I sensi e l acqua. Siamo sicuri che l acqua è: incolore? insapore? prende la forma del recipiente?

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1 Dipartimento di scienze umane per la Formazione Corso di Laurea in Scienze dell Educazione ACQUA E GRANULARI A cura di Monica Onida e Enrica Giordano Corso di Osservazioni Scientifiche di Base Terza parte

2 I sensi e l acqua Siamo sicuri che l acqua è: incolore? insapore? prende la forma del recipiente? Ins: L acqua che forma ha? Fulvio (4 anni): Tutta sparpagliata

3 Alcuni brani tratti dall articolo Formazione scientifica di E. Giordano per il giornale Cooperazione Educativa n del Movimento di cooperazione educativa MCE Possibile che gli adulti sappiano elencare dell.acquasolo le proprietàche non ha? e le cose che si dicono e si fanno ripetere ai bambini sono coerenti tra loro e con i fatti? se in una pagina del sussidiario l acqua èinsapore perchèin un altra c èl acqua dolce e l acqua salata? Perchèper il vetro, ad esempio quello alla finestra, si usa l aggettivo trasparente e per l acqua si usa incolore? Siamo sicuri che l acqua non ha forma propria? e quando èa forma di goccia? Prof: Ma davvero l acqua prende la forma del recipiente? Proviamo a guardare attentamente e a cercare le parole per descrivere quello che si vede. Ad esempio prendiamo una bottiglia dalla forma arzigogolata e la riempiamo d acqua per metàcirca, oppure prendiamo una vaschetta trasparente a base rettangolare, mettiamo poca acqua sul fondo, poi incliniamo la vaschetta. Prof: posso ancora dire che l acqua ha preso la forma del recipiente? Studente : sì, ma non di tutto il recipiente. Prof: e di quale parte del recipiente.? Studente: fino dove arriva. Prof: e come faràl acqua a sapere fin dove deve arrivare? Com èla forma dell acqua, dove l acqua finisce e comincia l aria (la superficie libera dell acqua)? se ad esempio inclino la bottiglia o la vaschetta cosa succede all acqua? la superficie si inclina anche lei?. Studente:è dritta Prof: ma dritta come? cosa vuol dire qui dritta? come facciamo a vedere se si inclina o no?

4 Per rendersi conto che la superficie libera dell acqua ferma è sempre orizzontale bisogna aiutare la percezione, insegnare a guardare bene, prendendo dei riferimenti esterni al contenitore, ad esempio osservando com èla superficie libera del liquido rispetto al piano del banco o del pavimento. Se èimportante partire dall esperienza quotidiana èaltrettanto importante che l insegnante guidi all osservazione attenta, arricchisca l esperienza, stimoli la ricerca sistematica di.cosa cambia e cosa resta costante. (costanti e variabili), di concetti generali, di regole e di modelli interpretativi. Per capire i liquidi conviene confrontare il comportamento dell acqua con quello di altri materiali ad esempio di granulari sempre piùfini (ceci, miglio, farina gialla, farina bianca) e con solidi amorfi (pongo, plastilina, silly putty). Si possono usare parole semplici per esprimere osservazioni e interpretazioni: l acqua, quando època, sembra difendersi dall ambiente intorno e si raggomitola su se stessa (in linguaggio scientifico assume una forma sferica o quasi, la forma che, a paritàdi volume, espone all esterno la minima superficie); quando ètanta e viene versata, a differenza della farina e degli altri granulari, non fa mucchi, si spande finchépuò, arrivando fino alle pareti del contenitore. L acqua ferma non riesce a stare in salita, la sua superficie libera può essere solo orizzontale.

5 Forma

6 La forma delle gocce

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8 Fare gocce Contagocce, pipette, siringhe, Cannucce Dita L acqua attira l acqua, piùgocce vicine si attraggono e formano chiazze dalla forma irregolare, con contorno arrotondato e mobile, che mantiene una forte coesione.

9 L acqua non fa mucchi Spesso si dice che l acqua non ha forma, prende la forma del recipiente. Questa però èla conseguenza di una proprietà fondamentale dell acqua (e in generale dei liquidi) che a Terra, per effetto della gravità, scorre, non riesce a stare in salita o in discesa, si spande finchètrova le pareti del recipiente e quindi sale ad occuparlo via via. La superficie dell acqua a contato con l aria, la superficie libera, se l acqua èferma si dispone sempre su un piano orizzontale, perpendicolare alla forza di gravità, ovvero alla direzione verticale.

10 Non si può afferrare, solo contenere o farsi bagnare: pellicola aderente all oggetto per forze di adesione Non si riesce a comprimere: liquido fortemente coeso Quando scorre fa un flusso che rimane unito e continuo Forze di coesione dovute ai legami tra le molecole polari (per questo l acqua è fortemente coesa e strutturata) e forze di adesione, dovute a legami con altre sostanze (solo con quelle polari) per la polarità delle molecole Le forze di adesione permettono all acqua di attaccarsi ad altri materiali, bagnandoli e anche di tenere attaccati due o più materiali ;

11 Si può fare un buco nell acqua? SOFFIARE VORTICI BOLLE Sono tutti buchi temporanei, l acqua non lascia buchi!

12 Bolle e schiume In acqua, soffiando Schiuma marina Latte montato a schiuma nel cappuccino Bolle di sapone Per la ricetta per fare bolle di sapone ed esperienze varie su bolle e lamine saponose guardare sul sito del Museo della Scienza e Tecnologia di Milano il lavoro di tesi in fisica di Rosangela Mapelli esperienze_bolle/

13 Bolle di sapone

14 Fenomeni d acqua Dal punto di vista dell acqua: bagna/non bagna Scioglie/non scioglie Si mescola con.. Sostiene e fa galleggiare Dal punto di vista degli oggetti: Si bagnano-siinzuppano/non si bagnano Si sciolgono/non si sciolgono Si mescolano con Stanno/tornano a galla; vanno a fondo

15 Bagnare, inzuppare Strizzare, asciugare Le mani bagnate Un fazzoletto inzuppato Una pozzanghera sul pavimento La spugna per lavare i piatti.. Dove va a finire l acqua quando si asciugano?

16 Cosa fa in interazione coi materiali della terra (ghiaia, sabbia e argilla)? Materiali che assorbono e trattengono (argilla), materiali che assorbono ma una volta saturi, lasciano passare l acqua (sabbia), materiali che lasciano solo passare (ghiaia) L acqua va a occupare gli spazi di aria tra i granelli dei materiali. Se questi sono grossi la Forza di gravità non permette all acqua di rimanere nello spazio, altrimenti rimane (grazie sempre alle forze di adesione e coesione): terreni permeabili e impermeabili. L acqua segue sempre la massima pendenza aggirando gli ostacoli: percorsi sinuosi. Può risalire per capillarità se gli spazi sono piccoli.

17 Si mescola con Impastare Farina bianca, farina gialla, miglio, lenticchie, sabbia, farine alimentari varie, argilla, ecc. Manipolate a secco e poi aggiungendo gradualmente piccole quantità d acqua per sperimentare, altre ai diversi materiali attraverso i sensi, le diverse consistenze, duttilità, densità, fluidità, appiccicosità, malleabilità, forme, ecc. Trasformazioni di materia e di proprietà della materia, reversibili o irreversibili.

18 Dare forme a piacere conquali materiali? Quali quantitàdi acqua e di farina? Cosa succede quando asciuga? Possiamo riottenere i componenti iniziali?

19 Travasi: Cosa cambia e cosa rimane uguale? La conservazione della quantità (volume e peso) Ma cosa succede alla superficie? Plastilina in varie forme; cubetti disposti in diverse costruzioni di cui contare le facce.

20 Miscugli. Cosa osservo in un miscuglio di diverso? Posso separare nuovamente i componenti? Come?

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22 .e soluzioni Cosa osservo in una soluzione di diverso? Posso separare nuovamente i componenti? Come?

23 Miscugli e soluzioni Alcuni materiali si sciolgono (l acqua separa le sue parti che si legano chimicamente con le molecole di acqua) e formano soluzioni (soluto-solvente) in cui non posso distinguere ad occhio i diversi componenti. La reazione non èimmediatamente reversibile, per separare le parti devo far evaporare l acqua: cristallizzazione soluto (variabili di spazio e tempo). Altri materiali si mischiano solo fisicamente ma le parti rimangono separate (le vedo distintamente o vedo l acqua torbida che lentamente torna limpida) e col tempo si separano (es. in base a peso specifico). L acqua fa da separatore delle particelle. Questi sono i miscugli.

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25 Carta velina e zucchero, due soluzioni scenografiche! L osservazione del modo in cui si sciolgono può far nascere delle idee sulla struttura microscopica dell acqua: non c èaria ma forse ci sono degli spazi che possono ospitare le particelle di soluto che si scioglie? Forse le particelle d acqua sono in continuo movimento anche se non le vediamo? Per questo il colore e lo zucchero si distribuiscono piano piano in tutta la colonna d acqua anche se non mescoliamo. L acqua èfatta da particelle (molecole) tenute insieme da legami chimici molto forti ma tra una molecola e l altra c è dello spazio vuoto. Le parti sono in continuo movimento anche se non vediamo l acqua muoversi. Le gocce, da quelle piccolissime della condensazione, a quelle sempre più grandi, ci fanno capire che l acqua è separabile in parti sempre più piccole Tutti i materiali sono fatti di molecole (cosìèla materia), ma essi possono presentarsi in natura in pezzi separati che posso contare (es: fagioli, lenticchie, ghiaia ) o come un materiale continuo, non immediatamente discretizzabile.

26 Galleggiare/ affondare Concordiamo un significato condiviso per il verbo galleggiare : Un corpo che immerso completamente in un liquido torna a galla, quando si ferma sta a galla (galleggia) Può capitare però che un corpo, che appoggiato sulla superficie di un liquido sta a galla, immerso nel liquido vada a fondo. Per ora studiamo la prima categoria di oggetti, poi torneremo sulla seconda. Cerchiamo una regola generale che ci permetta di stabilire (senza eseguire l esperimento) se l oggetto immerso in acqua (o altro liquido) torneràa galla o affonderà.

27 La spinta di Archimede Un corpo immerso nell acqua riceve una spinta dal basso verso l alto pari al peso dell acqua che starebbe al posto dell oggetto (tecnicamente: peso del volume d acqua corrispondente alla parte immersa dell oggetto) Da una parte di una bilancina porre l oggetto e dall altra un volume d acqua uguale (raccolto per traboccamento), se l acqua pesa di piùl oggetto galleggia, se l acqua pesa meno l oggetto affonda. In particolare si noteràche se un oggetto fatto tutto di un unico materiale galleggia, lo fanno anche pezzi diversi di quello stesso materiale. I liquidi galleggiano su altri liquidi stando tutti sopra la superficie di separazione.

28 Ma allora come mai le barche galleggiano?

29 COME CAMBIANO LE PROPRIETÀ DELL ACQUA MISCHIANDOLA CON ALTRI MATERIALI Acqua che sale per minore densità - per minore concentrazione in Sali disciolti - per maggiore temperatura

30 Acqua che scende per maggiore densità: - per maggiore concentrazione in Sali - per minore temperatura

31 Acqua e Bacinelle di acqua trasparenti, se possibile ad altezza-bambino e visibili anche da sotto Le mani nell acqua (accarezzarla, prenderla a schiaffi, spruzzi, schizzi, gocce..) Il bagno o la piscina Travasi L acqua bagna! L acqua attacca!

32 Interazioni Attivitàdi interazione con altri materiali: impasti e polpette (granulari) assorbimenti e infiltrazioni (granulari e materiali permeabili e impermeabili) sperimentiamo il galleggiamento miscugli e soluzioni (con granulari, polveri alimentari e con altri liquidi)

33 I materiali per giocare con l acqua Bicchiere trasparente Un rotolo di scottex 4-5 Vaschette usa/getta per macedonia trasparenti 4-5 cucchiai usa e getta Tappi sughero + tappi della birra + tappi dell acqua minerale Pezzi di legno Pezzi di candele Palloncini gonfiabili Sassi + pietra pomice Sale (in un barattolo ben chiuso) Olio (in un barattolo ben chiuso) Alcool (in un barattolo ben chiuso) Inchiostro Contagocce Sabbia (in un barattolo ben chiuso) Pongo Spago Gesso Pezzo di stoffa Pezzo di carta assorbente o scottex Carta velina colorata Cannucce Spugna Graffette Spilli Tutto quello che ti viene in mente e che vorresti buttare in acqua: pezzi di corteccia, foglie, palline, biglie, conchiglie, mollette,.