Peso e Curiosità

Pubblicato il: 29/10/2018 17:57:16
Bilance e Sistemi per Pesare

Quanto pesa un atomo? Quante volte abbiamo pensato o abbiamo sentito domande come questa?

Quando si parla di peso le curiosità sono sempre tante: quanto pesa quello, come posso conoscere il peso di questo e così via. Innanzitutto occorre chiarire una confusione molto comune, quella tra massa e peso. Le due cose, infatti, spesso si sovrappongono ma è bene tenere a mente che si tratta di concetti separati.

La massa è una proprietà fondamentale della materia, mentre il peso rappresenta la forza di attrazione di un corpo verso il centro del pianeta sul quale si trova e, quindi, in questo caso della terra. Per questo si dice che la massa è una grandezza scalare mentre il peso è una grandezza vettoriale, che varia da punto a punto dello spazio. Se fossimo in un'astronave nello spazio e salissimo su una bilancia, ci accorgeremmo di non avere peso, la bilancia misurerebbe zero.

Scientificamente la massa è definita come una proprietà fondamentale della materia e misura l’inerzia di un corpo, cioè la resistenza che esso oppone alla variazione del suo stato di quiete o di moto.

Quanto peseresti su un altro pianeta ?

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curiosità sul tuo peso su altri pianeti

Da questo articolo del 31 marzo 2018 abbiamo estratto alcune curiosità davvero interessanti :

- E' corretto dire che la massa del Sole è 2 seguito da 30 zeri kg; 

- La luce non ha peso; non può averlo

Come si pesa un atomo ?

Iniziamo col dire che non è possibile determinare in maniera diretta la massa di un singolo atomo, ma solo attraverso il confronto con un elemento di riferimento.

Nel caso dell’atomo si parla non di peso, ma di calcolo della massa atomica. In realtà, come si può ben immaginare, la massa atomica è una grandezza solitamente molto piccola. Per questo motivo si usa come riferimento per la misurazione la massa atomica relativa che corrisponde alla dodicesima parte del Carbonio–12.  Quindi per pesare gli atomi è stato scisso il Carbonio-12, l’elemento più diffuso in natura, ed è stato preso come riferimento.

La massa atomica relativa, dunque, che dovrebbe essere adimensionale, cioè non avere una unità di misura, è espressa nella pratica in UMA, Unità di massa atomica, che corrisponde alla dodicesima parte del Carbonio-12.

La massa atomica relativa indica quante volte la massa di un atomo di un determinato elemento è maggiore rispetto a un dodicesimo della massa atomica del Carbonio-12.

Le masse atomiche dei singoli elementi sono riportate nella tavola periodica: ad esempio la massa atomica dell’ossigeno è 16 volte l’unità di massa atomica, quindi misura 16uma mentre la massa atomica del fluoro è 19uma.

Tuttavia, recentemente alcuni scienziati europei che operano nel programma Cardeq (CARbon nanotube DEvices at the Quantum limit) hanno costruito un dispositivo in grado di pesare un unico atomo.

Per farlo hanno utilizzato i nano tubi di carbonio, cioè delle fibre ultrasottili che si intrecciano a formare fogli di carbonio dello spessore di un atomo, cioè il grafene, che si arrotolano a formare un tubo del diametro di pochi nanometri. Queste piccolissime fibre, mille volte più sottili di un capello, sono più resistenti dell’acciaio, hanno un’ottima conduciblità termica e sono buoni conduttori elettrici.

I nanotubi possono vibrare e la loro frequenza di vibrazione diminuisce se vi viene attaccato un atomo o una molecola che lo appesantiscono. Ecco, dunque, che gli scienziati hanno costruito un tubo semiconduttore all’interno di un transistor così che la vibrazione possa modulare la corrente che lo attraversa, rendendo noto il peso dell’atomo che viene depositato sul nanotubo.

Con questo sistema la Cardeq ha già rilevato la massa di un atomo di cromo, ma, una volta che il dispositivo sarà abbastanza stabile, sarà possibile rilevare anche le masse di altri atomi.

Come si pesa l’aria

“Leggero come l’aria”: quante volte vorremmo sentirci così?  Eppure anche l’aria ha il suo peso. Un esperimento molto semplice per rendersene conto è quello che richiede di sospendere alle due estremità di una bilancia molto sensibile un palloncino vuoto e un palloncino delle stesse dimensioni ma pieno d’aria: si noterà facilmente che il braccio pende dalla parte del palloncino gonfio.

Per conoscere il peso dell’aria contenuta nel palloncino, però, la bilancia dovrebbe essere molto sensibile e, si rischierebbe, comunque, che il risultato fosse falsato dalla spinta aerostatica. Per stabilire il peso di una determinata quantità di aria, dunque, è più corretto eseguire alcune operazioni matematiche.

Innanzitutto occorre fare riferimento al concetto di peso specifico che indica, sostanzialmente, quanta materia è contenuta nell’unità di volume.
Il peso specifico è influenzato dalla pressione e dalla temperatura.

A livello del mare, alla temperatura di 0°C e alla pressione di 1 atm il peso specifico dell’aria vale 1,292 g/L, questo significa che un litro d’aria pesa 1,29 grammi.

Dunque, per calcolare il peso dell’aria contenuta, ad esempio, in una stanza, si dovrà prima di tutto calcolare il volume della stanza stessa e poi moltiplicarlo per il peso specifico, dopo aver fatto attenzione all’equivalenza delle unità di misura.

Quanto pesa la neve?

Per rispondere a questa domanda dobbiamo prima di tutto chiederci quanta acqua può essere contenuta nella neve stessa. Non c’è una risposta univoca in realtà, perché dipende dal tipo di neve, se è più fresca e più bagnata oppure più secca.

In generale, si calcola che un metro cubo di neve fresca può pesare tra gli 80 e i 200 chilogrammi. Se la neve è compatta, come quella che si trova sulle piste da sci, ad esempio, un metro cubo può arrivare a pesare tra i 200 e i 500 chilogrammi. In caso di neve particolarmente bagnata il peso può arrivare a 800 chili, ossia 8 quintali per metro cubo.

Il peso specifico della neve, dunque, dipende dalle sue condizioni.

Determinare il peso della neve può essere fondamentale in alcuni casi come, ad esempio, nel caso di una determinata quantità di neve caduta sopra un tetto di una casa è essenziale per poter capire se la struttura sarà in grado di sostenerne il carico oppure occorre agire per evitare cedimenti.

Per sapere quanto pesa uno strato di neve, ad esempio, di 50 cm, basterà capire quali sono le condizioni della neve, fresca, compatta, bagnata, e moltiplicare il corrispondete peso al metro cubo per lo spessore di neve misurato.

Per rendersi conto di quanto può essere pesante uno strato di neve, pensiamo che se se ne accumulasse 1 metro su un tetto di 50 metri quadri, il peso totale sarebbe di circa 5 tonnellate. La neve, dunque, è un elemento decisamente pesante se si considera che è composta per la maggior parte di acqua.

Quanto pesa una stella

Questo è uno dei problemi più difficili e affascinanti dell’universo, che molti scienziati si sono adoperati a risolvere.

Per una stella non ha senso, però, parlare propriamente di peso in quanto esso si calcola in relazione ad un corpo che è attratto gravitazionalmente da un altro.
Nel caso delle stelle quello che si può determinare è la massa.

La massa di un corpo celeste, generalmente, può essere determinata misurando i suoi effetti su altri corpi vicini.

Gli astrofisici si sono interrogati per anni in cerca di una soluzione per trovare un sistema che permettesse di misurare la massa delle stelle. Recentemente, secondo quanto spiegato da Global Science, un gruppo di ricercatori avrebbe messo a punto un metodo con un’attendibilità che va dal 10% al 25%, più di quanto garantito dalle tecniche utilizzate fino ad ora.

Ispirata a due grandi progetti di mappatura dell’universo, la missione Gaia dell’Esa e la missione Tess della Nasa, la metodologia studiata dagli scienziati permetterebbe di misurare la massa di milioni di stelle solitarie appartenenti a diversi sistemi planetari.

La tecnica consiste innanzitutto nell’utilizzare la luce della stella per determinarne il diametro e poi calcolare la sua gravità di superficie. Combinando questi due dati si ottiene la massa totale della stella.

Insomma non proprio una misurazione elementare ed eseguibile con una semplice bilancia.

Un altro team di scienziati, invece, ha messo a punto un sistema ancora più complesso per pesare i buchi neri, uno dei fenomeni più studiati e misteriosi dello spazio.

Per avere un’idea delle dimensioni di questo fenomeno si pensi che si è calcolato che il buco nero supermassivo al centro della galassia NGC4526, nella costellazione della Vergina, “pesa” 450 masse solati, ossia 2 seguito da 30 zeri chilogrammi.

La sostanza più leggera del mondo

Ma, dopo aver parlato di queste grandezze così difficili anche solo da immaginare, qual è, invece, la cosa più leggera del mondo?

Anche in questo caso ci vengono in aiuto i nanotubi di carbonio che abbiamo visto in precedenza. Grazie ad essi, infatti, un gruppo di scienziati cinesi, ha messo a punto l’ aerogel di carbonio, attualmente classificato come la sostanza più leggera del mondo.

Lo studio sull’aerogel, pubblicato sulla rivista Advanced Materials, spiega che un centimetro cubo di aerogel di carbonio ha una massa di appena 0.16 milligrammi.
In pratica si tratta di una sostanza così leggera da poter essere posata su un fiore senza piegarne i petali o lo stelo.

Oltre ad essere leggero, questo materiale è anche molto utile perché potrebbe avere veramente una grandissima quantità di impieghi: basti considerare che può assorbire fino a 900 volte il suo peso in acqua. L’aerogel ha superato, come sostanza più leggera al mondo, l’aerographite che peserebbe all’incirca il 12% in più.

Sicuramente non arrivano a rilevare tali micro-pesi ma, nel caso abbiate necessità di pesare sostanze o oggetti particolarmente leggeri, sul nostro sito trovate un’ampia gamma di bilance analitiche in grado di pesare oggetti a partire da un centesimo di milligrammo. 

Qual è l’elemento più pesante mai scoperto

Dopo aver scoperto qual è la sostanza più leggera al mondo viene spontaneo chiedersi quale sia quella più pesante.

Storicamente a contendersi il primato di metallo più pesante sono l’osmio, con peso atomico riportato sulla tavola degli elementi pari a 76, e l’iridio, con peso atomico pari a 77.

Si tratta di due metalli appartenenti alla famiglia del platino. L’osmio, un metallo di colore biancastro blu lucido scoperto a Londra nel 1803, ha una densità leggermente superiore a quella dell’iridio.

Uscendo, però, dal campo dei metalli, si è registrata tra il 2010 e il 2014, la scoperta dell’elemento con numero atomico più alto sulla tavola periodica che è il Tennessio o Tennesso 117.

Si tratta di un semimetallo sintetizzato per la prima volta a Darmstad nel 2010 e classificato tra gli elementi superpesanti.

Al termine di questa carrellata appare evidente come la determinazione del peso sia essenziale in ogni campo, primo tra tutti quello della scienza e che, per questo motivo, tali rilevazioni necessitano di precisione e accuratezza e vanno svolte fin dove possibile con bilance di precisione efficaci e affidabili.

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