Iniziativa realizzata con il contributo della Regione Toscana nell ambito del progetto Rete Scuole LSS A bottega di Invenzioni
a cqua...vapore a cqueo...a cqua
Obiettivi del curricolo: 1-Conoscere oggetti, materiali e trasformazioni a - Individuare, nell osservazione di esperienze concrete, alcuni concetti scientifici quali: dimensioni spaziali, peso, peso specifico, forza, movimento, pressione, temperatura e calore. b - Riconoscere regolarità nei fenomeni f - Osservare e schematizzare alcuni passaggi di stato 2-Ossevare e sperimentare sul campo b - Osservare le caratteristiche dell acqua e il suo ruolo nell ambiente 3- Conoscere l uomo, i viventi e l ambiente c - Proseguire l osservazione e l interpretazione delle trasformazioni ambientali, ivi comprese quelle globali, in particolare quelle conseguenti all azione modificatrice dell uomo.
Collocazione del percorso nel curricolo verticale L attuazione di questo percorso vede coinvolte più discipline come: Italiano - produzione di testi descrittivi - ampliamento del patrimonio lessicale attraverso la conoscenza di parole specifiche del linguaggio scientifico. Ed. Immagine: - Utilizzo del linguaggio visivo attraverso l osservazione di situazioni scientifiche e loro rappresentazione per mezzo di immagini rappresentative attraverso il disegno. Matematica: - Misurare la temperatura attraverso i gradi centigradi. - Interpretare una situazione osservata attraverso la rappresentazione di un grafico lineare.
Approccio metodologico Metodologia laboratoriale, dove si cerca di organizzare l esperienza degli alunni in modo da giungere ad un significato condiviso, con l uso della narrazione critica delle attività svolte. La prima fase è quella dell esecuzione dell esperimento. La seconda fase è quella della verbalizzazione scritta individuale. La terza fase è quella della discussione collettiva. La quarta fase è quella dell affinamento della conoscenza che si traduce nella revisione della parte scritta: si corregge, si rivedono le proprie posizioni riscrivendo le frasi in modo aderente alle nuove acquisizioni. Nella quinta fase l insegnante alla fine dell attività porta ad una conclusione condivisa, e utilizzando tutto il materiale prodotto fa una sintesi scritta che viene fotocopiata e incollata sul quaderno.
Il percorso è stato sviluppato in aula e per effettuarlo sono serviti quattro mesi. Si lavora con la cattedra al centro della stanza e gli alunni in cerchio per offrire ad ognuno una buona visuale e poter osservare meglio le attività svolte.
Dall acqua al vapore acqueo Per capire cos è il vapore acqueo siamo partiti dal riscaldamento dell acqua, abbiamo osservato le varie trasformazioni fino ad arrivare alla sua scomparsa e quindi alla concettualizzazione del diverso stato in cui si trasforma.
Materiale occorrente: Fornellino brocca di vetro o becker 100 cl di acqua distillata
Abbiamo osservato in classe il riscaldamento dell acqua ecco cosa hanno scritto i bambini:.dopo una decina di minuti l acqua ha iniziato a fare delle piccole bollicine nel fondale del becker, poi le bollicine si sono alzate verso la superficie dell acqua, l acqua stava iniziando a bollire.dopo un po nel becker si è formata una nebbia e l acqua ha cominciato a vaporizzarsi, poi ha cominciato a bollire. Sulle pareti del becker colavano gocce d acqua della nebbia, e dall apertura è uscito il fumo..abbiamo acceso il fornellino abbiamo aspettato dieci minuti e poi è successo che nell acqua venivano tante bollicine poi il becker si era appannato e dalla cima usciva un po di fumo
Dopo altri cinque minuti nella superficie dell acqua si sono formate bolle sempre più grosse che si agitavano velocemente. Dai quaderni. Dopo mezz ora l acqua si è abbassata e ha continuato a fare le bolle. Dopo trenta minuti la nebbia era quasi del tutto scomparsa e ho visto che il livello dell acqua si è abbassato. Dopo mezz ora c è stato un cambiamento: l acqua si è abbassata. dopo mezz ora l acqua è diminuita, non c era quasi più e mi sono accorta che l appannatura è diventata acqua Infine l acqua vaporizzandosi si è abbassata, quindi si è consumata.
Dopo la lettura di tutte le riflessioni con discussione collettiva è stato chiesto ai bambini di definire l ebollizione dell acqua.
Definiamo l ebollizione dell acqua L ebollizione è una fase del riscaldamento dell acqua è quindi quel fenomeno che si verifica ad un certo punto del riscaldamento dell acqua e che è caratterizzato dalla contemporanea presenza dei seguenti aspetti: 1. Formazione di una grande quantità di bolle all interno dell acqua, che salgono verso l alto; 2. Emissione di fumo dalla superficie dell acqua; 3. Agitazione violenta della superficie dell acqua; 4. Diminuzione dell acqua.
Abbiamo cercato di rispondere alle domande: CHE COS E IL FUMO? DI CHE COSA E FATTO IL FUMO? Per poter osservare bene questo fenomeno abbiamo utilizzato un distillatore che è fatto nel seguente modo:
COMMENTI DEI BAMBINI Nella fase precedente i bambini nelle loro descrizioni hanno utilizzato vari termini: fumo, bollicine, gocce d acqua, nebbia, vaporizzazione, appannato. Ci siamo però concentrati sull approfondimento della parola fumo perché è stata utilizzata da un grande numero di bambini.
Abbiamo acceso il fornellino e messo sopra il becker con 30cc di acqua distillata, abbiamo fatto riscaldare l acqua finché non è iniziata l ebollizione ecco cosa è successo: Un solo bambino ha arricchito spontaneamente il proprio disegno con didascalie di spiegazione delle varie fasi.
.l acqua del becker sul fornellino è diminuita, mentre quella nel bicchiere è aumentata. IL FUMO DIVENTA ACQUA!.l acqua del becker è finita, è diventata fumo che grazie all acqua fredda è ridiventato acqua DAI QUADERNI:.quando la maestra chiude il becker, non si vede più nulla, l acqua si è trasformata in vapore acqueo che passando nel cilindro si raffredda e ridiventa acqua che vediamo nel bicchierino.l acqua fredda che entra nel cilindro grande di vetro, raffredda il fumo che passa nel cilindro di vetro più piccolo e IL FUMO RAFFREDDANDOSI DIVENTA ACQUA..abbiamo visto che dentro il distillatore prima usciva il fumo, poi dopo che l acqua fredda lo ha raffreddato il fumo usciva sotto forma di acqua e finiva nel bicchierino
La concettualizzazione di vapore acqueo è stato un passaggio molto difficile infatti, solo un bambino ha esplicitato che la parola fumo è stata utilizzata come sinonimo di vapore acqueo
Ma allora come definireste il fumo? IL FUMO E UNA SPECIE DI ACQUA PIU LEGGERA DI QUELLA LIQUIDA ED E FORMATO DA MICROSCOPICHE GOCCIOLINE D ACQUA INVISIBILI
Allora possiamo dire che l acqua si trasforma più volte fino a tornare liquida? (Conclusione collettiva) Si, l acqua prima si riscalda, poi bolle, poi diventa vapore acqueo ed è trasparente, poi ritorna di nuovo acqua liquida. DEFINIZIONE SCIENTIFICA Ecco come si può riassumere attraverso uno schema tutto ciò che avete detto: EBOLLIZIONE ACQUA VAPORE ACQUEO CONDENSAZIONE LA TRASFORMAZIONE DEL VAPORE ACQUEO IN ACQUA PER RAFFREDDAMENTO PRENDE IL NOME DI CONDENSAZIONE.
Poiché nelle esperienze precedenti è stata utilizzata più volte l acqua distillata e i bambini avevano liberamente definito l acqua distillata come acqua pulita ho ritenuto opportuno concettualizzare questa affermazione. Durante questo lavoro sono riemerse conoscenze pregresse relative a miscugli e soluzioni
CONFRONTIAMO ACQUA DISTILLATA E ACQUA DEL RUBINETTO OCCORRENTE: ABBIAMO FATTO BOLLIRE ENTRAMBE LE ACQUE, QUELLA DEL RUBINETTO NEL BECKER GRANDE, QUELLA DISTILLATA NEL BECKER PICCOLO
Dai quaderni... Abbiamo visto di nuovo il riscaldamento dell acqua, quindi l ebollizione e poi l evaporazione. Dopo 10 minuti ecco cosa è successo
OSSERVO.. E.. DESCRIVO Dai quaderni dei bambini Dopo 10 minuti l acqua distillata era finita e rimaneva soltanto l acqua del rubinetto nel becker grande Alla fine anche l acqua del becker grande è sparita, ma il fondo del becker grande era tutto bianco mentre il fondo di quello piccolo era pulito
Dai quaderni ACQUA DEL RUBINETTO Nel becker grande c è rimasta una specie di crosta. Quello strato bianco secondo me è cloro. Quello strato bianco secondo me è calcare e fa male, mentre l acqua distillata è tutta pulita. ACQUA DISTILLATA Il fondo del becker grande era sporco perché il vapore acqueo alla fine si è seccato formando una crosta..secondo me l acqua del rubinetto è più sporca, mentre quella distillata è più trasparente e quindi più pulita. L ACQUA DEL RUBINETTO CONTIENE DELLE PARTICELLE SOLIDE ANCHE SE NOI NON LE VEDIAMO
A questo punto del percorso i ragazzi hanno visitato l acquedotto di Firenze, hanno capito che l acqua prima di arrivare alle nostre case per essere bevuta deve subire una serie di passaggi e disinfezioni. I bambini durante la discussione collettiva hanno messo in evidenza che molti di loro non bevono l acqua del rubinetto ma quella minerale (delle bottiglie). Nascono così le seguenti domande: Che differenza c è fra l acqua del rubinetto e quella minerale? Le acque minerali sono tutte uguali?
Dopo aver visitato l acquedotto abbiamo capito che l acqua del rubinetto è: Potabile Viene resa potabile grazie all aggiunta di ozono e cloro che si uniscono alle particelle che si trovano già nell acqua; l acqua raccoglie queste particelle durante il suo percorso. Sono residui di varie rocce e si chiamano sali minerali.
In base alle tue conoscenze, che differenza c è fra l acqua del rubinetto e l acqua minerale? Dai quaderni l acqua del rubinetto arriva all acquedotto dal fiume Arno invece quella in bottiglia arriva dalle sorgenti sotterranee e viene messa subito nelle bottiglie.
In cosa si somigliano l acqua del rubinetto e l acqua delle bottiglie? tutte e due hanno il calcare perché l acqua delle bottiglie passa dal fiume e prende il calcare, quella del rubinetto inquinandosi prende il calcare. L acqua delle bottiglie ha i Sali minerali che prende dalle rocce, l acqua del rubinetto ha i Sali minerali che prende dalla terra Tutte e due hanno i sali minerali si somigliano perché una arriva dal fiume e l altra dalla sorgente. Tutte e due vengono da un fiume Tutte e due contengono Sali minerali, sono potabili, limpide e inodori
LE ACQUE MINERALI SONO TUTTE UGUALI? Dopo aver osservato e confrontato le etichette di quattro acque oligominerali abbiamo capito che le acque minerali non sono tutte uguali ecco come vengono classificate. DESCRIZIONE SCIENTIFICA: Minimamente mineralizzate: con un contenuto di sali minerali inferiore a 50 milligrammi per litro; sono acque "leggere" che favoriscono la diuresi fanno fare cioè tanta pipì. Oligominerali: hanno un contenuto di sali minerali compreso tra i 50 e i 500 milligrammi per litro. Derivano il loro nome dal greco Oligos=Pochi. Quindi oligominerale significa con pochi sali. Minerali: il residuo fisso è superiore ai 500 e inferiore ai 1000 milligrammi (1 g) per litro. Contengono una percentuale rilevante di sali minerali. Sono le acque più dotate di sapore dovuto ai sali disciolti. Ricche di sali minerali: il residuo fisso è di oltre 1500 milligrammi per litro. Sono acque curative molto ricche di sali, devono essere bevute a scopo curativo e su consiglio medico. Si trovano in farmacia.
Che cos è il residuo fisso? Permette di capire quali e quanti elementi sono presenti nell acqua, quindi quali e quanti sali minerali sono contenuti in un litro di acqua. Sull etichetta le loro concentrazioni sono indicate in milligrammi/litro. Che cos è la durezza dell acqua? Dipende dalla quantità di sali minerali presenti nell acqua e soprattutto il calcio.
Verifichiamo se le nostre conclusioni sono corrette Acqua San Benedetto Dopo che l acqua è evaporata, è rimasto uno spesso strato bianco sul fondo del becker. Acqua Sant Anna Dopo che l acqua è evaporata, è rimasto uno strato così sottile sul fondo del becker che è quasi invisibile.
ABBIAMO PRESO DUE BECKER D ACQUA LI ABBIAMO RIEMPITI FINO A100cc E NE ABBIAMO MESSO UNO SUL TERMOSIFONE (foto 1) E UNO SULLA CATTEDRA (foto 2). DOPO CINQUE GIORNI ABBIAMO OSSERVATO CHE QUELLO SUL RADIATORE ERA VUOTO (foto 3) MENTRE IN QUELLO SULLA CATTEDRA L ACQUA ERA DIMINUITA MA NON DI MOLTO ( foto 4). Foto 1 Foto 3 Foto 2 Foto 4
Perché l acqua vicina ad una fonte di calore evapora prima? Evaporerà anche l acqua del bicchiere sulla cattedra? Perché il caldo la fa evaporare Sparirà anche quella sulla cattedra ma ci metterà più tempo Perché il calore del termosifone riscalda il recipiente e la fa evaporare più velocemente Vicino ad una fonte di calore l acqua è sparita prima perché è evaporata Secondo me si, perché l aria comunque è calda ci metterà solo più tempo Secondo me no perché non viene riscaldata
L acqua evapora anche se non bolle
A questo punto vogliamo scoprire a quanti gradi bolle l acqua, ma prima di effettuare l esperimento è necessario verificare quale consapevolezza hanno i bambini degli effetti del calore sugli oggetti. Oggi sulla piastra elettrica, abbiamo riscaldato un cucchiaino di metallo e poi abbiamo fatto bollire ed evaporare l acqua ecco cosa è successo: SUCCEDE CHE DOPO 30 SECONDI IL CUCCHIAINO E CALDO MA SI RIESCE A TOCCARLO DOPO UN MINUTO IL CUCCHIAINO BRUCIA QUINDI NON LO POSSO PIU TENERE IN MANO SE SI ASPETTANO CINQUE MINUTI IL CUCCHIAINO SI RAFFREDDA DOPO 5 MINUTI IL CUCCHIAINO BRUCIA COSI TANTO CHE NON SI PUO TOCCARE L ACQUA DURANTE IL RISCALDAMENTO, ATTRAVERSO LE VARIE FASI, ARRIVA ALL EBOLLIZIONE FINO AD EVAPORARE, DIMINUIRE E FINIRE.
CONCLUSIONE COLLETTIVA CHE DIFFERENZE NOTI FRA IL RISCALDAMENTO DEL CUCCHIAINO E IL RISCALDAMENTO DELL ACQUA? Dopo aver ascoltato le osservazioni di tutta la classe si conclude che : IL CUCCHIAINO DURANTE IL RISCALDAMENTO NON SI TRASFORMA MENTRE L ACQUA DURANTE IL RISCALDAMENTO ARRIVA AL EBOLLIZIONE, EVAPORA E DIMINUISCE FINO A SCOMPARIRE. DI CHE COSA SONO FATTE LE BOLLE CHE SI VEDONO DURANTE L EBOLLIZIONE? Tutti i bambini dopo una discussione collettiva concordano che: Sono fatte di vapore acqueo ovvero di minuscole particelle di acqua invisibili che diventano leggere e si disperdono nell aria.
MISURIAMO LA TEMPERATURA DELL ACQUA Con quale strumento si misura? Con il termometro a immersione Com è fatto? Osserviamolo: C è una scala numerica che va da -30 a 0 e da 0 a 110 Questi numeri quando si scrivono e si leggono hanno accanto C che significa grado centigrado ed è l unità di misura per misurare la temperatura
Abbiamo fatto bollire entrambe le acque e abbiamo registrato ad intervalli di tempo regolare la temperatura poi abbiamo costruito un grafico lineare
Quando l acqua dopo circa sei minuti ha raggiunto l ebollizione ed una temperatura di 105 C, è stata fatta ai bambini la seguente domanda: COSA SUCCEDE SECONDO VOI SE LASCIO BOLLIRE L ACQUA ANCORA PER ALCUNI MINUTI E POI IMMERGO DI NUOVO IL TERMOMETRO?
ACQUA DISTILLATA TEMPO TEMPERATURA Dopo 30 secondi 25 C Dopo 60 secondi (un minuto) 35 C Dopo 90 secondi ( un minuto e mezzo) 45 C Dopo 120 secondi ( due minuti) 55 C Dopo 150 secondi ( due minuti e mezzo ) 65 C Dopo 180 secondi ( tre minuti) 75 C Dopo 360 secondi (sei minuti) 105 C ACQUA DEL RUBINETTO TEMPO TEMPERATURA Dopo 30 secondi 30 C Dopo 60 secondi (un minuto) 40 C Dopo 90 secondi ( un minuto e mezzo) 50 C Dopo 120 secondi ( due minuti) 60 C Dopo 150 secondi ( due minuti e mezzo ) 70 C Dopo 180 secondi ( tre minuti) 75 C Dopo 360 secondi (sei minuti) 105 C
Conclusione riassuntiva dell insegnante: Abbiamo portato l acqua all ebollizione ed ha impiegato circa 6 minuti per arrivare a questa fase, poi abbiamo immerso il termometro e la temperatura ha raggiunto i 105 C, abbiamo ripetuto questa operazione dopo 7 e dopo 8 minuti, abbiamo visto che il termometro misura sempre 105 C. IL TERMOMETRO NON SCOPPIA MA AD UN CERTO PUNTO LA TEMPERATURA SI FERMA E RIMANE LA STESSA Abbiamo osservato anche che l aumento della temperatura è di circa 10 C ogni 30 secondi, il grafico sale in modo graduale fino a sei minuti arrivando a 105 poi si ferma e la linea rimane alla stessa temperatura. DOPO CHE LA TEMPERATURA HA RAGGIUNTO I 105 C E RIMASTA COSTANTE
A conclusione del nostro percorso, ho chiesto ai bambini se anche in natura si trova il fenomeno dell evaporazione.
RIFLETTENDO SU TUTTO QUELLO CHE ABBIAMO FATTO, SECONDO TE, SI RITROVANO IN NATURA I FENOMENI CHE ABBIAMO STUDIATO? Secondo me ritroviamo molti fenomeni simili a quelli studiati, per esempio l evaporazione grazie al calore del sole...i miscugli, quando l acqua arriva con la pioggia nel terreno e si mescola con la terra, infine il ghiaccio si forma quando la temperatura è molto fredda D A I Q U A D E R N I Si, secondo me ritroviamo il raffreddamento quando l acqua entra in contatto con temperature piu basse della sua, quando invece l acqua dei mari viene a contatto con una temperatura più alta della sua, abbiamo il riscaldamento e quindi l evaporazione.. Il sole riscalda il mare, l acqua evapora e va in cielo e si forma la nuvola, quando la nuvola è piena di vapore acqueo si strizza e piove
il fatto che l acqua si trasforma in vapore acqueo, succede anche in natura, il sole riscalda l acqua che evapora e forma le nuvole; l acqua anche in natura si condensa, quando si formano le nuvole e poi cade la pioggia. Si, secondo me si possono ritrovare in natura, per esempio il sole riscalda l acqua che poi diventa vapore acqueo e poi evapora e diventa nuvole poi piove e ritorna in terra e sicché è un ciclo.
Esiste una quantità fissa di acqua sul nostro pianeta. Essa si muove continuamente nell'ambiente. Questo processo si chiama ciclo dell'acqua. Vediamo come funziona. Cominciamo dal riscaldamento: il sole scalda la superficie dell'acqua. La fase successiva è l evaporazione: l acqua riscaldata dal sole evapora. L'evaporazione converte l'acqua del suolo e degli oceani in vapore acqueo, che sale nell'atmosfera. La fase successiva è quella della condensazione. Il vapore acqueo si raffredda e si condensa, formando le nuvole. Le nuvole continuano ad ingrossarsi, fino a quando la quantità d'acqua cresce tanto che cade sulla terra. Questo è il fenomeno delle precipitazioni. A seconda della temperatura, l'acqua cade sotto forma di pioggia, di neve o di grandine. L'acqua che cade sulla terra forma i fiumi (deflusso superficiale) o finisce nel suolo (infiltrazioni). Questa acqua sotterranea alimenta le falde acquifere, i laghi e i fiumi. Da queste sorgenti deriva l'acqua che beviamo e che utilizziamo per tante cose, come ad esempio coltivare la terra. L'uomo costruisce cisterne, laghi artificiali, depositi per avere abbastanza riserve di acqua. Il ciclo ricomincia di nuovo con l'evaporazione.
Verifiche: 1 ) Orali 2) A domanda aperta: L evaporazione dell acqua: 1) Come mai l acqua non c è più? 2)In che cosa si è trasformata? 3)L acqua che è sparita dov è andata? 4)Come mai l acqua vicino ad una fonte di calore è sparita prima?
3) A scelta multipla: 4) A inserimento di parole: QUANDO AVVIENE L EVAPORAZIONE? QUANDO INIZIA A PIOVERE QUANDO L ACQUA SI TRASFORMA IN VAPORE ACQUEO QUANDO SMETTE DI PIOVERE QUANDO C E TROPPA ACQUA QUANDO AVVIENE LA CONDENSAZIONE? QUANDO SI FORMA IL VAPORE QUANDO IL VAPORE SI RAFFREDDA E SI UNISCONO LE GOCCIOLINE DI VAPORE QUANDO IL VAPORE SALE IN CIELO QUANDO IL VAPORE SI GHIACCIA SI PARLA DI PRECIPITAZIONI QUANDO: SI RIEMPIE UN BICCHIERE D ACQUA PIOVE UN ANIMALE BEVE LE PIANTE SUCCHIANO DAL TERRENO QUALE TRA QUESTI NON E UN TIPO DI PRECIPITAZIONE? LA GRANDINE LA PIOGGIA LA NEVE PRECIPITARE IN UN BURRONE Cominciamo dall'evaporazione: il sole scalda la superficie dell'acqua ed essa L'evaporazione converte l'acqua del suolo e degli oceani in vapore acqueo, che sale nell'atmosfera. La fase successiva è quella della Il vapore acqueo si raffredda e si condensa, formando le nuvole. Le nuvole continuano ad ingrossarsi, fino a quando la quantità d'acqua cresce tanto che cade sulla terra. Questo è il fenomeno delle A seconda della temperatura, l'acqua cade sotto forma di pioggia, di neve o di grandine. L'acqua che cade sulla terra penetra nel suolo. Questa acqua alimenta le falde acquifere, i laghi e i fiumi. Da queste sorgenti deriva l'acqua che e che utilizziamo per tante cose, come ad esempio coltivare la terra. L'uomo costruisce cisterne, laghi artificiali, depositi per avere abbastanza di acqua. Il ciclo ricomincia di nuovo con l'evaporazione. C'è molta acqua sulla terra, ma non tutta è Quindi è importante conservare l'acqua potabile e non sprecarla. RISERVE CONDENSAZIONE BEVIAMO EVAPORA POTABILE PRECIPITAZIONI SOTTERRANEA