Il ciclo dell`acqua - Liceo "Tito Lucrezio Caro"

IL CICLO DELL'ACQUA
Il ciclo dell’acqua indica quella serie di processi attraverso i quali parte dell’acqua passa dal mare
all’atmosfera, raggiunge i continenti sotto forma di precipitazioni e ritorna nuovamente al mare.
Questo complesso sistema è alimentato dall’energia solare.
L’acqua evapora dalla superficie degli oceani e forma le nubi; le nubi si spostano verso i continenti
e danno luogo alle precipitazioni (pioggia o neve); circa il 64% delle acque cadute sulle terre
emerse viene temporaneamente trattenuto dalla vegetazione e dal suolo finché torna in atmosfera
grazie ai processi di evaporazione e traspirazione.
Il 25% scorre sulla superficie del suolo alimentando corsi d’acqua e raggiungendo così in breve
tempo il mare.
Il rimanente 11% si infiltra tra le rocce del sottosuolo e va ad alimentare le falde idriche.
Quest’acqua si muove molto lentamente e una parte affiora nelle sorgenti, che alimentano a loro
volta i corsi d’acqua.
Se consideriamo i 300.000 chilometri quadrati di superficie dell’Italia vediamo che le precipitazioni
corrispondono, in media, a un metro cubo all’anno per ogni metro quadrato di superficie cioè,
complessivamente, a 300 miliardi di metri cubi all’anno.
Dell’acqua che cade sul nostro territorio una parte va perduta per evaporazione e dispersa nel
sottosuolo, una parte si raccoglie nelle falde idriche sotterranee e una parte alimenta i fiumi
I PASSAGGI DI STATO
La materia forma ogni elemento dell'universo.
La materia ha delle caratteristiche fisiche, che riguardano la sua forma, il suo colore e la sua densità.
I tre principali stati della materia sono: solido, liquido e gassoso.
L'acqua, sotto forma di ghiaccio, si trova allo stato solido.
Ma se scaldo dei cubetti di ghiaccio in un tegamino, essi si trasformano velocemente in acqua
liquida
Se continuo a scaldare, l'acqua evapora sotto forma di gas.
L'acqua assume una forma diversa, ma in realtà le sue molecole sono sempre le stesse.
I cambiamenti di stato della materia sono quindi una trasformazione del suo aspetto fisico, ma non
delle sue caratteristiche molecolari.
L'acqua è l'unico elemento della natura che si trova in tutti e tre i principali stati della materia
.
Esperimenti per capire le trasformazioni dell’acqua
L’evaporazione ( scuola infanzia)
W LE POZZANGHERE
Conosci la pozzanghere?
D.: mi piaceva quando giocavo con l'acqua nella pozzanghera, perchè è divertente.
R.: quando ci saltavamo dentro con i piedi facevamo tutte le goccioline, era divertente anche con le
mani.
A.: era più divertente con i piedi!
N.: era divertente fare gli schizzi con i piedi.
M.: con le mani facevamo i pasticci.
S.: ti ricordi quella volta che era piovuto? Di sotto c'era una pozzanghera incredibile, per andarci sì
che ci volevano gli stivali!
M.: era una pozzanghera come una piscina.
F.: dentro c'erano i pesciolini?
S.: te ce l'hai l'ombrello? Me lo dai? Sei mio amico?
N.: se dopo viene il temporale ci vuole proprio l'ombrello e gli stivaletti. I miei sono blu.
C..: io porto l'ombrello quando piove che vengo a scuola con la bicicletta.
I.: ma se vai con la bici ti bagno tutta, anche la tua mamma si bagna.
S.: io faccio un disegno con la pioggia e il temporale, tutto nero
E allora noi sfidiamo la pioggia con stivaletti di gomma
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Dopo un temporale, quando smette di piovere, usciamo all’aperto e segniamo con un gessetto il
contorno di una pozzanghera
Torniamo più tardi ad osservare la pozzanghera e segniamo di nuovo con il gesso il suo contorno
Ripetiamo l’operazione finché la pozzanghera non è completamente prosciugata
Asciughiamo i fazzoletti
COSA OCCORRE
Due fazzoletti dello stesso tessuto, acqua.
COME PROCEDERE
Immergiamo nell'acqua i due fazzoletti.
Li strizziamo bene e li appendiamo fuori dalla finestra, avendo l'accortezza di stenderne uno al sole e uno all'ombra.
Il fazzoletto al sole si asciuga velocemente. Il fazzoletto all'ombra rimane molto più umido, ma se c'è vento la
differenza è minore. Infatti, anche la presenza del vento aiuta l'evaporazione.
L’evaporazione (scuola primaria)
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Dopo un temporale, quando smette di piovere, usciamo all’aperto e segniamo con un gessetto il
contorno di una pozzanghera
Scriviamo al suo fianco l’ora dell’osservazione
Torniamo più tardi ad osservare la pozzanghera e segniamo di nuovo con il gesso il suo contorno
annotando di nuovo l’orario
Ripetiamo l’operazione finché la pozzanghera non è completamente prosciugata
COSA OCCORRE
Un piatto, un bicchiere, acqua.
COME PROCEDERE
Riempiamo con la stessa quantità di acqua un bicchiere e un piatto di plastica della mensa.
Segniamo con un pennarello il livello dell'acqua nei due recipienti e li mettiamo sul davanzale della finestra.
Se non è troppo freddo e c'è il sole dopo un giorno si nota già un abbassamento del livello nei due recipienti.
Dopo due o tre giorni il piatto è asciutto, mentre nel bicchiere c'è ancora circa metà dell'acqua.
OSSERVAZIONE : succede che nel piatto l'evaporazione è più veloce.
La condensazione
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Riempiamo per metà un bicchiere con dell’acqua
Copriamolo con uno strato di pellicola trasparente per alimenti ed esponiamolo al sole
Il giorno dopo torniamo ad osservarlo: cosa sono le goccioline che si vedono sulla pellicola? Il sole
ha un’energia incredibile!
Mettiamo a bollire dell’acqua
Prendiamo un mestolo o un coperchio ed esponiamolo al vapore: cosa accade al vapore appena
incontra la superficie fredda del metallo?
L’evaporazione (scuola media)
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Dopo un temporale, quando smette di piovere, usciamo all’aperto e segniamo con un gessetto il
contorno di una pozzanghera
Scriviamo al suo fianco l’ora dell’osservazione e la temperatura dell’aria in quel momento
Torniamo più tardi ad osservare la pozzanghera e segniamo di nuovo con il gesso il suo contorno
annotando di nuovo l’orario e la temperatura
Ripetiamo l’operazione finché la pozzanghera non è completamente prosciugata
Come varia la velocità di evaporazione dell’acqua rispetto alla temperatura esterna? Se siamo in un
periodo di scarse precipitazioni la pozzanghera possiamo crearla rovesciando un catino d’acqua.
COSA OCCORRE
Un piatto, un bicchiere, acqua.
COME PROCEDERE
Riempiamo con la stessa quantità di acqua un bicchiere e un piatto di plastica della mensa.
Segniamo con un pennarello il livello dell'acqua nei due recipienti e li mettiamo sul davanzale della finestra.
Se non è troppo freddo e c'è il sole dopo un giorno si nota già un abbassamento del livello nei due recipienti.
Dopo due o tre giorni il piatto è asciutto, mentre nel bicchiere c'è ancora circa metà dell'acqua.
PROBLEMATIZZAZIONE: perché ho questo diverso comportamento?
SOLUZIONE: Questo avviene perchè nel piatto la superficie esposta è maggiore e quindi l'evaporazione è più veloce.
I TRE STATI DELL'ACQUA
Cosa occorre
Ghiaccio, becher, termometro, vetrino, fornellino.
Come procedere
Mettiamo qualche cubetto di ghiaccio nel becher, misurando con il termometro la sua temperatura. Se misuriamo con un
termometro la temperatura, essa dovrebbe essere inferiore a 0°. Mettiamo il becher sul fornellino per sciogliere il
ghiaccio. Se controlliamo la temperatura, notiamo che essa rimane minore di 0° fino a quando tutto il ghiaccio non si è
sciolto. Questo passaggio di stato si chiama fusione.
Togliamo il termometro e chiudiamo il becher con un coperchio di vetro: sul coperchio si formano delle gocce, perché
l’acqua evaporando viene a contatto con il copero più freddo. Il passaggio del vapore allo stato liquido si chiama
condensazione.
Se si misura la temperatura dell'acqua, si può facilmente rilevare che ’evaporazione avviene anche a temperature minori
di 100°C.
Quando l’acqua inizia a bollire si può misurare la sua temperatura, che ovviamente sarà vicina ai 100°C; la temperatura
dell’acqua non aumenterà Si può concludere che:
- DANDO CALORE si ottengono la fusione e l'evaporazione
- TOGLIENDO CALORE si ottengono la condensazione e la solidificazione
L’evaporazione (scuola superiore biennio)
Ripensando alle proprie esperienze:
Come varia la velocità di evaporazione dell’acqua rispetto alla temperatura esterna?
Cosa succede alle molecole d’acqua quando cominciano a scaldarsi?
A cosa serve l’energia termica?
Spiega in dettaglio il fenomeno di evaporazione.
Per effetto del calore le molecole si scaldano e cominciano a muoversi freneticamente accumulando tanta
energia da riuscire a spezzare i legami che le tenevano unite allo stato liquido e disperdersi nell’aria. Questo
processo si chiama EVAPORAZIONE
Sfrutto il fenomeno per ottenere il sale attraverso l'evaporazione
COSA OCCORRE
Acqua di mare, un pentolino, una piastra elettrica.
COME PROCEDERE
Facciamo bollire dell'acqua di mare in un pentolino, dopo una ventina di minuti l'acqua è tutta evaporata e sul fondo
sono rimasti i sali, che possono essere osservati con la lente d'ingrandimento.
Questo è il principio utilizzato dalle saline
I TRE STATI DELL'ACQUA
Cosa occorre
Ghiaccio, becher, termometro, vetrino, fornellino.
Come procedere
Mettiamo qualche cubetto di ghiaccio nel becher, misurando con il termometro la sua temperatura. Se misuriamo con un
termometro la temperatura, essa dovrebbe essere inferiore a 0°. Mettiamo il becher sul fornellino per sciogliere il
ghiaccio. Se controlliamo la temperatura, notiamo che essa rimane minore di 0° fino a quando tutto il ghiaccio non si è
sciolto. Questo accade perchè tutta l’energia termica è utilizzata per far sciogliere il ghiaccio. Questo passaggio di stato
si chiama fusione.
Togliamo il termometro e chiudiamo il becher con un coperchio di vetro: sul coperchio si formano delle gocce, perché
l’acqua evaporando viene a contatto con il copero più freddo. Il passaggio del vapore allo stato liquido si chiama
condensazione.
Se si misura la temperatura dell'acqua, si può facilmente rilevare che ’evaporazione avviene anche a temperature minori
di 100°C.
Quando l’acqua inizia a bollire si può misurare la sua temperatura, che ovviamente sarà vicina ai 100°C; la temperatura
dell’acqua non aumenterà, perché tutta l’energia termica sarà utilizzata per far evaporare l’acqua.
Si può concludere che:
- DANDO CALORE si ottengono la fusione e l'evaporazione
- TOGLIENDO CALORE si ottengono la condensazione e la solidificazione
Altri fenomeni legati al ciclo dell’acqua
Facciamo le nuvole
La camera a nebbia
Cosa occorre
Un vaso di vetro a bocca larga, un guanto di gomma, acqua e fiammiferi.
Come procedere
Vi sareste mai immaginati di poter far apparire e scomparire una nuvola in un barattolo? Non solo è
possibile ma è anche facile e divertente!
Versate un po’ d’acqua calda in un vaso di vetro, in modo da coprirne appena il fondo;
introducetevi un guanto, con le dita in giù, e appendetelo stendendo la sua estremità aperta intorno
alla bocca del recipiente. Lasciate così per alcune ore.
Infilate la mano nel guanto e tiratela velocemente verso l’esterno, senza danneggiare la tenuta della
chiusura.
Poi togliete in parte il guanto, fate cadere nel vaso un fiammifero acceso (è la presenza delle
particelle di fumo che favorisce il processo di condensazione) e rimettete il guanto al posto di
prima.
Tirate ancora una volta verso l’esterno: si formerà la nebbia.
Ora provate a lasciare andare il guanto, la nebbia sparirà.