Terreni, interazioni e filtrazioni - testo

EDUCAZIONE SCIENTIFICA
B-10-FSE-2010-4
Terreni, interazioni e filtrazioni
di Monica Onida
Autore
Monica Onida
Referente scientifico
Michela Mayer
Grado scolastico
Scuola Secondaria di II grado
Percorso collegato
In un pugno di Terra: esplorando i componenti del suolo – Nucleo
“Terra e Universo”
1
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Per lo studente
1) Andrea ha invitato alcuni amici a casa sua, approfittando del fatto che i suoi genitori sono
usciti. A fine giornata si rende conto di aver rotto un piatto di porcellana e di aver rigato il
lavello di acciaio della cucina lavando i piatti. Ricostruiamo gli accadimenti.
Per prima cosa Andrea ha tagliato la carne con un coltello di acciaio su un piatto di
porcellana e il piatto è rimasto intatto.
Poi, però, lavando il piatto di porcellana nel lavello di acciaio, Andrea ha rigato il
lavello urtandolo di striscio con il piatto.
Infine, mettendo il piatto a scolare sullo scolapiatti il piatto è caduto per terra e si è
rotto. È caduto anche un pentolino di acciaio che però non si è rotto.
Analizzando gli accadimenti descritti in tabella, sapresti dire quale tra i due materiali,
porcellana e acciaio, è più duro? Il materiale che secondo te è più duro, è anche il più
resistente? Motiva la tua risposta e spiega su quali ragionamenti è basata.
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2) Durante il pranzo si è rovesciata una bottiglia di Coca Cola e si è formata una macchia
opaca sul piano di pietra della cucina. Per cercare di rimediare, Andrea ha provato a
sfregare forte con acqua e limone ma la situazione è peggiorata. Sapresti dire di che
materiale è fatto il piano della cucina di Andrea e che cosa è successo al contatto con
entrambe le sostanze, altamente acide (Coca Cola e limone)? Come potrebbe fare,
secondo te, Andrea per rimediare al danno provocato?
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3) Dopo pranzo Andrea e gli amici vanno a spasso e passano di fianco a una zona in cui
stanno aprendo una nuova discarica, cioè un luogo dove accumulare enormi quantità di
rifiuti. Gli operai stanno ricoprendo il fondo della discarica con uno spesso strato di
materiale per evitare infiltrazioni nel terreno circostante. Quale materiale stanno utilizzando
secondo te?
a) Argilla
b) Sabbia
c) Ghiaia
d) Terreno
Spiega il perché della tua scelta.
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4) Poco distante dalla discaricai ragazzi capitano accanto alla costruzione di un impianto per
depurare le acquee di scarico di una cascina. Il percorso è piuttosto complesso e articolato,
ma gli amici vengono colpiti dalla seconda vasca, quella di filtrazione, in cui l’acqua,
passando attraverso tre strati di sedimenti, viene ulteriormente depurata dalle impurità. Gli
strati funzionano un po’ come dei setacci.
Osserva i disegni sottostanti e seleziona la vasca con la successione di sedimenti a tuo
avviso meglio funzionale allo scopo.
Limo
Ghiaia
Limo
Sabbia
Ghiaia
Sabbia
Sabbia
Limo
Sabbia
Limo
Ghiaia
Ghiaia
b)
c)
a)
d)
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Spiega cosa accade durante il passaggio dell’acqua attraverso la sequenza di materiale da
te scelta.
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5) Nei dintorni vi sono molti campi coltivati e in alcuni di essi i contadini stanno arando.
L’aratura, rimescolando e smuovendo il terreno, ne aumenta anche la porosità. Con quale
importante conseguenza?
a) L’acqua piovana non riesce più a sciogliere e trasportare i sali solubili verso il
basso.
b) Diminuisce la permeabilità, quindi l’acqua tende a ristagnare nel terreno.
c) Circola più aria nel suolo, a vantaggio degli organismi decompositori che vivono
nel terreno.
d) Il terreno si compatta permettendo l’accumulo di una lettiera più spessa.
6) Charles Darwin, il grande naturalista padre della teoria dell’evoluzione, studiando i
lombrichi e il loro ruolo nel terreno, scrisse: “… L’aratro è una delle più antiche e più utili
invenzioni dell’uomo; ma molto prima che esistesse, la terra era già regolarmente arata, e
continua ad essere arata dai lombrichi”. Ipotizza cosa intendeva dire Darwin con la sua
affermazione.
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7) La sera la madre di Andrea torna con tre campioni diversi di terra raccolti in tre località
diverse. Deve verificare quale di essi si presta meglio per coltivare le carote, che
necessitano di un terreno molto sabbioso. Per capirlo prima di tutto elimina dai campioni i
granelli più grossolani (asportandoli con le mani e con una pinzetta), poi mette i campioni in
tre imbuti ricoperti da carta filtrante e li pone su tre cilindri graduati. Poi versa dell’acqua e
osserva quanti millilitri di acqua filtrano nell’imbuto nel tempo. Alla fine dell’esperimento
riporta i dati raccolti (millilitri di acqua filtrata in diversi intervalli di tempo) su un grafico
cartesiano e interpola i punti ottenendo tre rette con diversa inclinazione:
a)
b)
c)
Sapresti dire, confrontando i tre andamenti nei grafici, quale dei tre campioni è più adatto
per le carote? Sapresti proporre un altro tipo di esperimento da eseguire sui campioni per
verificare la quantità di sabbia presente rispetto alle altre frazioni granulometriche?
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Dopo cena Andrea e i suoi genitori sentono al telegiornale una notizia allarmante che
parla della desertificazione. Non avendo le idee chiare sul fenomeno vanno su internet
a informarsi sull’argomento e stampano un estratto:
Con il termine desertificazione non ci si riferisce alla espansione naturale dei deserti
ma si indica quel complesso di trasformazioni che portano un terreno, prima fertile, a
divenire progressivamente "sterile". In altre parole il suolo si degrada a tal punto che
non è più possibile coltivarlo. Il fenomeno del riscaldamento globale è causa prima del
progressivo inaridirsi del clima. Le elevate temperature, unite all'insolazione diretta,
accelerano il processo di degradazione biologica del suolo riducendone fortemente il
quantitativo di humus. La scarsità di humus riduce poi la capacità del suolo di
trattenere l’acqua, necessaria allo sviluppo delle piante, che ne provoca così il
conseguente inaridimento. Il disboscamento, o deforestazione, è una fondamentale
causa della desertificazione causata principalmente dalla richiesta di terra coltivabile e
pascoli per il bestiame e in misura minore per la produzione di legname e l’espansione
delle aree urbane. Il disboscamento provoca la desertificazione in primo luogo perché
sottrae al suolo la protezione offerta dalle piante contro l’erosione. La copertura
vegetale, infatti, frena l’azione dell’acqua piovana, diminuisce il ruscellamento
superficiale favorendo l’infiltrazione dell’acqua nel terreno e limita l’azione erosiva del
vento formando vere e proprie barriere naturali. Le foreste costituiscono una copertura
che diminuisce l'insolazione diretta sul terreno e conseguentemente la distruzione della
sostanza organica. Inoltre le piante partecipano alla formazione di nuova biomassa (si
pensi alle foglie che cadono d’autunno!) e permettono l'immissione nell'atmosfera di
grandi quantitativi di acqua d'evaporazione, con la creazione di specifici microclimi
ideali per la formazione di nuovo humus.
8) Collega le due principali cause della desertificazione con le concause indirette, riportando,
nella colonna di destra a fianco della scritta, i numeri 1 o 2 o entrambi.
Processi che causano la
desertificazione
Concause indirette
1, 2 o
entrambi?
Richiesta di terre coltivabili e pascoli
Disboscamento (1)
Cambiamento climatico naturale
Produzione di legname
Riscaldamento globale (2)
Aumento emissioni di diossido di
carbonio
Espansione aree urbane
Riduzione assorbimento del diossido di
carbonio da parte delle piante
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9) Dopo aver letto il testo sapresti indicare, tra le seguenti, quali potrebbero essere le azioni
utili per contrastare la desertificazione?
Vero
Falso
Contenere l’espansione delle aree urbane
Ridurre le emissioni di anidride carbonica
Aumentare i terreni adibiti a pascolo
Convertire i boschi all’agricoltura biologica
Favorire lo sviluppo e l’espansione delle foreste
Proteggere il terreno con la vegetazione
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Per il docente
Consigli per la correzione
1) Risposte corrette con giustificazione della risposto: è più dura la porcellana; non è la più
resistente. Una spiegazione corretta deve aver compreso il significato delle due proprietà:
durezza è resistenza alla scalfittura (se la ceramica riga l’acciaio significa che è più dura),
resistenza invece, è resistenza alla rottura in seguito a caduta o colpi. Il diamante, per es,
è il minerale più duro di tutti ma anche fragile.
2 punti
Risposta corretta parziale: si risponde solo alla prima domanda
1 punto
Competenza: Interpretare i dati scientifici (Analizzare e interpretare i dati a disposizione
per trarne conclusioni appropriate).
Conoscenze della scienza (organizzatori concettuali): Proprietà (e grandezze) variabili e
invarianti.
2) Risposta corretta esaustiva: le sostanze acide corrodono le rocce carbonatiche. La Coca
Cola è acida e il limone pure. Il piano quindi potrebbe essere fatto di marmo (ma anche
calcare va bene lo stesso, anche se non viene utilizzato per gli arredi di solito). Una volta
corrosa la roccia del piano della cucina l’unica cosa che si può fare è lamare la superficie in
modo da asportare lo strato superficiale del piano.
2 punti
Risposta corretta parziale: si individua solo il materiale di cui è fatto senza proporre una
soluzione logica o proponendone una non adeguata.
1 punto
Competenza: Dare ai fenomeni una spiegazione scientifica (Ricordare e applicare alla
situazione problematica la conoscenza scientifica utile per risolverla).
Conoscenze della scienza (organizzatori concettuali): Distinzione tra stati (come le cose
sono) e trasformazioni (come le cose cambiano).
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3) Risposta corretta esaustiva: opzione a) con corredata spiegazione che indichi
l’impermeabilità dell’argilla.
2 punti
Risposta corretta parziale: solo l’opzione a).
1 punto
Competenza: Dare ai fenomeni una spiegazione scientifica (Ricordare e applicare alla
situazione problematica la conoscenza scientifica utile per risolverla).
Conoscenze della scienza (organizzatori concettuali): Proprietà (e grandezze) variabili e
invarianti.
4) Risposta corretta: opzione b) con corredata spiegazione che consideri la granulometria
decrescente dei granelli e, di conseguenza, degli spazi d’aria tra di essi (cioè la porosità,
che può essere paragonata alle maglie dei setacci) sempre più piccoli. La ghiaia trattiene le
particelle di dimensioni maggiori lasciando passare le altre. La sabbia trattiene quelle un po’
più piccole e i limo quelle ancora più piccole.
1 punto
Competenza: Dare ai fenomeni una spiegazione scientifica (Riconoscere le interazioni
e le correlazioni tra sistemi e diverse parti dei sistemi, individuando per ognuno le
caratteristiche più importanti ).
Conoscenze della scienza (organizzatori concettuali): Proprietà (e grandezze) variabili e
invarianti.
5) Risposta corretta: opzione c).
1 punto
Competenza: Dare ai fenomeni una spiegazione scientifica (Offrire ipotesi esplicative
anche per fenomeni che non sono stati oggetto di studio ma che possono essere spiegati
attraverso le conoscenze già acquisite).
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Conoscenze della scienza (organizzatori concettuali): Interazioni, relazioni e correlazioni tra
sistemi e tra parti di un sistema.
6) Risposta corretta: Darwin intendeva dire che i lombrichi scavano gallerie in cui circola aria e
acqua e decompongono i resti organici in sostanze inorganiche.
1 punto
Competenza: Dare ai fenomeni una spiegazione scientifica (offrire ipotesi esplicative
anche per fenomeni che non sono stati oggetto di studio ma che possono essere spiegati
attraverso le conoscenze già acquisite).
Conoscenze della scienza (organizzatori concettuali): Caratteristiche e evoluzione
temporale dei sistemi in gioco, viventi e non viventi).
7) Risposta corretta esaustiva: opzione c) corredata di un’altra prova sensata (possibili prove:
decantazione in acqua con separazione delle diverse granulometrie; setacciatura;
sensazione al tatto manipolandola tra due polpastrelli, ecc.).
2 punti
Risposta corretta parziale: solo l’opzione c).
1 punto
Competenza: Comprendere la maniera scientifica di indagare (Proporre modi di
esplorare scientificamente un problema dato).
Conoscenze sulla scienza (metodi e percorsi): Comprendere l’importanza delle
schematizzazioni, modelli e formalizzazioni logiche dei fenomeni indagati, e saperle
applicarle a fenomeni semplici e a situazioni di vita quotidiana.
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8) Risposta corretta:
Processi che causano la
desertificazione
Disboscamento (1)
Riscaldamento globale (2)
Concause indirette
1, 2 o
entrambi?
Richiesta di terre coltivabili e pascoli
1
Cambiamento climatico naturale
2
Produzione di legname
1
Aumento emissioni di diossido di
carbonio
2
Espansione aree urbane
1e2
Riduzione assorbimento del diossido di
carbonio da parte delle piante
1
1 punto
Competenza: Interpretare i dati scientifici (Identificare in testi che riguardano argomenti
scientifici quali siano i presupposti, le prove raccolte e la logica del ragionamento).
Conoscenze della scienza (organizzatori concettuali): Interazioni, relazioni e correlazioni tra
sistemi e tra parti di un sistema.
9) Risposta corretta:
Vero
Contenere l’espansione delle aree urbane
X
Ridurre le emissioni di anidride carbonica
X
Falso
Aumentare i terreni adibiti a pascolo
X
Convertire i boschi all’agricoltura biologica
X
Favorire lo sviluppo e l’espansione delle foreste
X
Proteggere il terreno con la vegetazione
X
1 punto
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Competenza: Interpretare i dati scientifici (Identificare in testi che riguardano argomenti
scientifici quali siano i presupposti, le prove raccolte e la logica del ragionamento).
Conoscenze della scienza (organizzatori concettuali): Gli organizzatori concettuali
(interazioni, relazioni e correlazioni tra sistemi e tra parti di un sistema).
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Questo materiale è stato realizzato nel 2014 da INDIRE con i fondi del Progetto PON
Educazione Scientifica, codice B-10-FSE-2010-4, cofinanziato dal Fondo Sociale Europeo.
La grafica, i testi, le immagini e ogni altra informazione disponibile in qualunque formato sono
utilizzabili a fini didattici e scientifici, purché non a scopo di lucro e sono protetti ai sensi della
normativa in tema di opere dell’ingegno (legge 22 aprile 1941, n. 633).
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