vettoriale.)

Indicando con Vi le tensioni, in formula si può scrivere:   ∑Vi = 0.

Una maglia (vedi figura) è un percorso chiuso di una rete elettrica che partendo da un nodo torna allo stesso senza attraversare uno stesso ramo due volte, non è necessario che tra due nodi successivi di una maglia ci sia un componente "effettivo"

Il principio di Archimede afferma che ogni corpo immerso in un fluido (liquido o gas) riceve una spinta verticale dal basso verso l'alto, uguale per intensità al peso del volume del fluido spostato.

DEFINIZIONE COMPLETA:

« Un corpo immerso (totalmente o parzialmente) in un fluido  riceve una spinta (detta forza di galleggiamento) verticale (dal basso verso l'alto) di intensità pari al peso di una massa di fluido di forma e volume uguale a quella della parte immersa del corpo.
Il punto di applicazione della forza di Archimede, detto centro di spinta, si trova sulla stessa linea di gradiente della pressione su cui sarebbe il centro di massa della porzione di fluido che si troverebbe ad occupare lo spazio in realtà occupato dalla parte immersa del corpo. »

Tale forza è detta forza di Archimede o spinta di Archimede o ancora spinta idrostatica (nonostante non riguardi solo i corpi immersi in acqua, ma in qualunque altro fluido – liquido o gas).


DEFINIZIONE RIDOTTA:

« Un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l'alto pari al peso del volume di fluido spostato »

La spinta si applica al baricentro della massa di fluido spostata e non al baricentro della parte del corpo immersa nel fluido ed è diretta, secondo l'equazione fondamentale dell'idrostatica, verso il piano dei carichi idrostatici (o piano a pressione relativa nulla), che nella maggioranza dei casi coincide con il pelo libero del fluido, ed è quindi diretta verso l'alto.

Qualsiasi solido (in questo caso il blocchetto di legno), meno denso del fluido in cui è immerso, subisce una spinta di intensità superiore al suo peso, quindi galleggia.
Invece un solido più denso (pesante) del fluido in cui è immerso discende in fondo.

Possono darsi tre casi:

  • Il corpo tende a cadere fino a raggiungere il fondo se la forza di Archimede è minore del peso, FA < Fp, ovvero se ρflu < ρsol.
  • Il corpo si trova in una situazione di equilibrio se la forza di Archimede è uguale al peso, FA = Fp, ovvero se ρflu = ρsol.
    Questo significa che se il corpo era in quiete rimarrà in quiete, mentre se era in moto si muoverà di moto decelerato fino a fermarsi per effetto dell'attrito.
  • Il corpo tende a risalire fino alla superficie dove galleggia se la forza di Archimede è maggiore del peso, FA > Fp, ovvero se ρflu > ρsol.
    In questo caso il volume immerso Vi sarà tale da spostare un volume di fluido che equilibri il peso del corpo

Osserviando l’acqua che sgocciola da un rubinetto chiuso male, ogni goccia che si forma rimane attaccata al rubinetto per un istante, prima di cedere alla gravità e di cadere in forma di sfera, ben delimitata dalla superficie esterna che la racchiude.

Le idrometre ed altri insetti si appoggiano sulla superficie di uno specchio d’acqua senza difficoltà, come se fosse solida; un ago galleggia se appoggiato delicatamente, nonostante il metallo abbia densità maggiore.

Questi fenomeni, e tanti altri ancora, sono gli effetti della tensione superficiale causata dalla coesione tra le molecole d’acqua, determinata a sua volta dai legami a idrogeno.

La tensione superficiale dà l'impressione che l'acqua abbia una sorte di pelle elastica e sottile.


ESPERIMENTO ACQUA:

Cosa occorre
Un bicchiere o una vaschetta, un ago (o una graffetta o una lametta), carta velina.

Come procedere
Versare l'acqua nel bicchiere. Appoggiare con cura l'ago sulla superficie dell'acqua in modo che non si bagni completamente. Si può osservare che l'acqua sostiene l'ago senza lasciarlo affondare.

Per facilitare la riuscita di questo tentativo disporre sull'acqua una strisciolina di carta velina e su questa adagiate l'ago. Piano piano, l'acqua inzupperà la strisciolina che finirà per affondare, mentre l'ago rimarrà alla superficie. E' possibile anche ripetere l'esperimento utilizzando una graffetta o una lametta

Osservando da vicino si mette in evidenza come questi oggetti non stiano galleggiando sull'acqua ma vi sono proprio appoggiati.


ESPERIMENTO CORDA:

Cosa occorre
Una caraffa, una corda, un contenitore vuoto.

Come procedere
Riempite la caraffa di acqua e annodate una estremità della corda al suo manico.

Fate passare la corda sopra il beccuccio della caraffa e tenete l’estremità libera appoggiata all’interno del contenitore.

Allontanate poi il contenitore dalla caraffa in modo che la corda sia ben tesa e, tenendo la caraffa proprio sopra il contenitore, iniziate a versare l’acqua.

L’acqua scorrerà lungo la corda.

Dopo che il flusso è iniziato spostate la caraffa più in basso, quasi a lato del contenitore e la tensione superficiale farà si che l’acqua continui a scorrere lungo la corda.


 

ESPERIMENTO DETERSIVO:

Cosa occorre
Alcuni piatti di plastica, forbici, una bacinella rettangolare, acqua pulita, pezzetti di sapone o sapone liquido.

Come procedere
Ricavate dalla base di un piatto una forma affusolata e praticate un piccolo incavo nella sua parte terminale.
Disponete la forma nella bacinella piena d’acqua e in corrispondenza dell’incavo posizionate un pezzo di sapone (oppure lasciate cadere una goccia di sapone liquido).

La vostra piccola zattera comincerà a muoversi sotto la spinta della tensione superficiale.

La velocità della zattera dipende fortemente dalla geometria della forma utilizzata, per verificarlo organizzate gare di velocità fra forme diverse, un rettangolo, una circonferenza, un triangolo.

Ricordate sempre di cambiare l’acqua dopo ogni prova.


ESPERIMENTO TESSUTO:

Cosa occorre
Una bottiglia, un pezzo di garza da medicazione, un elastico e dell’acqua.


Come procedere

Riempite la bottiglia con l’acqua e fissate la garza sull’imboccatura con l’elastico.
Ora provate a rovesciare il tutto!!!

La tensione superficiale si comporterà come una pelle e impedirà all’acqua di passare attraverso gli spazi nella trama della garza.

 


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