giovedì 30 ottobre 2014

Halloween nel nome della chimica: effetto... spumeggiante!!!

Anche se non è una ricorrenza italiana, Halloween può diventare un'utile occasione per imparare qualcosa di nuovo a scuola ed acquisire un po' di manualità. Abbiamo visto, qualche anno fa, le opere d'arte matematiche realizzate con le zucche dagli studenti del dipartimento di Matematica della Denison University a Granville, in Ohio, utili per realizzare divertenti attività interdisciplinari tra matematica ed arte, ma quest'anno voglio proporvi qualcosa che abbia più attinenza con le scienze sperimentali, aggiungendo un pizzico di chimica e qualche effetto speciale!
Prima, però, guardate questo video:
Come avete visto, Steve Spangler - insegnante statunitense di scienze da sempre interessato a sperimentare giochi didattici e conosciuto in seguito dal vasto pubblico grazie alla pubblicazione su Youtube dell'esperimento Mentos + Coca-Cola - realizza l'esperimento che produce il "dentifricio dell'elefante", così chiamato perché somiglia ad una pasta di dentifricio di dimensioni abnormi, facendolo fuoriuscire da occhi, naso e bocca di una zucca intagliata!
Cos'è in realtà il dentifricio dell'elefante?
Si tratta del prodotto di una reazione chimica che si può realizzare facilmente usando almeno 3 sostanze:
1) Acqua ossigenata;
2) Ioduro di potassio (che funge da catalizzatore, cioè accelera la velocità della reazione);
3) Detersivo per piatti.
L'esperimento sfrutta la caratteristica dell'acqua ossigenata di essere un composto piuttosto instabile, che tende a scomporsi in acqua ed ossigeno gassoso, che forma le tipiche bollicine visibili quando si applica il prodotto su una ferita. Se si scioglie il sale di ioduro di potassio in acqua, si forma una soluzione che, se versata nell'acqua ossigenata, accelera notevolmente questo processo di scomposizione in acqua ed ossigeno; se infine si aggiunge del detersivo per piatti, che ha un'elevata tensione superficiale e tende a schiumare, la liberazione di grandi quantità d'ossigeno - che resta "imprigionato" dal detersivo per piatti e tende ad espandersi per occupare il massimo volume a disposizione - produce l'effetto spettacolare finale in una sorta di gigantesca pasta da dentifricio!
Se prima di aggiungere la soluzione di ioduro di potassio versate del colorante, la spuma potrà assumere i colori più disparati.
Provare per credere e... buon Halloween 2014 all'insegna della chimica!

Il metro cubo più freddo dell’Universo

Trasmetto un comunicato stampa inviatomi dalla redazione dell'Università di Milano-Bicocca: 

Il criostato del Laboratorio Criogenico
dell'Università di Milano-Bicocca
L’esperimento CUORE (acronimo che sta per Cryogenic Underground Observatory for Rare Events), che si trova ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, ha ottenuto un record mondiale portando una struttura di rame del volume di un metro cubo alla temperatura di 6 millikelvin: è la prima volta che un esperimento riesce a raggiungere una temperatura così prossima allo zero assoluto (0 Kelvin) con una massa ed un volume di questa entità. La struttura di rame così raffreddata, pari a circa 400 kg, è stata per 15 giorni il metro cubo più freddo dell’Universo.
CUORE è un esperimento ideato per studiare le proprietà dei neutrini che vede un’importante collaborazione internazionale tra 130 scienziati provenienti da 30 istituzioni in Italia, USA, Cina, Spagna e Francia, tra cui l'Università di Milano-Bicocca e l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, per il quale partecipano le sezioni di Milano-Bicocca, Bologna, Genova, Padova, Roma La sapienza, e i Laboratori Nazionali INFN del Gran Sasso, di Frascati e di Legnaro. La collaborazione è finalizzata alla realizzazione del sistema criogenico necessario per raffreddarne i rivelatori; in particolare, l’esperimento cerca un fenomeno raro, chiamato doppio decadimento beta senza emissione di neutrini. Rivelare questo processo consentirebbe non solo di determinare la massa dei neutrini, ma anche di dimostrare la loro eventuale natura di particelle di Majorana fornendo una possibile interpretazione dell’asimmetria tra materia e antimateria che caratterizza il nostro Universo
CUORE è progettato per lavorare in condizioni di ultrafreddo: è infatti composto da cristalli di tellurite impiegati come bolometri (rivelatori di radiazione) e progettati per funzionare a temperature di circa 10 millikelvin, cioè dieci millesimi di grado sopra lo zero assoluto. Una volta completato, CUORE sarà composto da 1000 cristalli di Tellurite e dovrà raffreddare una massa totale di quasi 2 tonnellate. Il rivelatore sarà inoltre schermato con circa 5 tonnellate di piombo romano. 
Un componente dell’esperimento CUORE
nei Laboratori del Gran Sasso (INFN)
«Si tratta di un risultato importante che testimonia come la scienza italiana raggiunga un solido primato nella tecnologia del ultrafreddo grazie all’integrazione e alla collaborazione tra ricerca, università e aziende - commenta Carlo Bucci, ricercatore INFN e Spokesperson italiano di CUORE - La temperatura raggiunta nel criostato dell’esperimento, 6 millikelvin, equivale a -273,144 gradi centigradi, una temperatura vicinissima allo zero assoluto pari a -273,15 centigradi. Nessuno ha mai raffreddato a queste temperature una massa di materiale ed un volume simili».
«Il criostato di CUORE – spiega Angelo Nucciotti, docente di fisica nucleare dell’Università di Milano-Bicocca e responsabile della progettazione del criostato - è unico al mondo non solo per dimensioni e potenza refrigerante ma anche perché, grazie all’utilizzo di materiali appositamente selezionati e di speciali tecniche costruttive, garantisce che l’esperimento si svolga in un ambiente con bassissimi livelli di radioattività. Una volta completo, il rivelatore sarà racchiuso in una copertura di piombo antico di età romana, un materiale caratterizzato da una radioattività intrinseca estremamente bassa che fungerà da schermo».
Il raffreddamento è stato completato, per la prima volta, nel settembre 2014 da un team di ricerca internazionale guidato da Paolo Gorla dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Il sistema criogenico di CUORE è stato finanziato interamente dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e si basa su una tecnologia di frontiera chiamata “cryogen free” che evita l’impiego dell’elio liquido in quanto risorsa non rinnovabile. Questo eccezionale risultato è stato raggiunto a conclusione di quasi dieci anni di attività di progettazione, costruzione ed ottimizzazione del complesso apparato. Il coordinamento del team di ricerca che ha progettato il sistema criogenico è stato affidato all’Università di Milano-Bicocca.

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domenica 26 ottobre 2014

Droni antisisma per mappare tridimensionalmente le aree sismiche con elevata precisione

Trasmetto un comunicato stampa inviatomi dalla redazione dell'Università di Milano-Bicocca:

Un gruppo di ricercatori italiani e inglesi coordinato da Alessandro Tibaldi, professore associato di geologia strutturale nel Dipartimento di Scienze dell'Ambiente e del Territorio e di Scienze della Terra dell'Università di Milano-Bicocca, ha testato con successo in una zona dell'Islanda colpita in passato da forti terremoti un nuovo metodo per lo studio del rischio sismico. Il metodo comprende riprese aeree di altissimo dettaglio con velivoli automatici (droni) e una rappresentazione dei dati con tecniche di realtà virtuale. In questo modo è possibile studiare con una precisione prima inimmaginabile le strutture geologiche in grado di produrre futuri terremoti. 
Fessure e faglie relative a eventi sismici preistorici nei pressi
della città di Husavik nel nord dell'Islanda.
La larghezza dell'area inquadrata è di circa 150 m
Il rilievo col drone funziona nel seguente modo: si programma a terra un velivolo automatico dotato di un sistema GPS di navigazione satellitare e di strumenti di ripresa ad alta risoluzione a diversa lunghezza d’’onda (fotocamere ““standard”” e fotocamere termiche per gli infrarossi). Il drone quindi opera un sorvolo a bassa quota dell’’area di interesse. Le riprese permettono di ricostruire con un dettaglio dell’’ordine dei centimetri la topografia delle aree più significative di un territorio e le strutture geologiche che le caratterizzano, fonti di potenziali futuri terremoti. L’’estensione delle aree riprese dal drone in Islanda è stata di qualche chilometro quadrato all’’interno di un’’area di studio totale di circa 30 km^2. Le immagini riprese vengono poi unite in un fotomosaico tramite appositi software e restituite creando un modello tridimensionale del terreno, entro il quale i ricercatori si possono muovere in modo virtuale studiando e seguendo le fratture e le faglie create dai terremoti più recenti. 
Il metodo coniuga un altissimo dettaglio con una visione sinottica dall’’alto, raggiungendo così la più alta precisione possibile nella mappatura delle strutture a rischio sismico, fondamentale per una migliore comprensione di questi fenomeni. Inoltre il drone può riprendere anche le pareti rocciose verticali, dove i rilievi da satellite sono impossibili.
«Per comprendere a fondo il rischio sismico di un territorio -– spiega Alessandro Tibaldi - è necessario ricostruire gli eventi che lo hanno interessato in un passato preistorico e storico, con lo scopo di poter riconoscere le specifiche aree che potrebbero venire colpite in futuro e per dimensionare la grandezza dei terremoti attesi. I droni sono oltretutto a basso costo, mentre ricerche analoghe su aerei o elicotteri comportano spese da dieci a cinquanta volte maggiori. Questo metodo perciò potrebbe essere particolarmente indicato nei Paesi in via di sviluppo, dove a una grande pressione demografica in aree soggette a rischi geologici si accompagna una permanente difficoltà nel reperire finanziamenti per studi di prevenzione».
Le ricerche proseguiranno nella primavera del 2015 sull’’isola di Santorini in Grecia, dove il metodo verrà testato in territori soggetti ad altri rischi geologici quali frane e vulcani.
«In Islanda le riprese hanno compreso un territorio abbastanza pianeggiante -– continua Tibaldi -– in Grecia invece ci troveremo in presenza di pareti rocciose verticali alte centinaia di metri e spesso instabili; dovremo quindi programmare il drone per rilevare ad alto dettaglio non una topografia in orizzontale ma a sviluppo verticale. Si apriranno certamente nuovi orizzonti di indagine in località finora difficili o impossibili a studiarsi».

venerdì 24 ottobre 2014

Contare: la nuova app iPad di Schoolapp per i bambini in età prescolare

Se pensate che le app educative per iPad debbano parlare solo inglese, allora non conoscete Schoolapp, una nuova società made in Italy fondata da Pierluigi Cappadonia e Cristian Molon, il cui primo prodotto è stato Schoolapp Abaco, una rivisitazione videogiocata del tradizionalissimo, ma immortale, abaco.  
Il 10 agosto 2014, invece, Schoolapp ha reso disponibile su iTunes il download gratuito di Contare, l'app che insegna ai bambini in età prescolare a riconoscere i numeri naturali (compresi tra 0 e 10) e associarli a un numero equivalente di oggetti. L’app ricrea una situazione familiare, quale il riordino della scatola dei giochi, e aiuta il bambino a creare il collegamento tra il concetto astratto di numero e la sua realtà quotidiana.
Appena scaricato il giochino, è possibile selezionare una delle quattro modalità previste:
1) Impara i numeri: in questo gioco il bambino deve ricomporre le tessere di un puzzle, che alla fine mostra un numero, associato ad una corrispondente quantità di oggetti materiali. Questa modalità serve soprattutto per far sì che i bambini imparino i numeri, quindi è molto indicata come attività iniziale.
2) Prendi gli oggetti: in quest'altra modalità il bambino deve prendere un numero di oggetti e trasferirlo nella scatola. Questa attività è valida per verificare che il bambino abbia compreso correttamente l'associazione tra ogni numero e la quantità corrispondente che esso indica.
3)  Conta gli oggetti: qui invece il bambino osserva una certa quantità di oggetti dello stesso tipo e deve poi scegliere un numero che rappresenti la quantità di oggetti osservata. Lavora sempre sulla corrispondenza numero-oggetti, ma in maniera sostanzialmente contraria all'attività precedente.
4) Ordina i numeri: in questa attività vengono presentati dei numeri in maniera disordinata e il bambino deve ordinarli sia in ordine crescente che in ordine decrescente, a seconda della richiesta. A differenza delle due attività precedenti, in "Ordina i numeri" il bambino deve lavorare solo con l'astrazione, perché non osserva corrispondenze tra i numeri e gli oggetti materiali, quindi è consigliabile utilizzarla come attività conclusiva, per verificare se al bambino sia chiaro l'ordinamento crescente o decrescente dei numeri naturali.
Tutt'e quattro le attività sono davvero utili per aiutare i bambini in età prescolare a prendere confidenza col mondo dei numeri naturali. Scaricatela sull'iPad e... buon divertimento! ;)

sabato 11 ottobre 2014

The scale of the Universe: l'applet che ci fa sentire grandi e piccoli nello stesso tempo!

Rispetto ad una formica o ad una mosca ci sentiamo dei giganti, ma se contempliamo la cima di una montagna ci sembra di essere dei granelli di sabbia. Tutto questo è legato alla percezione delle nostre dimensioni relativamente ad altri oggetti che ci circondano, ma quanto sono realmente grandi questi oggetti? E quanto sono piccoli o grandi tanti oggetti che non ci capita quasi mai di vedere, perché troppo piccoli, troppo grandi oppure troppo distanti da noi, come una stella o una galassia?
Se volete cercare risposte a queste affascinanti domande, non vi resta che divertirvi con un'applet che molti conosceranno già, ma di cui esiste anche una versione tradotta in lingua italiana da poco tempo, che attraverso uno zoom graduale permette di passare da oggetti di una certa dimensione ad altri più grandi o più piccoli, con tanto di ordine di grandezza scritto accanto!
Si chiama Scale of the Universe ed è semplicissima da utilizzare, oltre che essere utilissima anche nella didattica per sviluppare il senso della misura e della stima. Basta selezionare la lingua italiana, cliccando sul primo pulsante in alto a destra, e successivamente trascinare col mouse lo scroller in basso verso destra o verso sinistra, a seconda che vogliate vedere oggetti più grandi o più piccoli rispetto a noi. E' anche possibile cliccare su ogni singolo oggetto per ottenere informazioni su di esso!
Questo semplice programmino ci permette di esplorare una grande quantità di ordini di grandezza, passando dalle più piccole particelle subatomiche, delle dimensioni di 10^-35 metri, ai più grandi corpi celesti dell'universo osservabile, di ben 10^27 metri!!
Buon divertimento!