Esaminiamo la materia e le sua proprietà e soffermiamoci su un oggetto, ad esempio il banco. Tocchiamolo e verifichiamo le sensazioni tattili che esso trasmette: temperatura, levigatezza, ruvidità. Alla vista il banco ci appare formato da materiali diversi, ma possiamo esprimere il nostro concetto anche dicendo che esso è formato da sostanze diverse. Ciascuna sostanza è diversa dall’altra, perché la materia che la compone ha una struttura diversa. La materia è formata da particelle piccolissime chiamate atomi. Le sostanze costituite dall’aggregazione di atomi tutti uguali si chiamano elementi, quelle formate dal raggruppamento di atomi diversi si chiamano composti. Le proprietà misurabili della materia sono: la massa, il volume, la densità, l’energia e la temperatura. Queste proprietà definiscono le caratteristiche della materia.
La materia si può presentare ai nostri occhi come un solido, come un liquido o come un gas. Quindi gli stati della materia sono tre: lo stato solido, lo stato liquido e lo stato gassoso. Soffermiamoci sull’osservazione di tre oggetti: un pezzo di legno, l’acqua ed alcuni palloncini sgonfi di varie forme e dimensioni (procuriamoci anche una pompetta per gonfiare palloncini così eviteremo di farlo con il nostro respiro).
Il pezzo di legno è il “modello” di osservazione della materia allo stato solido. Esso occupa uno spazio, ha un peso ed ha una sua forma propria. Il legno è materia allo stato solido.
L’osservazione dell’acqua ci fa scoprire che l’acqua occupa uno spazio, ha un peso, caratteristiche differenti dal legno esperibili con i 5 sensi (inodore, incolore, insapore) ma soprattutto non ha una sua forma propria. L’acqua prende la forma del recipiente che la contiene. L’acqua è materia allo stato liquido.
Prendiamo infine un palloncino sgonfio e gonfiamolo. Il palloncino si riempie di una materia composta da varie sostanze (l’aria è un miscuglio gassoso inodore, insapore, costituito principalmente di azoto e ossigeno). Questa materia è l’aria; occupa uno spazio e ha anche un suo peso.
Per provare che l’aria occupa uno spazio, infiliamo un palloncino sgonfio in una bottiglia di plastica vuota e tentiamo di gonfiarlo: il palloncino non si gonfierà perché lo spazio interno della bottiglia è già occupato da altra aria. Per provare che l’aria ha un peso possiamo appendere a una gruccia due palloncini uguali, uno gonfio e uno sgonfio; possiamo notare che la gruccia si inclina dal lato del palloncino più gonfio che, essendo pieno d’aria, è più pesante. L’aria però non ha una forma propria. Per dimostrarlo gonfiamo un palloncino che ha una forma diversa dal primo; possiamo anche piegare i palloncini e formare fiori, cuori… L’aria è materia allo stato gassoso.
La materia e le sue proprietà
