progetto_acqua

Acqua: Un percorso curricolare trasversale Annarita Ruberto

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CLASSE 1° - FORMA

PROPRIETA’ DELL’ACQUA - PESO

- VOLUME

PRINCIPI E FENOMENI - CAPILLARITA’

- VASI COMUNICANTI COMPORTAMENTI: DIFFUSIONE

MATERIALI ETEROGENEI: MISCUGLI

MATERIALI OMOGENEI: SOLUZIONI

SOSTANZE IDROSOLUBILI

SOSTANZE NON IDROSOLUBILI

CLASSI: 1° - 2° STATI DI AGGREGAZIONE DELL’ACQUA

PASSAGGI DI STATO

CLASSI: 2° - 3° IL CICLO IDROLOGICO E LA QUANTITA' D'ACQUA SULLA TERRA

ALCUNE PAGINE DI REPORTAGE DEI GRUPPI ESPERIMENTO DI SIMULAZIONE DEL CICLO DELL'ACQUA

CLASSE 3° SCIENZE – GEOGRAFIA

RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DELL'IDROSFERA LA DISTRIBUZIONE DELLE ACQUE DOLCI SULLA TERRA E LE RISORSE

IDRICHE TABELLA 1: I PAESI PIU' ASSETATI DEL MONDO

TABELLA 2: CONSUMO MEDIO GIORNALIERO PRO CAPITE IN EUROPA

TABELLA 3: ACQUA DOMESTICA TABELLA 4: CONSUMI OCCULTI D'ACQUA

NORME PER IL RISPARMIO IDRICO

SCIENZE - GEOGRAFIA - EDUCAZIONE TECNICA INQUINAMENTO IDRICO E PRINCIPALI CAUSE

I VARI TIPI DI INQUINAMENTO E IL PROBLEMA DELLA QUALITA' DELLE

ACQUE

MAPPA TEMATICA DEGLI ARGOMENTI TRATTATI



LE PIOGGE ACIDE E LE PIOGGE DI FANGO

L'AUTOPURIFICAZIONE

SCIENZE TRASFORMAZIONI ENERGETICHE NEL CICLO IDROLOGICO

CLASSE 2° SOSTANZE CONTENUTE NELL'ACQUA

DETERMINAZIONE DELLA QUALITA’ DELLE ACQUE POTABILI MEDIANTE ANALISI CHIMICO – FISICHE (IN COLLABORAZIONE CON IL

LABORATORIO CHIMICO DELL’ITIS-IPSIA DI FAENZA)

PAGINE DI REPORTAGE DELLE CLASSI



CLASSE 1° COME TARARE UN COMUNE RECIPIENTE?

L'ACQUA E' COMPRIMIBILE? - ESPERIENZA N.1 LA COMPRIMIBILITA': ESPERIENZA N.2

LA COMPRIMIBILITA': ESPERIENZA N.3 PERCHE' LA ZOLLETTA DI ZUCCHERO SI COLORA? - ESPERIENZA N.1

LA CAPILLARITA': ESPERIENZA N.2 COME SI DISPONE L'ACQUA VERSATA IN UN SISTEMA DI RECIPIENTI

COMUNICANTI? PERCHE' L'ACQUA SI COLORA DI AZZURRO?

I MATERIALI SI COMPORTANO ALLO STESSO MODO RISPETTO

ALL'ACQUA?

APPENDICE SCHEDA DI LAVORO N.1: separazione fisica dei componenti di una

soluzione salina SCHEDA DI LAVORO N.2: separazione dei componenti di un miscuglio

eterogeneo mediante filtrazione ed evaporazione dei componenti

SCHEDA DI LAVORO N.3: separazione dei componenti non miscibili in una emulsione acqua - olio

SCHEDA DI LAVORO N.4: la diffusione del permanganato di potassio SCHEDA DI LAVORO N.5: la velocità della diffusione

SCHEDA DI LAVORO N.6: il congelamento di una soluzione salina SCHEDA DI LAVORO N.7: la formazione di una soluzione satura e

sovrassatura PROPOSTE PER LE ESERCITAZIONI

PROPOSTE DI APPROFONDIMENTO PROPOSTE PER LE VERIFICHE

CLASSI: 1° - 2° L'EBOLLIZIONE DELL'ACQUA - ESPERIMENTO N.1

VARIA LA TEMPERATURA DELL'ACQUA DURANTE L'EBOLLIZIONE? - (CLASSE 2°)

PERCHE' L'ACQUA HA BOLLITO AD UNA TEMPERATURA INFERIORE A

100°C? - (CLASSE 2°) LA FUSIONE DEL GHIACCIO - ESPERIMENTO N.2

L'ACQUA EVAPORA ANCHE A TEMPERATURA AMBIENTE? - (CLASSE 2°)

CLASSI: 2° - 3°

PERCORSO DIDATTICO – SPERIMENTALE (INDICE DELLE ESPERIENZE - APPENDICI )



IL CICLO IDROLOGICO

N.2 PAGINE DI REPORTAGE - CLASSE 3°

N.2 PAGINE DI REPORTAGE - CLASSE 2° SIMULAZIONE DEL CICLO DELL'ACQUA - ESPERIMENTO (CLASSE 2°)

CLASSE 3° SCIENZE - GEOGRAFIA SCIENZE - GEOGRAFIA - ED. TECNICA

SCIENZE:

- RAPRRESENTAZIONE SCHEMATICA DEGLI SCAMBI ENERGETICI NEL CICLO IDROLOGICO

- PER CONCLUDERE

CLASSE 2° INDIVIDUARE IL PH DI ALCUNE ACQUE

VERIFICARE LA TORBIDITA' DELL'ACQUA RILEVARE LA PRESENZA DEL FERRO NELL'ACQUA

RILEVARE LA PRESENZA DEL PIOMBO E DEL MERCURIO NELL'ACQUA

APPENDICE SCHEDA DI LAVORO N.I: analizziamo le etichette delle bottiglie di acqua

oligominerale da tavola

SCHEDA DI LAVORO N.2: verifichiamo l'inquinamento dell'acqua VERIFICA FORMATIVA

PAGINE DI REPORTAGE

Gli argomenti della ricerca, svolta dai ragazzi, sono quelli elencati nelle

rispettive sezioni della MAPPA TEMATICA



Il lavoro, che sarà illustrato nelle pagine seguenti, è stato sviluppato come contributo al TEMA N.1 - PROCESSI DI

CAMBIAMENTO E TRASFORMAZIONE - , fra le varie tematiche previste dal PROGETTO SeT. Anche la scuola elementare e l'istituto superiore, selezionati per la sperimentazione Set hanno fornito il loro contributo allo stesso TEMA N.1, nello spirito della continuità verticale, tra i diversi livelli scolastici, e trasversale, fra le varie discipline. Il percorso sperimentale è stato effettuato, nel periodo settembre

- febbraio, dalle mie tre classi di qualche anno fa. Come si potrà constatare analizzando quanto seguirà, il percorso didattico riguarda principalmente le SCIENZE ma risultano significativi i collegamenti con la GEOGRAFIA e l'EDUCAZIONE TECNICA. All’interno di un CD – ROM realizzato, sono documentati i contributi di altre discipline, come ITALIANO, STORIA, GEOGRAFIA, ED. TECNICA, ED. ARTISTICA, a completamento del

lavoro sull'acqua. Come ulteriore testimonianza del lavoro trasversale svolto, é stata inserita, inoltre, nel CD - ROM, la presentazione dell'intero lavoro, realizzata dalla sottoscritta, sotto forma di diapositive con POWER POINT, in occasione del 1° CONVEGNO SET. I ragazzi hanno lavorato con impegno, divertendosi e traendo profitto dal dialogo educativo, che hanno sostenuto e arricchito

costruttivamente.

PREMESSA GENERALE



Positivo è risultato lo spirito di cooperazione, che i gruppi hanno saputo instaurare, e che non è venuto mai meno sia durante l'attività nel laboratorio scolastico sia nei momenti dedicati alla ricerca guidata sulla tematica dell'inquinamento. L'attività è iniziata, nella classe 1°, con la taratura di un barattolo e con altri lavori preparatori, necessari per poter iniziare costruttivamente il percorso sperimentale previsto per la

classe. Sono state realizzate pagine di reportage dai ragazzi delle tre classi per documentare, in qualche modo, la spontaneità dell'esperienza vissuta. Per finire, costruttiva è risultata la collaborazione con il laboratorio chimico dell'ITIS - IPSIA di Faenza, dove i ragazzi hanno potuto disporre, per un mese, di attrezzature adeguate e

della consulenza sapiente e paziente dei tecnici di laboratorio. Annarita Ruberto



OGGETTO DELL’ESPERIENZA

Tarare un recipiente

MATERIALE

Acqua;

recipiente in vetro, di forma cilindrica; becker graduato; pennarello nero; nastro adesivo, di carta non trasparente.

PROCEDIMENTO

Fare aderire, sulla superficie esterna del

recipiente, una striscia verticale di nastro adesivo, per tutta la lunghezza, fino all’orlo.

Dosare accuratamente, nel becker graduato, 50 ml di acqua; quindi versarla nel recipiente.

Utilizzando il pennarello nero, segnare , con una tacca sul nastro adesivo, il livello raggiunto dall’acqua.

Ripetere l’operazione fino a raggiungere l’orlo del barattolo.

OSSERVAZIONI

Il nostro recipiente può contenere 1350 ml di

acqua. Le tacche segnate sono 27.

COME TARARE UN COMUNE RECIPIENTE?



CONCLUSIONI

Abbiamo trasformato un recipiente comune in uno strumento in grado di misurare una quantità non nota di liquido.

TEMPI Un’ora

SCHEMA DEL MATERIALE UTILIZZATO

BECKER PENNARELLO

RECIPIENTE

CILINDRICO

DI VETRO

NASTRO ADESIVO



NOTA DIDATTICA: Si può fare rilevare agli alunni come la distanza tra una tacca e

l’altra dipenda dal diametro del recipiente. Si fa rilevare come, suddividendo ulteriormente la distanza tra

le tacche, possa migliorare l’accuratezza nella lettura della misura.

A tale scopo, l’insegnante può decidere, se lo reputa opportuno, di organizzare ulteriori attività sperimentali per

approfondire l’argomento. Si possono organizzare diverse attività operative per misurare una stessa quantità d’acqua. Il confronto dei risultati ottenuti può risultare utile ad avviare una riflessione sui limiti insiti nell’operazione di misura. Problema che si dovrà necessariamente trattare con sistematicità nel corso del curricolo triennale di Scienze.



*

*

LE PROPRIETA’ CHIMICO-FISICHE DELL’ACQUA




Indagine sulla comprimibilità dell’acqua

MATERIALE

Becker Siringa graduata, in plastica. Acqua

PROCEDIMENTO

Abbiamo messo dell’acqua nel becker. Con la siringa, abbiamo aspirato 50 ml di

acqua, tirando verso l’alto lo stantuffo. Abbiamo tappato, con un dito, il foro della

siringa e spinto lo stantuffo verso il basso.

OSSERVAZIONI

Abbiamo potuto osservare che, pur spingendo lo stantuffo con forza, il livello dell’acqua rimaneva invariato.

CONCLUSIONI

Abbiamo dovuto concludere, sulla base dell’esperienza fatta, che l’acqua non è comprimibile.

TEMPO Un’ora

SCHEMA DEL MATERIALE UTILIZZATO

BECKER SIRINGA

L’ACQUA E’ COMPRIMIBILE? - ESPERIENZA N.1



OGGETTO DELL’ESPERIENZA: indagine sulla comprimibilità

dell’acqua. MATERIALE:

- due bicchieri di plastica;

- nastro adesivo; - acqua.

BICCHIERI DI PLASTICA NASTRO ADESIVO

PROCEDIMENTO: - si prende uno dei due bicchieri e si versa dell’acqua fino al

segno indicato dal nastro adesivo, posizionato con cura ad una prefissata altezza;

- inserendo delicatamente il 2° bicchiere nel primo, si cerca di comprimere

l’acqua. OSSERVAZIONE: sotto l’azione esercitata, l’acqua non si

abbassa di livello ma sale, fuoriuscendo dal bicchiere. CONCLUSIONI: non è possibile comprimere l’acqua. TEMPO: un’ora

LA COMPRIMIBILITA’: ESPERIENZA N.2



OGGETTO DELL’ESPERIENZA: ulteriore indagine sulla

comprimibilità dell’acqua. MATERIALE:

- un bicchiere della nutella;

- un pestello tritacarne;

- acqua.

PROCEDIMENTO: - si prende il bicchiere e si versa al suo interno un po’ d’acqua;

- con il pestello si cerca di comprimere l’acqua.

OSSERVAZIONE: notiamo che l’acqua fuoriesce dal bicchiere. CONCLUSIONI: ancora una volta, sulla base dell’evidenza

sperimentale, concludiamo che l’acqua non è comprimibile. TEMPO: un’ora.

LA COMPRIMIBILITA’: ESPERIENZA N.3



LE ESPERIENZE SVOLTE CI INDUCONO

A CONCLUDERE CHE :

L’ACQUA NON E’

COMPRIMIBILE PERCHE’

PERCHE’

L’ACQUA OCCUPA

UN VOLUME PROPRIO

PUR NON AVENDO UNA FORMA PROPRIA



OGGETTO

DELL’ESPERIENZA

La capillarità

MATERIALE

Contenitore in vetro, di forma larga e bassa Blu di metilene Zolletta di zucchero Acqua Bacchetta di vetro

PROCEDIMENTO

Abbiamo versato pochissima acqua nel

contenitore, aggiungendo qualche goccia di blu di metilene.

Abbiamo rimescolato con la bacchetta di vetro per uniformare la colorazione, diventata di un bell’azzurro intenso.

Infine, abbiamo appoggiato delicatamente la zolletta di zucchero sul fondo del contenitore, a contatto con la soluzione colorata.

OSSERVAZIONI

Abbiamo notato che la zolletta di zucchero si

colorava rapidamente di azzurro, come se ‘risucchiasse’ il liquido colorato.

CONCLUSIONI

Quanto abbiamo osservato avviene per

‘capillarità’, un fenomeno fisico che

approfondiremo nel corso degli studi.

TEMPO Un’ora

PERCHE’ LA ZOLLETTA DI ZUCCHERO SI COLORA? ESPERIENZA N.1



SCHEMA DEL MATERIALE UTILIZZATO BLU DI METILENE

POCA ACQUA

INSERIRE LA ZOLLETTA DI ZUCCHERO NEL

CONTENITORE CON LA SOLUZIONE ACQUA+BLU DI METILENE




La capillarità

MATERIALE

Un sistema di sottili tubi di vetro comunicanti,

con diametro diverso ma piccolo; blu di metilene; bacchetta di vetro per agitare; piccolo becker; acqua.

PROCEDIMENTO

Abbiamo versato un po’ d’acqua di rubinetto

nel becker; vi abbiamo lasciato cadere dentro alcune gocce

di blu di metilene; abbiamo rimescolato con la bacchetta di vetro

per uniformare il colore rapidamente; abbiamo versato il tutto nel sistema di tubi

sottili.

OSSERVAZIONI

Abbiamo notato che l’altezza del liquido non

era uguale in tutti i tubi. Infatti , nel tubo con il diametro maggiore l’altezza raggiunta dal liquido era la minore e, inversamente, nel tubo con il diametro minore l’altezza del liquido era la maggiore..

LA CAPILLARITA’: ESPERIENZA N.2



CONCLUSIONI

Questo fenomeno fisico, noto con il nome di

capillarità, si manifesta soltanto quando, appunto, i tubi sono molto sottili. La prof. dice che esso è dovuto al concorso di due tipi di forze che si sviluppano, l’uno, fra sostanze diverse e, l’altro, fra le particelle della stessa sostanza.*

TEMPO Un’ora

*NOTA DIDATTICA: le forze di adesione come anche quelle di coesione saranno approfondite più avanti nel corso degli studi, quando sarà introdotto il modello particellare della materia, che non è opportuno trattare a questo livello scolare.

COLLEGAMENTI DISCIPLINARI : si può far rilevare, nell’ambito dello studio dei vegetali, come il fenomeno della capillarità sia molto importante per la risalita della linfa grezza dalle radici fino alla chioma delle piante ai fini dello svolgimento del complesso quanto essenziale processo della fotosintesi clorofilliana.



OGGETTO

DELL’ESPERIENZA

I vasi comunicanti

MATERIALE

Recipienti di vetro comunicanti, di diversa

grandezza; blu di metilene; acqua; comune contenitore in vetro trasparente; bacchetta di vetro per rimescolare.

PROCEDIMENTO

Abbiamo versato, nel contenitore di vetro,

dell’acqua, aggiungendovi qualche goccia di blu di metilene.

Abbiamo rimescolato con la bacchetta di vetro, versando, successivamente, l’acqua ‘colorata’ di azzurro nel sistema di recipienti comunicanti.

OSSERVAZIONI

Abbiamo notato che il livello, raggiunto dal

liquido, era uguale in tutti i vasi.

CONCLUSIONE

Il principio dei vasi comunicanti è reso

possibile dalla mancanza di capillarità, oltreché da altri fenomeni che studieremo nei prossimi anni.

TEMPO Un’ora

COME SI DISPONE L’ACQUA VERSATA IN UN SISTEMA DI RECIPIENTI COMUNICANTI?




La diffusione del solfato di rame in acqua

MATERIALE

Un piccolo cristallo blu di solfato di rame idrato.

Acqua di rubinetto. Becker di diametro largo, forma bassa. Bacchetta di vetro per agitare.

PROCEDIMENTO

Abbiamo versato una quantità d’acqua, nel becker, pari a circa due terzi della sua capacità.

Abbiamo immerso il piccolo cristallo blu di solfato di rame idrato nell’acqua.

OSSERVAZIONE

Dopo un po’ di tempo( che non abbiamo misurato in quanto non strettamente necessario ai fini dell’esperimento) si è formato un alone colorato.*

Con il passare del tempo l’alone si è esteso sempre di più, diluendosi fino a che tutta l’acqua non si è uniformemente colorata di azzurro.

Abbiamo rilevato che, agitando con la bacchetta, la colorazione del liquido veniva accelerata.

Alla fine, abbiamo osservato che il cristallo blu era ‘completamente svanito’.

CONCLUSIONI

Il cristallo blu ‘ non è, in realtà, svanito’ si è semplicemente disciolto nell’acqua colorandola di azzurro per ‘diffusione’.*

TEMPO Un’ora

PERCHE’ L’ACQUA SI COLORA DI AZZURRO?



NOTE * Il formarsi dell’alone, oltre alla diffusione, è dovuto anche all’esistenza della pressione di soluzione. L’insegnante valuterà se sia il caso di farne riferimento, in relazione alle pre-condizioni maturate dagli allievi. * A questo livello di età sarebbe opportuno rilevare soltanto l’aspetto macroscopico del fenomeno. Negli anni successivi si

ritornerà sulla questione, interpretandola correttamente sotto l’aspetto microscopico, quando sarà stato introdotto il modello particellare della materia.



OGGETTO

DELL’ESPERIENZA

Sperimentare il comportamento di diversi

materiali rispetto all’acqua.

MATERIALE

Pane; zucchero; sale; farina; biscotto; formaggio ‘Squacquerone’; sabbia; vino rosso; aranciata; olio; acqua; contenitori di vetro, a forma bassa .

PROCEDIMENTO

Abbiamo predisposto alcuni recipienti con

dell’acqua, tanti quanti i differenti materiali. Abbiamo immerso o versato, secondo i casi,

in ciascuno di essi, il materiale destinato.

OSSERVAZIONI

Non tutti i materiali hanno reagito allo stesso

modo. Fra i solidi, alcuni sono rimasti immutati, altri

si sono come ‘sgretolati’, il sale e lo zucchero

si sono disciolti completamente. I liquidi si sono miscelati con l’acqua in

maniera omogenea, tranne l’olio che ha formato delle macchie di diverse dimensioni, galleggianti sull’acqua.

*Abbiamo riportato i risultati dell’osservazione in una tabella .

CONCLUSIONI

Abbiamo rilevato che materiali diversi evidenziano un diverso comportamento

rispetto all’acqua.

TEMPO Un’ora

I MATERIALI SI COMPORTANO ALLO STESSO MODO RISPETTO ALL’ACQUA?



MATERIALE COMPORTAMENTO

Sale Si scioglie completamente non distinguendosi dall’acqua.

Biscotto Si sgretola, ma si distingue dall’acqua.

Pane Si comporta come il biscotto.

Zucchero Si comporta come il sale.

Squacquerone Si scioglie parzialmente.

Aranciata Si mescola con l’acqua e la colora in maniera omogenea.

Vino rosso Si comporta come l’aranciata.

Olio Galleggia sull’acqua, a macchie di diversa grandezza.

Farina Non si scioglie, dopo un po’ di

tempo si deposita sul fondo.

Sabbia Si comporta come la farina.

TABELLA RIASSUNTIVA



LE SOSTANZE

IDROSOLUBILI

SI COMPORTANO COME

Il sale

Lo zucchero

LE SOSTANZE NON

IDROSOLUBILI

SI COMPORTANO COME

La sabbia

La farina

Il biscotto

Il pane

Lo squacquerone



La classe 1°B, nel periodo dalla metà di settembre alla fine di ottobre, ha trattato sperimentalmente, sempre nell’ambito del SeT, il percorso ‘Il concetto di sostanza dal punto di vista

chimico e fisico’(vedi sito provveditorato – Progetto SeT a.s.1999/200). Gli alunni, pertanto, conoscono già la differenza tra miscugli eterogenei e miscugli omogenei(o soluzioni), il significato dei termini solvente, soluto, filtrato, precipitato, perciò, a questo punto, abbiamo ripreso gli argomenti effettuando una sintesi concettuale delle competenze pregresse, puntando a mettere in luce il discorso dell’acqua intesa come solvente ed il suo chiaro rapporto con la quasi totalità dei fenomeni vitali.

In APPENDICE sono riportate alcune schede di lavoro, tra cui quella sull’esperienza del congelamento di una soluzione salina. In questa esperienza si potrà far notare che la soluzione salina dell’acqua ha un punto di congelamento più basso dello 0°C e che congela solo H 2 O, provocando, quindi, un aumento

della concentrazione salina nella soluzione sottostante. Questo comportamento sarà utile per chiarire quanto accade nei mari glaciali, nei quali la salinità è abbastanza alta da far sì che , nonostante le basse temperature, sotto la calotta polare l’acqua non riesca a congelare ulteriormente, permettendo ai pesci di

sopravvivere. Si potrà fare anche un parallelo con quanto succede nei mari equatoriali e tropicali, nei quali la salinità aumenta, questa volta, per il fenomeno della massiccia evaporazione di H 2 O, provocata

dalla intensa insolazione. Si potrebbero anche aggiungere, in base alla capacità di ricezione della classe, altre notizie come ad esempio la conducibilità elettrica delle soluzioni acquose e parlare di norme di sicurezza nell’uso degli elettrodomestici o della pericolosità di ripararsi sotto

gli alberi durante i temporali.



SCHEDA DI LAVORO N. 1

Problema – Domanda

Oggetto dell'esperienza

Materiale: due becker termo-resistenti, forma bassa; acqua distillata; soluzione di acqua di rubinetto e sale da cucina (cloruro di sodio NaCl); due treppiedi in acciaio; due fiamme Bunsen; due reticelle metalliche frangi-fiamma; due bacchette di vetro.

Procedimento: osservate i due becker, uno contenente solo acqua distillata, l'altro una soluzione di acqua e NaCl (già

preparati e indistinguibili). Formulate delle ipotesi, quindi fate evaporare i contenuti dei due becker alla fiamma Bunsen.

Descrizione: descrivete accuratamente quanto succede, traendo motivate conclusioni. Note per l’insegnante Risultato dell’osservazione Osservazione: nel primo becker non rimane nulla, nel secondo si

osserva un residuo secco.

Tutto ciò che sembra "uguale" è in realtà formato dalle stesse sostanze?

Separazione fisica dei componenti di una soluzione salina

mediante evaporazione



Conclusioni: si può far rilevare ai ragazzi che nel secondo becker c'era almeno una sostanza in più rispetto al primo. Non si pone per ora il problema di verificare se il liquido evaporato, nel secondo becker, era formato da una o più sostanze, la stessa cosa per il residuo secco. Siamo, comunque, riusciti a separare sostanze mediante evaporazione. Tempi: 1 ora

SCHEDA DI LAVORO N.2

Problema- Domanda


Materiale (per ciascun gruppo): becker termo-resistente; beuta; bacchetta di vetro; carta da filtro; imbuto; spruzzetta; sabbia;

solfato di rame CuSO4;acqua distillata; treppiede; fiamma Bunsen; reticella metallica frangi-fiamma.

Procedimento:

1° fase- Mescolate nel becker acqua distillata, solfato di rame e sabbia, riscaldate il tutto alla fiamma Bunsen rimescolando con la bacchetta di vetro.

2° fase- Ponete l'imbuto sulla beuta, preparate un filtro normale,

inseritelo nell'imbuto e bagnatelo con la spruzzetta per farlo aderire meglio alla superficie di appoggio.

Dopo aver preparato davanti agli alunni un miscuglio di acqua, sabbia e solfato di rame, si chiede loro come poter separare i tre componenti.

Separazione dei componenti di un miscuglio eterogeneo mediante filtrazione ed evaporazione dei componenti.



3° fase- Versate il miscuglio nel sistema filtro – imbuto e attendete il tempo necessario…

4° fase- Per separare il solfato di rame dall'acqua distillata, fatela evaporare per riscaldamento

Descrizione: descrivete bene ciò che accade e traete conclusioni motivate

Note per l’insegnante

Risultato delle osservazioni nelle varie fasi 1° osservazione relativa alla 1°fase: Il liquido si colora in azzurro per lo scioglimento dei cristalli di solfato di rame, mentre la sabbia rimane in sospensione.

2° osservazione relativa alle fasi 2° e3°: Il liquido, passato

nella beuta, attraverso il sistema filtro - imbuto, è di colore azzurro limpido, senza tracce di sabbia, che rimane depositata sulla carta da filtro.

Conclusioni : Si fa rilevare ai ragazzi che si possono separare i due componenti solidi di un miscuglio eterogeneo per filtrazione della parte liquida; il componente insolubile rimane sulla carta da filtro mentre il componente disciolto si ottiene per evaporazione del solvente.

Tempi :2 ore




Problema- Domanda


Materiale: imbuto separatore o in alternativa imbuto normale con un tappo di gomma applicato all'imboccatura e chiuso con una pinza; olio; acqua.

Procedimento: versate due uguali quantità di acqua e olio nell'imbuto separatore chiuso al fondo, e lasciate riposare

l'emulsione. Fate previsioni su quale liquido uscirà per primo aprendo il rubinetto. Successivamente aprite il rubinetto e osservate……quindi, chiudete il rubinetto e provate a isolare la seconda sostanza. Potete recuperarla ? In che modo?

Descrizione: descrivete con cura che cosa accade , traendo conclusioni motivate.

Note per l’insegnante

Risultato dell’osservazione: l'acqua uscirà per prima perché più pesante dell'olio. Si chiude il rubinetto e la frazione di olio rimane nell'imbuto. Successivamente l'olio si recupera facendolo defluire in un recipiente. Conclusioni: si fa rilevare ai ragazzi che liquidi non miscibili (in questo caso acqua e olio) si possono separare sfruttando il loro diverso peso.(Questa esperienza offre la possibilità ai ragazzi di riflettere sul peso e come tale caratteristica sia determinante per separare sostanze diverse)

Come si possono separare due liquidi non miscibili?

Separazione dei componenti non miscibili in una emulsione acqua - olio



Eventuale approfondimento: Si chiede ai ragazzi se lo stesso risultato si può ottenere senza l'imbuto separatore. Si arriva alla conclusione, e successivamente se ne potrebbe effettuare la prova, che si può separare l'acqua dall'olio semplicemente lasciando a riposo per qualche tempo l'emulsione. L'olio si dispone sull'acqua e si può aspirare molto attentamente con una pipetta di tipo Pasteur. Questo procedimento si chiama decantazione.

Tempi: 2 ore


Oggetto dell’esperienza

Materiale: un becker da 250 ml circa oppure un bicchiere trasparente, anche di plastica; un cucchiaino; un fazzoletto di carta; permanganato di potassio. Procedimento: Servendoti del cucchiaino, metti pochi cristallini di

permanganato di potassio al centro del fazzoletto aperto.

Attenzione che i cristallini siano pochi: tre o quattro al massimo!

Chiudi il fazzoletto, formando un sacchettino. Immergi il sacchettino nel becker o nel bicchiere, contenente

acqua per 2/3 circa. Guarda con attenzione quello che succede e registra le tue

osservazioni subito dopo avere immerso il sacchettino e dopo un minuto circa.

Leva il sacchettino dall’acqua e mettilo in un contenitore

facendo attenzione a non sgocciolare intorno. Ripeti le osservazioni sul contenuto del becker dopo dieci

minuti e dopo un’ora.

La diffusione del permanganato di potassio



Descrizione: descrivi accuratamente quello che osservi, traendo motivate conclusioni. Nota per l’insegnante Questa esperienza offre un bell’esempio di diffusione di sostanza

colorata; è necessario usare poco permanganato altrimenti dopo poco tempo non si vede più nulla perché la colorazione è intensissima.



Materiale: un becker da 250 ml o un bicchiere trasparente, anche di plastica; zucchero; un cucchiaino; un contagocce abbastanza lungo( deve arrivare senza difficoltà fino sul fondo del becker o del bicchiere) e soprattutto ben pulito: Procedimento:

Metti due cucchiaini di zucchero nel becker, pieno per 2/3 di acqua. Lavora con molta precauzione, senza mescolare assolutamente.

Osserva cosa succede: lo zucchero si scioglie immediatamente? Dopo cinque minuti, osserva il fondo del becker senza

muoverlo. C’è ancora zucchero? C’è qualcosa di particolare nell’acqua?

Preleva col contagocce poca acqua vicino alla superficie e assaggiala. E’ dolce o no? Se la risposta è affermativa, quanto

è dolce, molto o poco?

La velocità della diffusione



Sempre servendoti del contagocce, preleva poca acqua questa volta dal fondo. E’ dolce o no? Se la risposta è affermativa, quanto è dolce, poco o molto?

Descrizione: descrivi accuratamente quanto osservi, traendo motivate conclusioni.

Nota per l’insegnante L’esperienza mostra come, almeno in certi casi, la diffusione sia un fenomeno molto lento: se si è lavorato con attenzione, anche dopo una decina di minuti l’acqua in superficie non è apprezzabilmente dolce, mentre sul fondo si forma uno strato di soluzione molto concentrata di zucchero, che la differenza di indice di rifrazione rende abbastanza visibile.


Materiale: acqua, due cubetti da ghiaccio, mezzo cucchiaino di sale. Procedimento, osservazione e descrizione: Prendi i due cubetti da ghiaccio, riempili di acqua ed in uno di

questi aggiungi mezzo cucchiaino di sale, avendo cura di scioglierlo bene.

Mettili nel freezer, registra l’ora ogni dieci minuti, per circa dieci volte.

Predisponi una tabella, in cui annotare tutto ciò che osservi: dopo quanto tempo cominciano a formarsi i due ghiaccioli? Si


Il congelamento di una soluzione salina



formano contemporaneamente? Formula delle ipotesi di spiegazione.

Dopo 3 o 4 ore togli i due cubetti dal freezer e osserva cosa si è formato. I due ghiaccioli sono perfettamente uguali?

Deponi i due ghiaccioli su di un piattino, dopo averne sciacquato leggermente la superficie e assaggiali. Puoi riconoscere col gusto il ghiacciolo che si è formato dall’ acqua salata? Perché?



Materiale: un recipiente, un bicchiere d’acqua, un cucchiaino, zucchero, fornello elettrico. Procedimento, osservazione e descrizione: Prendi il recipiente , versa il bicchiere d’acqua e osservala

attentamente. Sciogli nell’acqua un cucchiaino di zucchero e ripeti le tue

osservazioni, mettendo in evidenza se è cambiato qualcosa. Sciogli un cucchiaino alla volta finché, nonostante i tuoi

tentativi, capita che non se ne scioglie più e un po’ di zucchero si deposita sul fondo.

Registra tutto quello che hai fatto e prova a dare una spiegazione di quello che può essere accaduto.

Metti adesso il recipiente sul fuoco, osserva e descrivi cosa accade.

Prova a spiegare cosa è successo nella soluzione, giustificando le tue risposte.

La formazione di una soluzione satura e sovrasatura



PER L’ALUNNO

Verificate il comportamento di sostanze uguali in solventi diversi.

Effettuate le prove sperimentali e compilate una tabella descrivendone il comportamento.

PER L’INSEGNANTE

Si propongono materiali come quelli indicati di seguito e si fanno compilare tabelle analoghe.

Solvente Soluto Comportamento

Acqua Sale (NaCl)

Solubile

Acqua Zucchero Solubile

Acqua Inchiostro Solubile

Acqua Olio Non solubile, si separa poi dal solvente

Alcool Sale (NaCl)

Poco solubile

Alcool Zucchero Poco solubile

Alcool Inchiostro Solubile

Alcool Olio Appaiono tante goccioline ma non si separano dal solvente

Olio Sale Poco solubile

Olio Zucchero Poco solubile

Olio Inchiostro Poco solubile

Olio Olio Non si distinguono più

PROPOSTE PER LE ESERCITAZIONI (CONSOLIDAMENTO/APPROFONDIMENTO)



NOTA A discrezione dell’insegnante, si potrebbero approfondire alcuni aspetti come il seguente: la temperatura del solvente può influenzare la solubilità di una

sostanza? Si fanno alcune prove suggerite dagli alunni, riferite a situazioni quotidiane (per fare il tè o il caffè come deve

essere l'acqua?). PER VERIFICARE IL FENOMENO DELLA COESIONE

Si fa effettuare agli alunni una prova molto semplice ma significativa, consistente nel disporre, su di un vetrino, goccioline di vari liquidi. Successivamente si fa osservare , con una lente di ingrandimento, quale liquido tende ad assumere la forma semi-sferica.

PER VERIFICARE IL FENOMENO DELL’ADESIONE

Si lasciano scorrere su di una lastra di vetro, opportunamente inclinata, gocce di liquidi diversi. Anche in questo caso i risultati si valutano soltanto a livello descrittivo, aspettando,

per una piena comprensione, che i ragazzi abbiano maturato le pre-condizioni adeguate, nel corso degli studi.

PER ACCERTARE LA TENSIONE SUPERFICIALE Si fa galleggiare un ago sottilissimo sulla superficie dei diversi liquidi prescelti. Per l’acqua, l’esperienza può essere ripetuta variando la temperatura al fine di osservare come si modifica la tensione superficiale.

PROPOSTE DI APPROFONDIMENTO



PER IL FENOMENO DELLA CAPILLARITA’ Si fanno immergere parzialmente, nei diversi liquidi, alcuni capillari e si fanno osservare i livelli di risalita di ciascun liquido.

Si concentra l’attenzione dei ragazzi sul comportamento dell’acqua e del mercurio: la prima raggiungerà il livello più alto, il secondo raggiungerà il

livello più basso. Tra le particelle del mercurio si esercitano, infatti, forze di coesione molto intense e perciò il liquido non aderisce, bagnandole, alle pareti del capillare.

TABELLA N.1 LIQUIDI

PROPRIETA’

ACQUA

ALCOOL

MERCURIO

OLIO

………

…….

COESIONE

ADESIONE

TENSIONE SUPERFICIALE

CAPILLARITA’

I dati delle osservazioni, relative alle varie esperienze proposte, vengono raccolti e progressivamente tabulati in uno schema



analogo alla tabella n.1( vedi sopra) per poter procedere, alla fine delle varie prove, ad una discussione generale che faccia emergere considerazioni e ipotesi sui vari fenomeni indagati. INDICAZIONI PER L’EDUCAZIONE ALLA SALUTE

Numeroso sono gli argomenti che possono essere presentati agli alunni: - l’acqua rappresenta una notevole percentuale del peso

corporeo umano e risulta il suo composto inorganico più importante.

- E’ il mezzo in cui si svolgono tutte le reazioni metaboliche della vita organica e il solvente di tutte le sostanze solubili dell’organismo.

- E’ il mezzo di trasporto delle sostanze nutrienti e di quelle prodotte dal metabolismo.

- L’acqua permette alle cellule di conservare l’equilibrio termico corporeo grazie ai raffinati meccanismi auto-

regolativi organici, tra cui il meccanismo della sudorazione VERIFICA N. 1

Rispondi alle seguenti domande: - Perché si può affermare che l’acqua è un costituente

essenziale per gli organismi? - Quali proprietà hai potuto verificare nelle varie prove

sperimentali? - Il liquido che rivela la massima tensione superficiale ,

evidenzia anche una notevole adesione? - Il liquido che manifesta massima tensione superficiale , è

caratterizzato da una notevole coesione? - L’acqua fredda ha una tensione superficiale maggiore o

minore di quella dell’acqua calda? Sai motivare il fenomeno?

PROPOSTE PER LE VERIFICHE



- All’interazione di quali proprietà è dovuto il fenomeno della capillarità?

- Verifica se, sciogliendo sapone in acqua , si manifesta ancora il fenomeno della capillarità.

VERIFICA N. 2

a)Determina quali dei seguenti materiali sono solubili in acqua: sale da cucina, zucchero, sabbia, borotalco, gesso in polvere, caffè in polvere, farina, limatura di ferro, segatura, citrato di sodio, acido borico, coca-cola, olio di semi, miele, vino. b) Definisci i seguenti termini, aiutandoti con il dizionario: solvente, soluto, soluzione, soluzione satura, solubile,

solubilità, insolubile, precipitato, residuo secco.



Di seguito viene riportato il percorso sugli stati fisici e sui cambiamenti di stato dell’acqua fatto in parallelo per le classi 1° e 2°.

Per la precisione la classe 2°B, che aveva trattato l’argomento l’anno scorso, ha approfondito le conoscenze con ulteriori esperienze, progettate e realizzate dai ragazzi sulla base di domande, scaturite spontaneamente durante i momenti di discussione.

L'acqua è l'unica sostanza che si trova in natura, a temperatura ambiente, nei tre stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso. Allo stato solido è presente sotto forma di ghiaccio, nella neve, nella grandine, nella brina e nelle nubi; allo stato liquido si trova sotto forma di pioggia e rugiada, ma soprattutto ricopre i tre quarti della superficie terrestre costituendo oceani, mari, laghi

e fiumi; allo stato aeriforme, infine, è presente come nebbia e vapore ed è il principale costituente delle nuvole. La quantità di vapore presente nell'atmosfera viene espressa per mezzo del tasso di umidità relativa, calcolata come il rapporto tra la quantità di vapore acqueo presente a una determinata temperatura e il valore massimo possibile nelle stesse condizioni termiche. Per effetto della gravità, l'acqua filtra attraverso il terreno e le rocce nel sottosuolo, dove va a costituire la falda che alimenta i

pozzi e le sorgenti dei corsi d'acqua.

STATI DI AGGREGAZIONE DELL'ACQUA




Ebollizione dell’acqua

MATERIALE

Fornellino elettrico Acqua di rubinetto Reticella frangi-fiamma Becker termoresistente Termometro a mercurio, scala -20 °C, +130

°C, sensibilità un decimo di °C.

PROCEDIMENTO

Abbiamo posto sul fornellino la reticella frangi-

fiamma e il becker pieno d'acqua; abbiamo immerso nell'acqua del becker il

termometro a mercurio, facendo attenzione che non venisse a contatto con le pareti e con il fondo del recipiente;

abbiamo letto la temperatura iniziale dell'acqua; infine, abbiamo acceso il fornellino e iniziato a

registrare, in una tabella, i valori della temperatura, rilevati ogni due minuti, fino a raggiungere l'ebollizione dell'acqua;

quindi abbiamo realizzato il grafico relativo al fenomeno osservato.

OSSERVAZIONI

All'interno del becker abbiamo potuto notare piccole bollicine d’acqua aderenti alle pareti, via via che il riscaldamento dell'acqua procedeva. Più il tempo passava, più le bollicine si ingrandivano e

salivano in superficie con moto progressivamente tumultuoso, fino a quando, raggiunta la temperatura di ebollizione, il moto ha interessato

ESPERIMENTO N.1



l'intera massa d'acqua.

CONCLUSIONI

Con questo esperimento abbiamo appreso che

l’acqua bolle ad una temperatura di 100 °C , in condizioni normali di pressione atmosferica.

TEMPI Un'ora circa

SCHEMA DEL MATERALE UTILIZZATO



TEMPO in minuti

TEMPERATURA in °C

OSSERVAZIONI

11.24 25 Temperatura ambiente dell'acqua. Abbiamo acceso il fornello.

11.26 30 Abbiamo aumentato la fiamma

11.28 37

11.30 39

11.32 41

11:34 45 Il vetro si appanna e si formano piccole bollicine sul fondo.

11:36 50 Abbiamo aumentato nuovamente la

fiamma

11:38 60 11:40 65

11:42 70 Le bollicine sono aumentate andando

verso l’alto.

11:44 75 Le bollicine salgono più velocemente e

aumentano di numero.

11:46 79

11:48 85 Le bollicin aderiscono alle pareti e

aumentano ancora di quantità.

11:50 90 Il vapore acqueo fuoriesce dal becker in

quantità notevole.

11:52 95 Le bollicine si staccano con continuità dalla superficie dell'acqua, che appare

interamente 'rimescolata'.

11:54 100 Il vapore acqueo fuoriesce in quantità

massiccia e con continuità.

11.56 100 La temperatura non aumenta più, mentre l'acqua continua a bollire.

11:58 100 L'ebollizione continua .

12.00 100 "

12.02 100 "

12.04 100 "

12.06 100 "

TABELLA



GRAFICO

Ebollizione dell'acqua

0

50

100

150

11.16 11.31 11.45 12.00 12.14

Tempo in minuti

Tem

pera

tura

in

°C


0

50

100

150

11.16 11.31 11.45 12.00 12.14

Tempo in minuti

Tem

pera

tura

in

°C



(La classe, che in prima aveva già trattato i cambiamenti di fase dell'acqua, ha approfondito l'argomento ponendo alcune domande, alle quali ha cercato di fornire delle risposte, come viene documentato di seguito.)

Oggetto dell’esperienza: l'ebollizione dell’acqua

Materiale: becker; acqua;

fornello a gas; rete frangi-fiamma; termometro.

Procedimento: Abbiamo versato l’acqua nel becker, senza riempirlo troppo, e

lo abbiamo sistemato sulla rete frangi-fiamma, posta sul fornello.

Abbiamo, poi, immerso il termometro facendo attenzione che non toccasse il fondo o la parete del becker.

Dopo aver acceso la fiamma del fornello, abbiamo iniziato a compilare la tabella seguente, registrando, ogni due minuti, i valori della variazione della temperatura.

Raggiunta l'ebollizione, abbiamo lasciato accesa la fiamma per dieci minuti al fine di osservare il comportamento della temperatura in questo intervallo di tempo.

Successivamente, spenta la fiamma, abbiamo osservato il raffreddamento per un'ora circa, rilevando le temperature ogni quindici minuti.

Osservazione e tabella

Varia la temperatura dell'acqua durante

l'ebollizione?



Tempo in minuti Temperatura in °C Osservazioni

10.42 22°

10.26 24°

10.28 37°

10.30 44°

10.30 51°

10.32 58°

10.34 64°

10.36 71° Si osservano delle bollicine aderire alle pareti del becker.

10.38 76°

10.40 80° La quantità di vapore acqueo, che fuoriesce dal becker, aumenta notevolmente.

10.42 86° I movimenti della massa

d'acqua diventano sempre più tumultuosi.

10.44 89°

10.48 91° I movimenti di rimescolamento interessano l'intera massa d'acqua e grosse bolle di vapore lasciano il recipiente continuamente. L'ebollizione è in pieno regime.

10.50 91° L'ebollizione continua e la temperatura rimane invariata.

10.52 91° Idem

10.54 91° Idem

10.56 91° Idem. Spegniamo la fiamma

10.58 88°

11.15 62°

11.30 50°

11.45 43°

12.00 38°



GRAFICO

Conclusioni La temperatura dell’acqua, durante l'ebollizione è rimasta costante

Domanda aperta: perché l'acqua ha bollito a 91°C e non a

100°C, come ci aspettavamo? Cercheremo di trovare una risposta con i prossimi esperimenti.

Nota didattica: I ragazzi hanno discusso a lungo e

formulato varie ipotesi per rispondere alla 'domanda aperta', verificandone alcune sperimentalmente prima di pervenire a mettere in relazione l'abbassamento della soglia dei 100°C con la pressione atmosferica. In sintesi, vengono riportate di seguito le prove effettuate e le relative conclusioni.


0

50

10010.2

6

10.3

0

10.3

2

10.3

6

10.4

0

10.4

4

10.5

0

10.5

4

10.5

8

11.3

0

12.0

0

Tempo in minuti

Tem

pera

tura

in

°C



Oggi abbiamo parlato dell'esperimento fatto la volta scorsa, nel

quale l’acqua bolliva a una temperatura minore di 100°C. Perché succedeva questo? Per fornire una risposta scientificamente attendibile, abbiamo formulato delle ipotesi variando alcune condizioni.

Ipotesi e proposte Riportiamo alcune proposte, scaturite dalla discussione: utilizzare un secondo termometro digitale, per controllo; usare l’acqua gassata e l'acqua distillata al posto dell'acqua del

rubinetto; cambiare il recipiente di vetro con un altro metalllico; aumentare la quantità dell’acqua nel becker; chiudere il becker con un coperchio.

Procedimento: abbiamo svolto gli esperimenti, relativi alle proposte su

esposte, contemporaneamente, uno per ciascun gruppo;

Osservazione: ciascun gruppo ha ottenuto la stessa temperatura di

ebollizione, questa volta testata a 92°C.

Conclusioni: Abbiamo concluso, sulla base dei dati sperimentali, che la

temperatura di ebollizione diversa da 100°C deve essere in relazione a qualche altra variabile, diversa da quelle esaminate.

Perché l'acqua ha bollito ad una temperatura inferiore a 100°C?



Nota didattica: abbiamo svolto gli stessi esperimenti a distanza di una settimana, includendo anche il primo esperimento, in cui si adoperava acqua di rubinetto. Questa volta abbiamo ottenuto per tutte le postazioni la temperatura di 100°C. I ragazzi si sono chiesti il perché, visto che le condizioni erano le medesime della volta precedente, almeno apparentemente.

Qualcuno ha suggerito di rilevare il valore della pressione atmosferica, ipotizzando che potesse dipendere da questa. A distanza di due giorni abbiamo ripetuto gli stessi esperimenti e la temperatura di ebollizione era nuovamente cambiata, per la precisione abbiamo rilevato 98°C; era però cambiata anche la pressione atmosferica rispetto al valore della volta precedente, ...quindi

L'acqua bolle a

una temperatura di 100°C

Quando la

pressione

atmosferica misura

760 mm di

mercurio e si è al livello del mare.



Oggetto dell’esperienza : la fusione del ghiaccio

Materiale: Un recipiente di plastica, graduato in ml;

acqua del rubinetto; termometro a mercurio, sensibilità un decimo di °C.

Procedimento. Abbiamo riempito il recipiente d’acqua il giorno precedente

all'esperimento. Lo abbiamo, quindi, sistemato nel freezer della scuola. Il giorno dell'esperimento, lo abbiamo preso dal freezer e,

come era nelle aspettative, l'acqua si era trasformata in

ghiaccio. Abbiamo letto la temperatura ambiente. Successivamente, abbiamo inserito il termometro nel

recipiente, dopo aver fatto un foro nel ghiaccio. Abbiamo rilevato per mezz'ora, ogni quattro minuti, la

temperatura all'interno del recipiente. Con i dati ottenuti abbiamo compilato una tabella e realizzato il

grafico relativo alla fusione del ghiaccio. L’acqua, che è stata nel freezer, è divenuta ghiaccio

aumentando leggermente di volume. E' avvenuto il

fenomeno della solidificazione.

Esperimento n.2



Osservazioni Abbiamo osservato che il volume occupato dal ghiaccio è

diventato 225 ml mentre il volume dell'acqua, il giorno prima, era di 200 ml.

Il valore della temperatura ambiente è 23 °C, quello della cella frigorifera di - 30 °C.

Dopo pochissimo tempo le pareti del recipiente si appannano e la temperatura scende rapidamente assestandosi a 0 °C.

Contemporaneamente si comincia ad osservare sul fondo del recipiente un po' d'acqua, proveniente dalla fusione del ghiaccio.

La temperatura è ferma a 0 °C fino a quando tutto il ghiaccio non si è trasformato in acqua.

Il volume dell'acqua è ritornato all'incirca a 200 ml. La temperatura inizia ad aumentare.

TABELLA

TEMPO in minuti

TEMPERATURA in °C

OSSERVAZIONI

12:30 23°C

12:34 0°C

12:38 0°C La parte esterna del becker inizia a bagnarsi mediante minute goccioline, dal livello

dell’acqua in giù.

12:42 0°C

12:46 3°C Abbiamo tolto il ghiaccio e la temperatura dell’acqua inizia a salire.

12:48 3°C

12:50 4°C

12:52 5°C La temperatura continua a salire.



GRAFICO

Conclusioni Il ghiaccio fonde perché ha assorbito calore dall'ambiente, nel

passaggio dalla cella frigorifera alla temperatura esterna.

Nota didattica: I ragazzi sia di prima che di seconda hanno rilevato lo strano

comportamento dell'acqua, che aumenta di volume, anziché diminuire come le altre sostanze, quando solidifica, diventando

ghiaccio, per diminuire quando questo fonde ritornando allo stato liquido.

E' stato precisato che tale comportamento è tipico soltanto dell'acqua, venendo riconosciuto scientificamente come il 'comportamento anomalo dell'acqua'.

Come percorso di approfondimento per le seconde classi si potrebbe far rilevare come il comportamento anomalo dell'acqua si manifesti tra 0 °C e 4 °C, mentre al di fuori di tale range di temperature il comportamento è analogo a quello

degli altri liquidi.

Fusione del ghiaccio

0

10

20

30

1 2 3 4 5 6 7 8

Tempo in minuti

Te

mp

era

tura

in

°C



Oggetto dell'esperienza: l'evaporazione dell'acqua

Ipotesi: La maggior parte di noi ragazzi pensa di sì, sulla base

dell'esperienza quotidiana. Alcuni ragazzi pensano di no. Due non sanno rispondere. Materiale: un becker da 400 ml; acqua del rubinetto.

Procedimento: Abbiamo versato 400 ml di acqua del rubinetto nel becker; Abbiamo esposto il becker sul davanzale interno della vetrata,

lasciandolo per diversi giorni alla temperatura del laboratorio.

Osservazione: Abbiamo condotto due osservazioni, a distanza di sette giorni

l'una dall'altra e la prima a distanza di sette giorni dall'inizio dell'esperimento, fino a coprire un arco di due settimane per l'intera osservazione.

In tale intervallo di tempo, la temperatura dell'ambiente ha oscillato tra i 19 °C e i 22 °C.

Il volume dell'acqua è diminuito rispetto a quello iniziale secondo i valori riportati nella tabella.

L'acqua evapora anche a temperatura ambiente?



Temperatura

ambiente in °C

Volume dell'acqua in

ml

Osservazioni

22 400 Naturalmente, la

temperatura ambiente è

riferita al giorno

dell'osservazione

20 375 All'incirca. A distanza di

sette giorni dalla prima

osservazione.

19 <350 A distanza di sette giorni

dalla seconda

osservazione.

NOTA: Il grafico si legge secondo l'ordine decrescente dei valori ( da 22°C a 19°C per la temperatura e da 400 ml a 350 ml per il

volume dell'acqua ).

Tabella

340350360370380390400410

18 19 20 21 22 23

Temperatura in °C

Vo

lum

e i

n m

l

340350360370380390400410

18 19 20 21 22 23

Temperatura in °C

Vo

lum

e in

ml

L'EVAPORAZIONE DELL'ACQUA



Conclusioni: Sulla base dei dati sperimentali concludiamo che l'acqua

evapora anche quando non bolle, cioè alla temperatura dell'ambiente, che è ovviamente diversa da quella di 100 °C.

Nota didattica: L'esperimento dimostra come non sia ovvio, per i ragazzi, che

l'acqua evapori anche a temperatura ambiente. E' stato precisato, inoltre, che l'ebollizione è un processo

indotto, durante il quale l'acqua, relativamente alle condizioni riprodotte in laboratorio, evapora più velocemente e in maggiore quantità rispetto alla temperatura ambiente, prorio in virtù della maggiore quantità di calore, fornito dalla fiamma.

Come percorso di approfondimento, a discrezione dell'insegnante, può essere messo in evidenza, mediante prove sperimentali, come l'acqua in realtà non evapori a tutte le temperature ma solo quando queste sono superiori a 4 °C.



Per quanto riguarda la

CONDENSAZIONE e la

SOLIDIFICAZIONE dell'acqua, non

abbiamo allestito esperimenti appositi,

ma ci siamo limitati a riorganizzare le

conoscenze pregresse, possedute dagli allievi sulla base della loro esperienza

quotidiana.

Abbiamo, pertanto, riflettuto consapevolmente e analizzato quanto

già noto, cercando di attribuirgli un significato scientificamente corretto.



20\12\... - CLASSE II°B

IL CICLO IDROLOGICO E LA QUANTITA' D'ACQUA

SULLA TERRA

La maggior parte della superficie terrestre è ricoperta d’acqua, per la precisione circa il 75%, e questa forma l'idrosfera, ovvero l'insieme degli oceani, mari, laghi, fiumi, acque sotterranee, ghiacciai, le calotte polari e il vapore acqueo che entra nell'atmosfera per evaporazione degli oceani e dalle terre emerse. L'acqua salata costituisce circa il 97% del volume complessivo dell'idrosfera .

Il rimanente, in acqua dolce, è quello che noi possiamo usare. L’acqua della terra è in continuo movimento; l’acqua marina circola portata dalle correnti; le acque dei fiumi scorrono sul terreno. Come conseguenza dell’evaporazione, azionata dal sole, l’acqua si trasforma in vapore, si addensa in nuvole che vengono mosse dal vento, condensa nell'atmosfera, per effetto dei fronti di aria fredda, in minutissime goccioline e ritorna sulla Terra sotto

forma di pioggia, grandine e neve, per effetto della gravità.



L'acqua ritorna, quindi, sulla Terra sotto forma di acqua dolce per confluire nuovamente, attraverso i fiumi, agli oceani o alla terra e ricominciare il ciclo. La trasformazione dell'acqua salata in acqua dolce e viceversa è quindi ciclica e continua; da milioni di anni è sempre la stessa. L'evaporazione dell'acqua dagli oceani è un fenomeno di straordinaria importanza, non solo per la produzione di acqua

dolce ma anche nell'economia energetica del pianeta e nella sua distribuzione. Il ciclo dell'acqua sulla Terra è, in effetti, molteplice ed articolato: esso si può supporre costituito nel ciclo idrologico, in senso stretto, quello geofisico - cosmico ed il biologico, tutti costituiti da onde sovrapposte. Nel ciclo idrologico, vi sono poi cospicue differenziazioni zonali,

anche localmente ( climaticità diverse).



Vengono riportati di seguito uno degli

esperimenti di simulazione del ciclo

dell'acqua, realizzati in laboratorio, e

alcune pagine del reportage degli alunni sull'argomento



PAGINA DI REPORTAGE GRUPPO N.3

CLASSE III B

Il 20 dicembre, abbiamo effettuato, in laboratorio, la simulazione del ciclo dell’acqua come avviene in natura. Nella lezione precedente, con l’aiuto dell’insegnante, avevamo progettato gli esperimenti ma siamo riusciti a realizzarne solo uno. Abbiamo preso un fornellino, una reticella frangi-fiamma, una beuta termo-resistente piena di acqua, che abbiamo chiuso per mezzo di un tappo a un foro. In questo abbiamo inserito un tubicino di vetro termo-resistente, comunicante con un altro tubicino di plastica che sgocciolava in un becker. Dopo pochi minuti l’acqua ha iniziato a scaldarsi (formazione di piccole bollicine), il tubo si è riempito di vapore acqueo che, chiaramente, a contatto col vetro, ha iniziato a condensare percorrendo poi il tubicino di plastica e andando a finire nel becker. Questo esperimento vuole simulare il ciclo dell’acqua, che viene attivato dal sole, in natura, mentre viene attivato dal fornellino, in laboratorio. L’acqua nella beuta rappresenta le fonti dell’acqua in natura (mari, oceani, fiumi, laghi), che, per mezzo del calore, ceduto dal fornello, evapora formando il vapore acqueo. Questo, a contatto col vetro del tubicino, condensa così come condensa, in natura, nell'atmosfera, dove si forma la pioggia o altre precipitazioni che , poi, ricadono sulla terra, grazie alla forza di gravità. Quest’esperienza ci ha fatto cogliere con più chiarezza ciò che significa sperimentare e progettare esperimenti adeguati a quello, che si vuole verificare. Inoltre è servito a renderci chiaro il complicato processo del ciclo dell’acqua



PAGINA DI REPORTAGE GRUPPO N.5

CLASSE III B La settimana scorsa abbiamo provato a realizzare degli esperimenti sul ciclo dell’acqua; ogni gruppo doveva cimentarsi a realizzarne uno. Ecco l'esperimento del nostro gruppo : abbiamo utilizzato una lampada a raggi infrarossi, per riscaldare l’acqua contenuta in un becker. Sopra al becker abbiamo posto un imbuto - grande quanto l'imboccatura di quello - con un tubo, inserito all’estremità. Nel tubo, veniva convogliato il vapore acqueo, proveniente dall'evaporazione dell'acqua, riscaldata per mezzo della lampada ad infrarossi. Infine, nel tubo - raffreddato con il getto di aria fredda proveniente da un phon - il vapore acqueo condensava in minute goccioline d'acqua, che si raccoglievano in un contenitore di vetro.



PAGINA DI REPORTAGE - Classe 2°B Gruppo n° 1

Oggi abbiamo costruito un modellino per potere

simulare in laboratorio il CICLO DELL’ ACQUA.

Nelle lezioni precedenti, i vari gruppi hanno ideato

ciascuno il proprio modellino, che oggi è stato messo in

prova.

L’esperimento ha funzionato, tra varie difficoltà, e

siamo riusciti a osservare i vari passaggi di stato

dell’acqua implicati nel ciclo idrologico, così come

avviene in natura.

PAGINA DI REPORTAGE - Classe 2°B - Gruppo n°4

Ipotesi di progettazione di una simulazione, in

laboratorio, del ciclo dell’acqua.

1) Becker pieno d’acqua, fornellino per riscaldare

l’acqua,

un tubo di vetro, posto vicino al becker, che peschi in un

secondo becker vuoto, destinato a raccogliere l’acqua di

condensazione.

Per limitare la dispersione di vapore acqueo

nell’ambiente circostante, un compagno suggerisce di



ricorrere a un imbuto, di diametro pari a quello del

becker.

Poi si fissa nella parte terminale dell’imbuto, con del

silicone, un tubo di plastica trasparente a tenuta

termica, immerso in una soluzione refrigerante.

Tutti i gruppi hanno progettato e realizzato un

modellino per simulare il ciclo dell’acqua.

Successivamente abbiamo discusso tutti insieme gli

aggiustamenti da apportare ai vari modelli, prima di

cominciare con l'esperimento.

E' stata, proprio, un'esperienza molto interessante e

divertente.

Esperimento(realizzato dal gruppo n.6, 2°B): Simulazione del ciclo dell’acqua

Scopo: simulare, in laboratorio, il ciclo dell'acqua,

mediante un modellino appositamente realizzato.

Materiale :

una beuta media;

un tappo di plastica, con due fori;

un po' di pongo;

un tubicino di materiale plastico trasparente,

abbastanza resistente al calore;



un tubicino di vetro termo - resistente;

becker da 400 ml;

fornelletto a gas, del tipo da campeggio;

acqua di rubinetto;

retina frangi - fiamma e treppiede;

ghiaccio in cubetti;

contenitore basso, in vetro.

Procedimento:

abbiamo inserito il tappo forato nell'imboccatura

della beuta;

abbiamo infilato il tubicino di vetro in uno dei due

fori del tappo e chiuso il secondo foro con del pongo;

abbiamo collegato il tubicino al becker, dopo averlo

immerso in un bagno freddo, realizzato con acqua e

i cubetti di ghiaccio nel contenitore in vetro, a forma

bassa;

abbiamo posto la beuta, riempita d'acqua fino a 300

ml, sulla retina frangi - fiamma e acceso il becco

bunsen al di sotto del treppiede.

Osservazioni:

l’acqua va in ebollizione, dopo un po';

evapora e, successivamente, condensa nel tubo,

raffreddato nel bagno con acqua e ghiaccio;



quindi si raccoglie nel becker, fino a quando tutta

l'acqua contenuta nella beuta non è evaporata.

Conclusione:

il livello dell'acqua, ritrovata nel becker, è di circa

300 ml.

La simulazione, in laboratorio, del ciclo idrologico è

riuscita.

Passaggi di stato implicati:

1) ebollizione/evaporazione;

2) condensazione.

Illustrazione dell'apparecchiatura utilizzata:

dalla lampada ad infrarossi. Infine, nel tubo, raffreddato con il getto di aria fredda proveniente da un phon, il

Qui è stato inserito il

bagno di acqua e

ghiaccio, non riportato

in figura



RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DELL'IDROSFERA

Parti dell'idrosfera

Volume in km3 x1000

% sul volume totale

Rinnovamento in n. di anni

Oceano 1.370.323 93,93* 2.600

Acque sotterranee

60.000 4,12 5.000

Ghiacciai 24.000 1,65 10.000

Laghi 230 0,016 3,3

Umidità del suolo

75 0,005 0,9

Vapore

acqueo

14 0,001 0,027

Acque fluviali 1,2 0,0001 0,033

* (Il dato lievemente differente da quello del 97%, riportato nelle pagine precedenti, è relativo alle diverse fonti utilizzate dagli alunni nella loro ricerca.)

TABELLA



La quantità di acqua sulla Terra è pressochè costante e viene 'riciclata' continuamente. I tempi di ricambio delle masse d'acqua sono caratteristiche per ogni parte dell'idrosfera.

Il ciclo idrologico è attivato dall'energia solare che fa evaporare l'acqua dagli oceani, dai laghi dai fiumi e dagli strati superficiali del terreno. Il vapore acqueo viene trasportato nell'atmosfera attraverso le correnti d'aria e poi ricade sotto forma di pioggia o di altre precipitazioni.

Oceano

Acque

sotterranee

Ghiacciai

Laghi

Umidità del

suolo

Vapore acqueo

Oceano

Acque

sotterranee

Ghiacciai

Laghi

Umidità del

suolo

Vapore acqueo

GRAFICO



LA DISTRIBUZIONE DELLE ACQUE DOLCI E LE

RISORSE IDRICHE

Il volume di acqua a basso contenuto salino, cioè dolce, rappresenta il 2,61% del volume totale della massa d'acqua del pianeta e corrisponde a 36.020.000 km3.

Tuttavia, questa quantità, per la maggior parte, non è disponibile direttamente perché il 2,01% è costituito essenzialmente dalle calotte polari, ghiacciai e iceberg; restano lo 0,058% per le acque sotterrane e l'umidità del suolo, lo 0,02 per i laghi e i fiumi e lo 0,001% per l'atmosfera. La percentuale contenuta nei minerali, nei vegetali e negli animali è dell'ordine di un miliardesimo. Per quanto minima, la quantità disponibile e accessibile, 9000 km3 all'anno, dovrebbe bastare a soddisfare i bisogni

dell'umanità, ma purtroppo non è distribuita uniformemente. E' stata fatta una stima percentuale dell'acqua potabile che corrisponderebbe allo 0,0000064% dell'acqua dolce disponibile. I fiumi, scorrendo, trasportano circa 50.000 km3 di acqua all'anno, ma la loro ripartizione geografica è ineguale: la maggior parte è situata nell'emisfero settentrionale.

Nelle zone aride dell'Africa e nell'Asia esistono, tuttavia, ingenti riserve d'acqua sotterranea, le quali, però, sono riserve quasi non 'rinnovabili', dati i lunghi tempi necessari, stimati in millenni, per il loro accumulo. Si parla, in questi casi, di 'acqua fossile'. Per le popolazioni di tali paesi si pone il problema di programmare in modo accorto lo sfruttamento delle miniere d'acqua sotterranea. Abbiamo già visto che l'acqua dolce, che utilizziamo, proviene dal

ciclo idrologico.



L'acqua viene continuamente riciclata in quanto fa parte di un sistema chiuso in cui vi è un continuo scambio fra la Terra e l'atmosfera, dovuto all'energia radiante del sole, che fa evaporare l'acqua degli oceani, dei mari, dei laghi, dei fiumi, dal suolo e dalla vegetazione, e alla forza di gravità che la fa precipitare sotto forma di pioggia, neve , grandine e quindi di acqua dolce. Questa ritorna poi, attraverso i corsi d'acqua, agli oceani o alla terra, pronta a ricominciare il ciclo.

TABELLA 1: I PAESI PIU' ASSETATI DEL MONDO

PAESI TOTALE GIORNALIERO (in milioni di litri)

EQUIVALENTE PER PERSONA ( in litri)

Stati Uniti 1.440.000 6.320

Canada 100.000 4.100

Australia 50.000 3.320

Olanda 39.000 2.730

Italia 150.000 2.680

Spagna 100.000 2.650

Giappone 290.000 2.530

Belgio 25.000 2.510

Finlandia 11.000 2.120

Germania Occ.* 115.000 1.870

Francia 78.000 1.370

Norvegia 5.000 1.340

Svezia 11.000 1.310

Nuova Zelanda 3.000 1.050

Gran Bretagna 36.000 700

Danimarca 3.000 650

Svizzera 2.000 290

*Dati precedenti il 1989



Stati Uniti

Canada

Australia

Olanda

Italia

Spagna

Giappone

Belgio

Finlandia

Germania Occ.*

Stati Uniti

Canada

Australia

Olanda

Italia

Spagna

Giappone

Belgio

Finlandia

Germania Occ.*

GRAFICO



TABELLA 2: CONSUMO MEDIO GIORNALIERO ( DOMESTICO) PRO

CAPITE IN EUROPA

USI DOMESTICI CONSUMO (in litri)

Bagno e doccia 50

Lavare i piatti 7

Bere e cucinare 6

Fare le pulizie 7

Fare il bucato 32

WC 36

Perdita rubinetto 2

Bagno e doccia

Lavare i piatti

Bere e cucinare

Fare le pulizie

Fare il bucato

WC

Perdita rubinetto

Bagno e doccia

Lavare i piatti

Bere e cucinare

Fare le pulizie

Fare il bucato

WC

Perdita rubinetto

GRAFICO



TABELLA 3: ACQUA DOMESTICA

USI DOMESTICI CONSUMO % POTENZIALE DI RIDUZIONE

Bagno e lavandino 27 Alto: si può ridurre usando la doccia

Gabinetto 24 Altissimo: si può ridurre con piani di risparmio

Lavatrice 17 Medio: si può ridurre con il pieno carico

Lavastoviglie 14 Medio: si può ridurre con il pieno carico

Bere e mangiare 10 Basso: non si possono ridurre i consumi basilari

Usi esterni 8 Alto: pochi usi esterni sono

essenziali

Bagno e

lavandino

Gabinetto

Lavatrice

Lavastoviglie

Bere e mangiare

Usi esterni

Bagno e

lavandino

Gabinetto

Lavatrice

Lavastoviglie

Bere e mangiare

Usi esterni

GRAFICO



TABELLA 4: CONSUMI OCCULTI DI ACQUA

Nell'acqua consumata giornalmente da ciascuno di noi è compresa anche quella usata per la fabbricazione di prodotti destinati all'uso domestico. La tabella mostra quant'acqua assorbono all'anno alcuni oggetti di uso comune. Le cifre corrispondono ad un consumo medio. Se siete un

consumatore di bibite in lattina o leggete più di un quotidiano, i vostri consumi occulti di acqua aumenteranno.

CONSUMO D'ACQUA (in litri) PRODOTTO

22.500 Benzina (22 litri a settimana)

85.000 Plastica (1 kg a settimana)

110.000 Bibita in lattina (2 al giorno)

180.000 Pneumatici (4 all'anno)

250.000 Giornali (1 al giorno)

450.000 Automobili (1 all'anno)



NORME PER IL RISPARMIO IDRICO

Ognuno di noi può cominciare a risparmiare acqua, giornalmente a casa propria, con semplici azioni concrete ed accorgimenti, che permettono di eliminare gli sprechi: eliminiamo le perdite di vecchie tubature, potremo risparmiare

l'acqua fino al 20%;

utilizziamo la doccia ( 25 litri) invece della vasca da bagno (100 litri);

riduciamo con dispositivi il carico d'acqua dello sciacquone del water (20 litri mediamente senza dispositivo, solo 2 litri con dispositivo ad aria compressa);

applichiamo il frangipetto ai rubinetti, soprattutto a quelli vecchi; dimezzeremo il consumo;

Non laviamo l'auto al lago o al fiume e riduciamo la quantità utilizzata per ogni lavaggio;

Usiamo la lavatrice e la lavastoviglie solo a pieno carico e a bassa temperatura; possiamo usare anche meno detersivo di quanto normalmente consigliato dalle ditte produttrici e scegliere quello non contenente fosfati o NTA;

Non usiamo l'acqua del rubinetto per annaffiare le piante del terrazzo, ma piuttosto l'acqua di cottura o di lavaggio delle verdure , che contiene sali utili alle piante;

Recuperiamo sempre in recipienti l'acqua piovana; Scegliamo piante adatte ai nostri climi che possano

sopportaremanche lunghi periodi di siccità.

NOTA: i ragazzi hanno utilizzato, per lo svolgimento della

loro ricerca, il Supplemento a: LEGA PER L'AMBIENTE E NOTIZIE- Ottobre 1991



Vengono riportate di seguito le ricerche, effettuate da alcuni

gruppi, sull'inquinamento idrico, come documentazione del

lavoro svolto in classe. *****

INQUINAMENTO DELLE ACQUE Gruppo 3

L'acqua durante il suo ciclo fisico e biologico diventa anche un mezzo di trasporto di sostanze nocive per l'uomo. L'origine dell'inquinamento delle acque può essere naturale oppure causato dalle attività domestiche, agricole e industriali dell'uomo. Le acque superficiali diventano l'ultimo contenitore di tantissimi inquinanti chimici biologici che sono fonte di rischio per l'uomo. I microrganismi sono fondamentali per i processi di auto - depurazione delle acque. La biodegradazione è a carico dei batteri chemio - organotrofi che metabolizzano, in presenza o in assenza di ossigeno, i super - strati organici e quelli inorganici composti dall'azoto, fosforo e zolfo. In condizioni di aerobiosi, i prodotti finali del metabolismo di grassi, zuccheri e proteine, attraverso il ciclo degli acidi tricarbossilici (ciclo di Krebs), sono ossidati in anidride carbonica e acqua, mentre i derivati inorganici dello zolfo e dell'azoto (acido solfidrico, ammoniaca etc.) si trasformano nei gli anioni solfato (SO4), nitrato (NO3), assimilabili dai vegetali e quindi funzionali alla catena alimentare.



In condizioni di anaerobiosi, i composti finali del metabolismo microbico sono invece rappresentati da composti organici (acidi, alcooli, amine, fenoli etc.) e gas maleodoranti (metano, ammoniaca, acido solfidrico etc.), i quali compromettono la vita stessa del corpo idrico. Nei processi di depurazione (in aerobiosi) dei liquami, i microrganismi giocano un ruolo fondamentale per l'aggregazione delle sostanze organiche. La massa fioccosa (fango attivo) che si forma, anche per l'aggregazione con sostanze colloidali, può essere rimossa per sedimentazione separandola dalle acque depurate. Alcuni microrganismi risultano nocivi per l'uomo; arrivano alla massa d'acqua attraverso le feci e le urine di portatori infetti. Quelli trasmessi con maggiore frequenza sono responsabili di gravi patologie batteriche (tifo, dissenteria, colera) o virali (enterovirus, epatite). Casi di colera si sono verificati nell'ottobre del 1994 nell'Italia del sud per il consumo di pesce crudo e di prodotti ortofrutticoli. Il batterio colerigeno è stato isolato, anche in una partita di seppie, senza danno per nessuno perché probabilmente il prodotto era stato cotto: il vibrione, infatti, è termolabile. Anche la salmonella ha fatto la sua comparsa nello stesso periodo. Una salsa tonnata, preparata con uova fresche, inquinate da SALMONELLA ENTERITIDIS, ha causato un’epidemia da salmonellosi in 80 bambini delle scuole materne bolognesi. Sara Daniela Elena Giovanni 3^B



I VARI TIPI DI INQUINAMENTO E IL PROBLEMA DELLA QUALITA' DELL'ACQUA

Gruppo n.6

Il problema dell'inquinamento idrico si è diffuso rapidamente solo nel secondo dopoguerra, per l'accentuarsi dello sviluppo economico e dell'urbanizzazione. Alle acque marine risulta dannoso, oltre l'inquinamento proveniente dalla costa causato soprattutto dagli scarichi industriali, quello causato dagli idrocarburi, a volte persi per incidenti di navigazione, ma più spesso scaricati volontariamente in mare aperto durante il lavaggio delle cisterne.

Le acque utilizzate in agricoltura si caricano di molte sostanze nocive in tutte le aree del mondo, dove, alla fertilizzazione organica con letame, è stata sostituita la fertilizzazione minerale con fosfati e nitrati , e soprattutto dove vengono utilizzati insetticidi e pesticidi. Tutte queste sostanze contaminano in misura crescente sia le acque continentali che quelle marine, producendo effetti molto dannosi sulla flora e sulla fauna , con gravi pericoli anche per l'uomo. Infatti, lo squilibrio causato nella competizione naturale fra gli organismi presenti, trasforma le acque costiere in un ambiente favorevole alla sopravvivenza di una grande quantità di batteri fecali e di altri germi patogeni , fra cui: i bacilli del tifo, del paratifo, del colera e della tubercolosi, i virus dell'epatite virale e della poliomielite, e tanti altri.



Gli insetticidi e i pesticidi , trasportati dalle acque fluviali o diffusi attraverso l'atmosfera , si aggiungono ai detergenti utilizzati nell'igiene domestica procurando un inquinamento chimico, veramente preoccupante a causa della sua estensione geografica. Fra le sostanze tossiche estremamente dannose o addirittura letali per l'uomo, prodotte dall'industria e presenti nelle acque residuali, spesso immesse nei mari senza essere depurate, si può citare il mercurio (esempio tragico quello della baia di Minamata, in Giappone).

Un tipo particolare di inquinamento è quello denominato termico, consistente nell'innalzamento di temperatura del corpo idrico che riceve acque usate nell'industria per raffreddamento. Gran parte dei settori industriali sono fonti di tale inquinamento, ma la responsabilità maggiore ricade sulle centrali termoelettriche.



L'inquinamento termico può causare sensibili alterazioni fisico - chimiche all'ambiente marino e gravi disturbi agli organismi acquatici, i quali sono generalmente sono poco adattati a sbalzi di temperatura. A tale quadro deleterio bisogna aggiungere ancora l'inquinamento da sostanze radioattive, dovuto alle esplosioni atomiche (in mare, sulla terra ferma e nell'atmosfera), agli scarichi ed alle perdite incontrollate o incontrollabili (allo stato gassoso, liquido e solido) delle centrali elettro - nucleari, ai rifiuti e alle scorie degli impianti di utilizzazione e di ritrattamento dei materiali radioattivi, ai sommergibili e alle navi a propulsione nucleare. Infine, merita un cenno l'inquinamento acustico dell'ambiente marino, prodotto dalla sempre più numerosa presenza dell'uomo: la navigazione, le attività estrattive petrolifere e minerarie, che si svolgono in mare, le industrie egli insediamenti costieri stanno allontanando, forse, da molte zone gli organismi acusticamente più deboli, come i mammiferi.

L'inquinamento incide negativamente su tutte le funzioni dell'acqua. Sul piano delle funzioni biologiche, le sostanze inquinanti possono risultare letali per gli organismi viventi sia perché ostacolano la respirazione sia perché danneggiano le fonti alimentari.



Per quanto riguarda gli impieghi produttivi, ad esempio, l'acqua da raffreddamento non deve contenere sostanze corrosive; l'acqua per la produzione di vapore deve avere una bassa salinità e l'acqua di processo richiede, in generale, le stesse caratteristiche dell'acqua potabile. Le conseguenze dell'inquinamento sono , quindi, molto diverse a seconda del tipo particolare di inquinamento e a seconda dell'impiego cui l'acqua è destinata. I danni citati sono quelli dell'inquinamento sofferto passivamente, tuttavia l'uomo può reagire adottando misure protettive o ricorrendo a servizi sostitutivi. Naturalmente tutte le misure adottate presentano dei costi, ai quali si aggiunge il danno residuo dell'inquinamento, che non si riesce ad evitare e che comporta una riduzione del benessere collettivo.



LE PIOGGE ACIDE E LE PIOGGE DI FANGO Gruppo n.5 Il fenomeno delle piogge acide sta assumendo proporzioni sempre più rilevanti. La pioggia incontaminata ha un PH uguale a 5,6: trattandosi di una scala logaritmica, ad un intervallo di una unità corrisponde un aumento dell'acidità dieci volte superiore al valore iniziale. Pertanto se si rileva un PH pari a 4,6 si ha una pioggia dieci volte più acida del valore normale. Negli ultimi anni nella pianura padana si sono rilevati valori medi di 4,2 - 4,7; a Milano si è giunti sino a 3,6. Gli agenti maggiormente responsabili dell'acidità sono probabilmente l'anidride solforosa , gli ossidi di azoto, l'ossido di carbonio, alcuni metalli pesanti come piombo, mercurio e cadmio, scorie volatili degli idrocarburi , fuliggine, ceneri volanti, fluoruri e ossidanti foto - chimici. Questi elementi vengono immessi normalmente nell'atmosfera dall'attività vulcanica e altri processi naturali quali la decomposizione batterica di sostanze organiche e dagli incendi. Ma l'abnorme aumento dell'acidità è dovuto alle attività umane : centrali termoelettriche, industrie, scarichi di autoveicoli, riscaldamenti domestici, che provocano in continuazione processi di combustione. Le zone della Terra interessate al fenomeno non sono solo quelle industrializzate poiché le sostanze inquinanti vengono trasportate dai venti anche a migliaia di km di distanza dal luogo di origine. Le conseguenze sono disastrose: lesioni alle radici degli alberi, modificazione degli ecosistemi lacustri, danni al patrimonio artistico, che viene eroso ed annerito etc. Per affrontare ed arginare il problema occorre ridurre le emissioni di anidride solforosa, ossidi di azoto e polveri, tramite l'installazione di sistemi di desolforazione per l'abbattimento degli inquinanti all'uscita dei camini.



La comunità economica europea ha approvato una norma che, entro il 1995, ha previsto l'abbattimento del 60% dei camini.

Le piogge di fango sono cariche di impurità solide, gialle o rossastre. Il fenomeno deriva dai processi di turbolenza e di convezione che convogliano le particelle fino alle nubi che produrranno la pioggia. Succede, spesso, che la sabbia, sollevata nel Sahara o nell'Africa settentrionale, ricada sotto forma di fango sull'Italia, la Francia, la Germania o le isole Britanniche, dopo avere raggiunto l'altezza di 3 - 5 km. Se vengono trasportati limi rossi, frequenti nelle savane tropicali, o pollini, la pioggia è rossastra (pioggia di sangue) o giallastra (pioggia di zolfo). Se il materiale trasportato è formato da polvere finissima dovuta ad eruzioni vulcaniche , si hanno le piogge di cenere ( o vulcaniche).



L'AUTOPURIFICAZIONE Gruppo n.2 Qualsiasi raccolta di acque, inquinate da sostanze organiche, se non viene alimentata con nuove sostanze inquinanti, dopo un certo tempo ritorna pulita grazie ad un processo naturale di autopurificazione. Esso avviene, quasi esclusivamente, per opera di batteri che scindono le sostanze organiche e le scompongono in acqua , anidride carbonica ed elementi minerali. L'autopurificazione segue sistematicamente certe tappe : la sostanza organica in eccesso causa lo sviluppo massiccio di batteri e

quindi un rapido consumo di ossigeno; in tali condizioni, negli strati profondi, possono vivere solo i batteri

anaerobi che attivano soprattuto i processi di fermentazione; sul fondo si deposita fango putrido con presenza di idrogeno solforato e

ammoniaca. Quando buona parte delle sostanze organiche è ridotta, l'ossigeno,

assorbito dall'atmosfera, non viene più consumato immediatamente e, nell'acqua, possono svilupparsi i batteri aerobi che finiscono di eliminare le sostanze inquinanti ossidandole.

Al diminuire delle sostanze organiche, si riduce anche il numero di batteri che dipendono dal nutrimento organico preformato.

Non esiste sostanza naturale che non possa essere decomposta da qualche specie di batteri grazie alle catene di processi riduttivi, che avvengono in natura e che sono antichissimi. L'autopurificazione può, quindi, avvenire solo dove sono presenti i batteri adatti a quel tipo di inquinamento (acque domestiche di scolo, scarichi degli zuccherifici e fabbriche di cellulosa). Contro alcuni composti organici artificiali, i batteri sono impotenti perchè non sono riuscirti a sviluppare in breve tempo un adattamento a tali sostanze. Peraltro la capacità chimica dei batteri è sorprendente e gli impianti di depurazione biologica si basano sull'autochiarificazione , dove ancora una volta sonio i batteri, grazie ad alcuni accorgimenti tecnici, a compiere l'opera di depurazione.



La classe III B ha concluso il lavoro relativo all'acqua con un approfondimento sugli scambi energetici implicati nel ciclo idrologico, avendo già affrontato la tematica dell'energia ogniqualvolta se ne sia presentata l'occasione, a proposito di problemi sia desunti dal programma di studi, sia relativi alla vita quotidiana.

Tale tematica, infatti, non é esclusivo patrimonio della fisica e deve essere sempre presente nello studio delle scienze sperimentali per l'importanza e gli aspetti trasversali che riveste. Nella pagina seguente viene riportato lo schema riassuntivo dell'indagine svolta dai ragazzi.



Luce

solare

Calore

Energia chimica

Energia potenziale

Energia chimica

Energia cinetica

Energia

potenziale

Energia

cinetica

Energia

elettrica

Energia chimica

Energia chimica

Energia chimica

Calore

Energia cinetica

Energia chimica

Centrale termoelettrica

Centrale idroelettrica

Diga, condotta forzata, turbina

Caduta in montagna e

mantenimento di

La pioggia cade ed acquista

Il vapore si condensa in nuvole

Il vapore si solleva e acquista

Il calore fa evaporare l'acqua e produce

Alla superficie del mare si trasforma in

Decomposizione

Passaggi vari

tra viventi

Trasformazioni che

producono

combustibile

Combustione

Turbina

Utilizzi vari

Azione erosiva

dei fiumi

Disgregazione

delle rocce

Ritorno al mare

Fotosintesi



L'acqua è stata una delle prime fonti di energia e l'uomo l'ha sfruttata attraverso il mulino per macinare il grano.

All'inizio, per utilizzare questa fonte energetica, si usava la ruota di legno, poi, circa un secolo fa, fu inventata una moderna turbina per favorire le fabbriche. Prima della scoperta dell'energia elettrica, le fabbriche erano situate lungo i corsi d'acqua. Nacquero così città idrauliche; ce ne danno esempio le città di Lowell in Massachussettes e di Paterson nel New Jersey. Per esemplificare, circa il 20% di tutta l'energia usata negli USA è generata da energia idrica. Qualsiasi fiume può produrre energia idraulica, ma solo in pochi luoghi si può ricavare perché c'è bisogno di un'ampia e costante portata. L'energia prodotta da combustibile non è affidabile, per questo si costruiscono bacini di raccolta durante i periodi di alta portata per mantenere una buona riserva idrica.

E' difficile formulare ipotesi sulla quantità di energia elettrica di origine nucleare, mentre la produzione di energia elettrica di origine idrica, probabilmente, raddoppierà.



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