Libretto 1e

13 VERITA'SULL'ACQUA appunt, riflessioni ed esperienze sull'acqua ideate ed elaborate dalla classe 1^E

IC Morosini -S. Provolo A.S. 2015-2016

L’ACQUA L’acqua è una sostanza composta cioè formata da più tipi di atomi.

L’acqua viene identificata con il la formula H2O che significa che la sua molecola è composta da 2 atomi di idrogeno (H) ed 1 di ossigeno (O); siccome è formata da 3 atomi si può chiamare anche molecola triatomica.

La materia infatti , è costituita da particelle piccolissime, gli atomi, che a loro volta sono raggruppati in molecole.

Ogni molecola è formata da atomi che possono essere uguali (negli elementi) o diversi (nei composti) .

Le molecole d’ acqua sono piccolissime: è stato calcolato che, 3 grammi d’ acqua contengono un numero di molecole circa pari a 1 seguito da 23 zeri cioè 100000000000000000000000= 1023 .

ORGANICA OD INORGANICA? L’acqua può essere considerata contemporaneamente una sostanza sia organica che inorganica.

Il termine “sostanze organiche” deriva dal termine “organismo”, cioè essere vivente.

L’acqua contenuta nel corpo umano è quindi organica come tutte le sostanze che derivano da esseri viventi.

Ricordiamo che il nostro corpo è composto per circa il 65-70% di acqua.

Per sostanza inorganica si intende tutto ciò che non contiene carbonio.

L’acqua (H2O) è in questo caso considerabile anche una sostanza inorganica, intendendola come acqua marina, o costituente di fiumi, pioggia, vapore acqueo e ghiacciai.

L'ACQUA E' UN SOLVENTE Sappiamo che una soluzione è un miscuglio omogeneo di 2 o più sostanze; la sostanza presente in maggior quantità è detta solvente e quella presente in minor quantità è detta soluto.

L’acqua si comporta da solvente per molte sostanze; anche l'acqua che beviamo è in realtà una soluzione in cui i soluti sono sali minerali di calcio sodio ecc..Per verificare la solubilità delle sostanze in acqua abbiamo fatto un ESPERIMENTO:

MATERIALI: 2 provette,un becker, vetrino da orologio, pipette, agitatore, sale, olio di semi, IPOTESI: Verificare la solubilità di queste 2 sostanze in acqua.

DESCRIZIONE: Abbiamo utilizzato 2 provette, nella 1a c’era il sale, nella 2a olio di semi; a tutte e due abbiamo aggiunto dell’ acqua.

Abbiamo mescolato il contenuto di ogni provetta ottenendo una soluzione nella prima provetta mentre nella seconda le sostanze non si mescolavano (l'olio rimaneva in superficie).

CONCLUSIONI: Il sale è solubile in acqua invece l’ olio no.

Per permettere all'olio di sciogliersi in acqua abbiamo aggiunto un po' di detersivo che ha permesso alle parti di olio di mescolarsi all'acqua creando una EMULSIONE. In tale modo i detersivi ci consentono di eliminare le sostanze grasse che altrimenti rimarrebbero nei piatti o nei vestiti.

PROPRIETÀ DELL’ACQUA

L'acqua,come tutti i liquidi, gode del principio dei vasi comunicant per il quale un liquido versato in una serie di vasi tra loro comunicanti raggiunge sempre lo stesso livello indipendentemente dalla forma dei vasi stessi.

Per verificarlo abbiamo fatto il seguente ESPERIMENTO MATERIALI: apparecchio per i vasi comunicanti becher contenitore d’acqua colorante alimentare bastoncino di vetro DESCRIZIONE Abbiamo creato la soluzione mettendo mezzo cucchiaino di colorante blu nel becher, poi abbiamo aggiunto l’acqua e abbiamo mescolato il tutto con un bastoncino di vetro.

Successivamente abbiamo versato l’acqua colorata nei vasi comunicanti e abbiamo constatato che l’acqua arrivava allo stesso livello in tutti i vasi, anche se avevano forme diverse tra loro.

LA TORRE PIEZOMETRICA

La distribuzione dell’acqua negli edifici sfrutta proprio questo principio. L’acqua dell’acquedotto viene raccolta nella torre piezometrica, che è una cisterna posta in un punto elevato.

Attraverso un sistema di condutture, l’acqua viene portata negli edifici anche a piani molto alti. L’acqua salirà spontaneamente fino ai piani dello stesso livello della cisterna.

LA TENSIONE SUPERFICIALE La tensione superficiale è un fenomeno per cui le molecole di acqua che si trovano in superficie si attraggono l'una con l'altra e tutte insieme vengono attratte dalle molecole all'interno del liquido.

Questa forza che attira le molecole verso l'interno è detta tensione superficiale. La superficie dell'acqua è come una pellicola tesa ed elastica che può reggere corpi leggeri senza che affondino: ad esempio piccoli insetti, graffette o monetine.

La tensione superficiale è responsabile anche della forma quasi sferica delle gocce d'acqua.

La tensione si misura in N/m. La tensione superficiale dell'acqua a contatto con l'aria a 20°C è di 0,073 N/m.

Anche la superficie dei solidi ha tensioni superficiali, ma a causa della mancanza di mobilità della superficie, non è direttamente osservabile.

LA CAPILLARITA' La capillarità è un fenomeno di risalita di un liquido in tubi molto sottili del diametro di circa 1 mm, detti tubi capillari.

In due recipienti comunicanti tra loro un liquido sale alla stessa altezza secondo il principio dei vasi comunicanti. Tuttavia se uno dei recipienti è costituito da un tubo molto sottile, detto tubo capillare, allora tale principio non si verifica più e nel tubo sottile il liquido si porta ad una altezza più elevata rispetto al tubo di diametro maggiore. Per verificare questo fenomeno abbiamo fatto un ESPERIMENTO

Materiali: apparecchio per la capillarità colorante alimentare acqua becker Descrizione: Abbiamo versato dell'acqua nel becker ed aggiunto un colorante alimentare; abbiamo mescolato per ottenere una soluzione colorata.

Abbiamo quindi versato tale soluzione in uno dei tubicini dell'apparecchio di capillarità: abbiamo notato che l'acqua è salita maggiormente nel tubicino a diametro inferiore, confermando così il fenomeno della capillarità.

PERCHE' QUESTO SUCCEDE? La causa del fenomeno della capillarità è dovuta alle forze che le molecole d'acqua esercitano tra le particelle del liquido e le pareti del recipiente.

Esistono 2 tipi di forze: • FORZE DI COESIONE: forze che mantengono unite le molecole del liquido le une alle altre • FORZE DI ADESIONE: forze con cui le molecole del liquido aderiscono alla superficie di un materiale con cui vengono in contatto Le molecole d'acqua hanno una grande forza di adesione alle pareti del tubo capillare ed il liquido tende così a salire maggiormente quasi “aggrappandosi” alle pareti del capillare stesso.

Viceversa, se il tubicino non è capillare prevale la forza di coesione tra le molecole del liquido.

Esistono dei liquidi, come ad esempio il mercurio, dove le forze di coesione tra le particelle superano le forze di adesione tra le molecole del liquido ed il recipiente che le contiene.

In questo caso allora il livello del liquido tenderà a diminuire tanto minore sarà il diametro del capillare con un fenomeno di tipo opposto al precedente.

La capillarità quindi dipende dalla capacità di un liquido di “bagnare o non bagnare” le pareti del recipiente.

Il ciclo dell’acqua non ha nè un inizio nè una fine, possiamo quindi cominciare a descriverlo partendo per comodità dal mare.

Il sole attiva il ciclo dell’acqua riscaldando l’acqua del mare, una gran parte evapora nell’aria ma l’evaporazione può avvenire anche dalle acque dolci dei laghi e dei fiumi.

Una piccola parte dell’acqua nell’atmosfera proviene dalla sublimazione.

Le correnti d’aria sollevano il vapore in alto nell’atmosfera, dove la temperatura più bassa ne provoca la condensazione in goccioline microscopiche che formano le nuvole.

I venti trasportano le nubi in giro per il mondo e le particelle delle nubi si accrescono e poi cadono dal cielo come precipitazioni.

Qualche precipitazione cade sotto forma di neve che può accumularsi formando le calotte glaciali o ghiacciai.

Gran parte delle precipitazione cade in mare,mentre una quantità minore cade sulle terre emerse,formando ruscelli e fiumi che poi finiscono in mare ed il ciclo così ricomincia.

Le precipitazioni a volte si infiltrano nel terreno ed alimentano le falde acquifere che immagazzinano grandi quantità d’acqua.

I PASSAGGI DI STATO E L'ACQUA Sappiamo che il cambiamento di stato di una sostanza è il passaggio della sostanza stessa da uno stato di aggregazione ad un altro.

Anche l'acqua può passare da uno stato all'altro quando se ne provoca un aumento di temperatura in seguito a riscaldamento o quando se ne abbassa la temperatura con un raffreddamento.

FUSIONE E SOLIDIFICAZIONE dell'acqua: Il ghiaccio fonde a 0°C e l'acqua solidifica alla stessa temperatura.

EBOLLIZIONE ED EVAPORAZIONE dell'acqua: L'acqua evapora, trasformandosi in vapore dagli 0°C fino ai 100°C ma bolle solamente alla temperatura fissa di 100°C. CONDENSAZIONE dell'acqua: Il vapore torna allo stato liquido e si formano piccole gocce come ad esempio la rugiada o la pioggia.

SUBLIMAZIONE E BRINAMENTO dell'acqua: L'acqua sublima passando da ghiaccio a vapore e brina quando il vapore diventa ghiaccio. La neve è l'effetto di un brinamento in cui il vapore passa direttamente allo stato solido.

GLI AGENTI ATMOSFERICI Quando si parla di agenti atmosferici si intendono il vento, il calore del sole, un temporale ecc...

Noi parleremo solo di quelli riferiti all’ acqua

La pioggia è la più comune precipitazione atmosferica. Essa è dovuta alla condensazione del vapore per effetto della diminuzione di temperatura.

Le nuvole diventano più pesanti e le correnti d’ aria non le sostengono più facendo cadere goccioline d’acqua.

La neve è l’effetto di un brinamento dell’acqua che passa da vapore a ghiaccio. Si forma da minuscole particelle di vapore d’acqua che con la bassa temperatura (sotto zero) si cristallizzano creando fiocchi di neve. I fiocchi sono tutti diversi tra loro hanno in comune la forma esagonale.

La grandine è dovuta ad un processo di solidificazione delle gocce d’acqua che ricongelano. Questi aggregati di ghiaccio diventano troppo pesanti e cadono a terra con dimensioni anche di qualche centimetro.

La nebbia è invece formata da minuscole goccioline d’acqua o cristalli di ghiaccio sospesi in aria.

PERCHÉ IL GHIACCIO GALLEGGIA? In generale una sostanza allo stato solido è più densa della stessa sostanza allo stato liquido. Le particelle che costituiscono la sostanza sono più vicine e ben ordinate nel solido; quando il solido fonde, le particelle si allontanano fra di loro e occupano un volume maggiore. In altre parole, se si trovano nello stesso recipiente la sostanza liquida e la sostanza solida, esse si dispongono con il solido al fondo e il liquido sopra di esso.

Per l’acqua avviene il contrario: il ghiaccio, che è acqua solida, galleggia sull’acqua liquida. Abbiamo visto tante volte i cubetti di ghiaccio galleggiare in una bibita fresca e la cosa ci sembra ovvia; si tratta però di un fatto eccezionale che trova la sua spiegazione nel fatto che le molecole di acqua si trovano ad essere più vicine quando sono allo stato liquido(a) rispetto a quello solido(b). Ciò fa si che il ghiaccio aumenti di volume rispetto ad una stessa quantità di acqua liquida.

Il ghiaccio ha non solo la proprietà di essere più leggero, a parità di volume, dell’acqua liquida, ma ha anche quella di essere un buon isolante termico: non fa cioè disperdere facilmente il calore. Gli” igloo”, le strane case degli eschimesi, riescono trattenere il calore.

Per la vita sulla terra è di enorme importanza il fatto che il ghiaccio sia un isolante termico e sia più leggero dell’acqua liquida.

Nell’ estremo nord e nell’ estremo sud del mondo, ad ogni stagione invernale la superficie delle acque gela, ricoprendosi di uno strato più o meno spesso di ghiaccio. Se il calore delle acque continuasse a disperdersi nell’aria, l’intera massa di fiumi e di laghi potrebbero diventare un unico blocco di ghiaccio, e altrettanto avverrebbe nei bracci di mare poco profondi: è evidente che in un blocco compatto di ghiaccio nessun pesce, granchio o polipetto potrebbero sopravvivere, ma il ghiaccio protegge la vita sotto di sé. Il ghiaccio galleggia sull’acqua e sotto la sua superficie la vita può quindi continuare!

L’ACQUA E LA TEMPERATURA L’acqua e la temperatura hanno un legame: la temperatura di fusione del ghiaccio e la temperatura di ebollizione dell’acqua sono state scelte per ideare la scala termometrica celsius o centgrada.

E' stato infatti dato il valore di 0 gradi centigradi alla temperatura di fusione del ghiaccio e quello di 100 gradi centigradi alla temperatura di ebollizione dell’acqua. Questo intervallo di temperatura è stato così diviso in 100 parti uguali, ciascuna detta grado centgrado.

Altre scale termometriche sono: La scala Kelvin o assoluta In essa non esistono valori negativi perchè lo zero di tale scala, detto zero assoluto, rappresenta la minima temperatura possibile al disotto della quale la materia cessa di vibrare.

0 K° = -273,15 C° 273,15 K° = 0 C° 373,15 K° = 100 C° La scala Fahrenheit (la più sensibile e precisa) suddivide in 180 parti l'intervallo di temperatura tra l'acqua che bolle e l'acqua che ghiaccia per cui abbiamo: 32 F° = 0 C°;

212 F° = 100 C°.

L'ACQUA ED IL CALORE Uno dei legami che unisce l'acqua al calore è la constatazione che una delle due unità di misura del calore trova la sua definizione utilizzando proprio l'acqua : LA CALORIA infatti è la quantità di calore necessaria per aumentare di 1 grado centigrado in grammo di acqua distillata.

La KILOCALORIA(Kcal) è un multiplo della caloria e corrisponde a 1000 calorie.

IL CALORE SPECIFICO Ogni sostanza possiede una propria capacità di assorbire e trattenere il calore.

Il calore specifico di una sostanza è infatti il calore necessario per aumentare di 1 grado centigrado la temperatura di un grammo di quella sostanza. Per aumentare di 1 grado C° la temperatura di un grammo di acqua occorre 1 caloria e tale valore è preso come riferimento per esprimere il calore specifico delle altre sostanze (vedi tabella)

Come si può notare l'acqua è una sostanza ad alto calore specifico e ciò ha una importante conseguenza sull'effetto che l'acqua esercita sul clima; infatti , in territori costieri o lacustri l'azione mitigatrice dell'acqua permette inverni più miti (l'acqua rilascia lentamente il calore accumulato nei mesi estivi) ed estati più fresche (l'acqua si riscalda più lentamente rispetto all'aria ed al suolo).

RISPARMIARE ACQUA? SI PUO'!

Come abbiamo capito, l'acqua è un bene davvero prezioso e ...non si deve sprecare.

In questa ultima pagina vogliamo dare qualche consiglio per evitare gli sprechi cominciando da azioni che facciamo quotdianamente.

1.

Scegliere la doccia invece della vasca per farsi il bagno. In media riempire la vasca consuma circa 4 volte la quantitĂ di acqua necessaria per una bella doccia!

2.

Quando ci laviamo i denti, chiudiamo l'acqua che apriremo solo nel risciacquo.

3.

Laviamo piatti, frutta e verdura in una bacinella. Useremo acqua corrente solo per il risciacquo.

4.

Riutilizziamo l'acqua adoperata per lavare il cibo per innaffiare le piante.

5.

Quando laviamo la barca o l'auto usiamo il secchio e la spugna .

Alcuni consigli vanno poi condivisi con i nostri familiari: 6. Effettuiamo lavaggi in lavatrice ed in lavastoviglie solo a pieno carico.

7. Applichiamo un riduttore di flusso ai rubinetti di casa; in questo modo l'acqua si miscela all'aria risparmiando circa il 30% dell'acqua usata.

8. Acquistiamo elettrodomestici di classe A+, progettati per ridurre il consumo di acqua ed energia.

9. Scegliamo uno sciacquone con lo scarico differenziato a doppio pulsante

10. Facciamo un controllo periodico delle perdite(un rubinetto che perde una goccia al secondo disperde in un anno circa 5000 litri!)

Una curiositĂ : lo sapevate che anche il cibo che arriva alla nostra tavola spreca acqua? Ecco di seguito una tabella comparativa in cui si deduce che un kilogrammo di carne bovina, per arrivare fino a noi ha richiesto un consumo di 15000 litri d'acqua.

Concludiamo allora con un consiglio alimentare: riducendo il consumo di carne e favorendo una alimentazione piĂš varia con verdura e frutta ai primi posti, non solo miglioriamo il nostro stato di salute ma risparmiamo anche acqua!