{"id":1844,"date":"2023-09-07T14:25:11","date_gmt":"2023-09-07T12:25:11","guid":{"rendered":"https:\/\/sperimentando.com\/?p=1844"},"modified":"2023-10-18T17:19:43","modified_gmt":"2023-10-18T15:19:43","slug":"pile-batterie-led","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/sperimentando.com\/?p=1844","title":{"rendered":"Pile, Batterie, LED"},"content":{"rendered":"

Questo articolo presenta una serie di esperienze che costituiscono un percorso sull’elettrochimica cos\u00ec articolato:<\/p>\n

    \n
  1. un esempio di reazione redox con scambio di elettroni;<\/li>\n
  2. la scoperta sperimentale di reazioni redox spontanee e non spontanee;<\/li>\n
  3. la produzione di corrente elettrica come risultato di semi reazioni redox che avvengono in spazi separati connessi a formare un circuito chiuso nel quale circolano gli elettroni, le pile;<\/li>\n
  4. la costruzione di batterie mettendo pi\u00f9 pile in serie;<\/li>\n
  5. la trasformazione dell’energia elettrica in radiazione luminosa connettendo alle batterie diodi ad emissione luminosa (LED);<\/li>\n
  6. la costruzione di pile in cui i conduttori e la soluzione elettrolitica sono rispettivamente il nostro corpo e il nostro sudore;<\/li>\n
  7. l’osservazione dei fenomeni di trasformazione luce-energia elettrica, flusso di elettroni spontaneo e accumulo di energia nei sistemi viventi, ovvero gli eventi fotochimici e le catene di reazioni redox dei processi fotosintetici, l’accumulo dell’energia sotto forma di molecole stabili come gli zuccheri.<\/li>\n<\/ol>\n

    A questo link \u00e8 disponibile il protocollo completo da 0 a pila in 7 passi autogestiti<\/a>, si pu\u00f2 condividere il link con i propri studenti, scaricare il protocollo completo in formato PDF oppure scaricare in formato testo e modificare.<\/p>\n

    A questo secondo link il protocollo in italiano e in inglese per la sola misura della costante di Planck<\/a>, consigliato per le classi 3 del liceo scientifico.<\/p>\n

    Il contesto didattico<\/h1>\n

    L’esperienza complessiva, cos\u00ec come viene presentata in questo post e nel protocollo scaricabile, \u00e8 stata messa a punto con la collaborazione di un gruppo di studenti interessati ed \u00e8 stata proposta durante una autogestione e una mostra scientifica con postazioni interattive.<\/p>\n

    L\u2019esperienza \u00e8 stata pensata per essere accessibile a studentesse e studenti con diversa preparazione di base e diversa abitudine alla pratica laboratoriale, ed \u00e8 stata condotta preparando postazioni e schede sperimentali che consentissero l\u2019apprendimento autonomo partendo da una esperienza semplice da realizzale e per la quale fosse possibile pensare e sperimentare varianti insieme ai propri compagni. Gli studenti fruitori hanno lavorato in gruppi portando avanti i protocolli in autonomia, mentre gli studenti pi\u00f9 esperti che avevano contribuito alla messa a punto dell’esperienza, erano a disposizione per aiutare i compagni a ragionare su quanto osservavano e misuravano.<\/p>\n

    Ogni gruppo porta avanti l’intera esperienza, completa dei 7 passaggi, in circa 2 ore.<\/p>\n

    Noi abbiamo preparato 4 postazioni per ciascuna esperienza, abbiamo fatto iniziare 4 gruppi che lavoravano in contemporanea e li abbiamo fatti procedere spostandosi verso le postazioni con le esperienze successive mano a mano che terminavano le precedenti. I posti liberi venivano subito occupato da 4 nuovi gruppi di lavoro.<\/p>\n

    Per una trattazione pi\u00f9 approfondita dell’argomento, \u00e8 possibile proporre ciascuna delle 7 esperienze in diversi anni di corso, partendo dalla classe 3 di un liceo scientifico e fino alla classe 5 costruendo un percorso sull’elettrochimica. Ciascuna esperienza, in questo caso, viene proposta in concomitanza con la trattazione degli argomenti ad essa correlati e i protocolli da proporre vengono strutturati in modo tale che gli studenti riflettano con pi\u00f9 autonomia sui temi, grazie a fogli risposte con domande guida. In questo caso inoltre, la trattazione deve prevedere di trattare anche gli aspetti quantitativi delle differenze di potenziale elettrochimico delle specie coinvolte.<\/p>\n

    Un esempio di questo secondo tipo di approccio \u00e8 costituito da questo protocollo, che pu\u00f2 essere scaricato e eventualmente modificato.<\/a><\/p>\n

    Le esperienze sperimentali per immagini per farsi una idea della proposta in pochi minuti<\/h1>\n

    esperienza 1: sistema redox semplice con reazione spontanea, scambio di elettroni secondo potenziale redox, formazione di una nuovo metallo e dissoluzione di un metallo in forma ionica solubile in acqua.<\/h3>\n
    \"Scambi

    Scambi di elettroni tra Rame e Argento:
    La reazione che osserviamo \u00e8 Cu(s) + 2 AgNO3 (aq) \u2192 Cu(NO3)2 (aq) + 2 Ag (s)
    Immergiamo un filo di rame in una soluzione incolore di nitrato di argento.
    In questa situazione, in accordo con il potenziale redox dei due metalli, il rame metallico dovrebbe cedere i suoi elettroni e diventare uno ione in soluzione acquosa, mentre lo ione argento pu\u00f2 prendere gli elettroni e formare il metallo solido.
    Lo ione rame in soluzione acquosa assume un colore blu di tonalit\u00e0 scura, l\u2019intensit\u00e0 della colorazione della soluzione aumenta all\u2019aumentare della concentrazione dello ione rame in acqua. Le soluzioni acquose di Ag1+ sono incolori, ma l’argento metallico che si forma ha una organizzazione microcristallina visibile.<\/p><\/div>\n

    esperienza 2: determinazione sperimentale della direzione spontanea del flusso di elettroni in un sistema redox rame-zinco<\/h3>\n
    \"Direzione

    Determinazione della direzione spontanea del flusso di elettroni tra rame e zinco<\/p><\/div>\n

    esperienza 3: costruzione di una pila di Daniell con semireazioni redox separate e costruzione di un circuito chiuso usando un sistema redox rame-zinco<\/h3>\n
    \"PIla

    Costruiamo una pila con il sistema redox Rame-Zinco separando fisicamente nello spazio le due semireazioni di ossidazione dello zinco e riduzione del rame e connettendo i due ambienti attraverso il ponte salino di una soluzione elettrolitica e i cavi elettrici che consentono il flusso degli elettroni da un metallo all’altro. La differenza di potenziale generata,<\/p><\/div>\n

    esperienza 4: costruzione di una batteria mettendo pi\u00f9 pile in serie e misura della differenza di potenziale prodotta dalla batteria al variare del numero di pile<\/h3>\n

    \"\"\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \"\"\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0\"\"\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \"\" \"\"<\/p>\n

    esperienza 5: trasformazione dell’energia elettrica prodotta dalla batteria in luce utilizzando LED e misura della tensione soglia per l’accensione di LED di vari colori usando la differenza di potenziale variabile prodotta dalla batteria al variare del numero di pile in serie.<\/h3>\n

    \"\"\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0\u00a0 \"\" \"\"\u00a0 \u00a0 \u00a0 \"\" \"\"\u00a0 \u00a0 \"circuito<\/h3>\n

    esperienza 6: una pila fatta da una coppia metallica redox e dai nostri corpi. E magari anche una batteria, fatta da pi\u00f9 persone e piastre metalliche messe e in serie o in parallelo.<\/h3>\n
    \"pila

    Le piastre metalliche di rame e zinco, sono esposte ad una soluzione elettrolitica quando vengono a contatto con il sudore delle nostre mani. Se chiudiamo il circuito, usando i nostri corpi, il sistema genera un flusso di elettroni direzionato. Pi\u00f9 corpi possono essere messi in connessione e anche pi\u00f9 piastre, in configurazioni varie in serie e in parallelo. Si registrano variazioni della differenza di potenziale in funzione della tensione generale dalle varie celle e della resistenza che le componenti del sistema oppongono ala passaggio di corrente.<\/p><\/div>\n

    esperienza 7: trasformazioni luce-elettricit\u00e0, flussi di corrente e conservazione dell’energia redox nei viventi fotosintetici<\/h3>\n

     <\/p>\n

    \"Misura

    Misura sperimentale dell’amido presente in foglie illuminate e non illuminate.
    L’interazione tra la luce e i fotosistemi innesca un evento fotochimico che alimenta una corrente elettrica attraverso una catena di reazioni redox. L’energia \u00e8 immagazzinata di molecole ridotte che possono essere usate a brave termine (NADPH e ATP) e conservate per tempi pi\u00f9 lunghi (glucosio e polimeri del glucosio).
    L’energia immagazzinata \u00e8 estratta dalle molecole con catene di reazioni redox che danno luogo ad un flusso di elettroni, a una corrente elettrica.<\/p><\/div>\n

    \"granuli

    L’energia di riserva conservata nell’amido e accumulata in granuli nei tessuti di alcuni viventi fotosintetici \u00e8 facilmente visibile al microscopio ottico sia con colorazione al Lugol che senza.<\/p><\/div>\n

    Referenze<\/h2>\n

    Le illustrazioni sono state realizzate con il software online Biorender https:\/\/biorender.com<\/a><\/p>\n

    Lo schema del circuiti elettrico \u00e8 stato realizzato con il software online Circuitlab https:\/\/www.circuitlab.com\/<\/a><\/p>\n

    La parte di esperienza che riguarda le batterie e le trasformazioni di energia elettrica in luce usando i LED \u00e8 descritta in dettaglio in un articolo sottomesso per la pubblicazione sulla rivista “La fisica nella scuola” a firma di Elisa Corteggiani Carpinelli, Giacomo Torzo e Egor Skvortsov.<\/p>\n

    Ringraziamenti<\/h2>\n

    L’esperienza sperimentale esiste grazie all’intelligenza, alla fantasia, alla curiosit\u00e0, alla voglia di sperimentare e di condividere di Giacomo Torzo, Egor Skvortsov, Adriana Drucinschi, Filippo Fasolo, Alberto Garbinato, Vanessa Gibellato, Maria Sole Lenzi, Lucia Lui, Federico Mozzicato, Andrea Noventa, Camilla Pedrotti, Pier Federico Polignano, Davide Vettore.<\/p>\n

     <\/p>\n

     <\/p>\n

     <\/p>\n

     <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Questo articolo presenta una serie di esperienze che costituiscono un percorso sull’elettrochimica cos\u00ec articolato: un […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1845,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":"","jetpack_publicize_message":"","jetpack_publicize_feature_enabled":true,"jetpack_social_post_already_shared":true,"jetpack_social_options":{"image_generator_settings":{"template":"highway","default_image_id":0,"font":"","enabled":false},"version":2},"jetpack_post_was_ever_published":false},"categories":[241,295,5,2],"tags":[239,292,237,294,293,291],"class_list":["post-1844","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-esperimenti","category-featured-articles","category-giovani","category-insegnanti","tag-attivita-sperimentale","tag-batterie","tag-chimica","tag-costante-di-planck","tag-led","tag-pile"],"jetpack_publicize_connections":[],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/sperimentando.com\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/9-serie5LED.png","jetpack_sharing_enabled":true,"jetpack_shortlink":"https:\/\/wp.me\/p5Zhdi-tK","jetpack_likes_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/sperimentando.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1844","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/sperimentando.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/sperimentando.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/sperimentando.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/sperimentando.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=1844"}],"version-history":[{"count":10,"href":"https:\/\/sperimentando.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1844\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1891,"href":"https:\/\/sperimentando.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1844\/revisions\/1891"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/sperimentando.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/1845"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/sperimentando.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=1844"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/sperimentando.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=1844"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/sperimentando.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=1844"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}