Tensione Superficiale Ecco alcuni semplici esperimenti sulla tensione superficiale

Tensione Superficiale

Ecco alcuni semplici esperimenti sulla tensione superficiale

1 – un ago di metallo può rimanere appoggiato sulla pelle dell’acqua

Materiale occorrente un ago

carta velina un bicchiere acqua

Procedimento

Porre sull'acqua l’ago orizzontalmente in modo da non bucare la pelle dell’acqua.

In alternativa si può usare una strisciolina di carta velina e sulla quale posizionare un ago.

Osservazioni

Piano piano, l'acqua bagnerà la strisciolina che finirà per affondare, mentre l'ago rimarrà alla superficie.

Adagiare un oggetto più pesante dell'acqua sulla pelle dell’acqua è possibile sfruttando la tensione superficiale.

Se l’ago viene appoggiato per la punta, la tensione viene rotta e affonda.

2 – L’effetto del sapone è quello di rompere la tensione superficiale Materiale occorrente:

un contagocce acqua

acqua e sapone

2 monete da 50 centesimi fazzoletti o tovaglioli

Procedimento:

Pulire le monete con acqua e asciugarle.

Mettere la prima moneta su un fazzoletto e (contandole) far cadere gocce d’acqua sulla moneta. Devono contare quante gocce hanno messo prima che l’acqua fuoriesca dalla moneta.

Eseguire lo stesso procedimenti con l’acqua saponata contando le gocce.

Disegnare un istogramma dei risultati dell’esperimento mettendo la media della classe.

2 – L’effetto del sapone rompere la tensione superficiale con il sapone Materiale occorrente

bacinella

detersivo per piatti borotalco

Procedimento:

Versare della polvere di borotalco in una bacinella d’acqua.

Versare poi qualche goccia di sapone nella bacinella.

Osservazioni: Dopo aver messo un po' di borotalco sulla superficie dell'acqua lo si osserva rimanere in sospensione. Aggiungendo poi una goccia di sapone sulla superficie dell'acqua si potrà osservare che il borotalco comincia ad affondare e, dopo qualche minuto è completamente scomparso dalla superficie dell'acqua.

Per spiegare il fenomeno osservato, chiediamoci perché il borotalco rimaneva "a galla" prima di mettere il sapone e richiamiamo il concetto di tensione superficiale. Se è la tensione superficiale a permettere al borotalco di non affondare, cosa succede quando aggiungiamo il sapone?

I saponi appartengono ad una classe di composti chiamati tensioattivi (agenti attivi in superficie), composti capaci di diminuire la tensione superficiale dell'acqua rendendo la "pelle" dell’acqua, in un certo senso, più "elastica".

Osserviamo come si dispongono le molecole di sapone sulla superficie dell’acqua:

Le molecole di sapone spingono le loro code idrofobe fuori dall’acqua (perché a loro non piace stare nell’acqua). Mentre le teste idrofile rimangono nell’acqua e separano le molecole d’acqua le une dalle altre.

Questo fa diminuire la tensione superficiale perché la distanza fra le molecole d’acqua aumenta.

Etimologia idro= acqua fobos= ha paura filos= caro, affine

3 – L’acqua ha una tensione superficiale diversa da altri liquidi

L’esperimento ci permetterà di vedere come diversi liquidi hanno diversa tensione superficiale.

Materiale occorrente acqua

alcol olio

Procedimento:

Depositiamo sulla cattedra una goccia d’acqua, una di olio e una di alcol.

Osservazioni:

Vedremo che il comportamento dei liquidi è molto diverso e che le gocce che si formano sono molto diverse.

L ’acqua è formata di tante

parti uguali

Materiale occorrente un bicchiere di acqua un contagocce

Procedimento

Distribuiamo (attraverso un conta gocce) diverse gocce di acqua sulla cattedra e chiediamo ai bambini di dirci come sia possibile che dall’acqua del bicchiere vengano diverse gocce separate fra di loro.

Annotiamo le risposte e quindi con la punta del contagocce riuniamo fra di loro le gocce a formare un’unica grande goccia.

Chiediamo come sia possibile questo e se riescono a vedere nella goccia grande traccia di quelle piccole che la compongono.

Come mai abbiamo potuto rompere e ricongiungere l’acqua?

Scopriremo che i bambini hanno in se l’idea del legame che intercorre fra le varie «parti» e che queste parti sono indistinguibili le une dalle altre.

Osservazioni

L’acqua tenderà, se costretta, a formare una goccia compatta. Lo stesso esperimento fatto con l’alcol (che ha legami molto più deboli) non avrà un comportamento analogo.

OSMOSI

1 – L’osmosi nella patata Materiale occorrente

una patata

un cucchiaio di zucchero un coltello

un cucchiaino acqua.

Procedimento

Taglia a metà una patata, appiattisci leggermente la parte curva in modo che le due metà stiano in piedi, scavale dall'altra parte in modo da formare due "tazzine" facendo attenzione a non forare il fondo ( vedi figura di fianco).

Metti acqua in una vaschetta (A), e versa dello zucchero nell’altra (B).

Osserva cosa accade e descrivi la differenza di comportamento tra la tazzina con acqua e quella con lo zucchero.

Osservazioni

Dopo poco tempo in A l'acqua è stata assorbita dalla patata mentre in B lo zucchero ha assorbito l’acqua della patata.

L'acqua della metà A è

"sparita" perché è stata assorbita dalla patata.

Le cellule della patata contengono una soluzione più concentrata rispetto all'acqua e l'acqua entra nelle cellule.

La cavità della patata B si è riempita di acqua. Lo zucchero messo nella cavità la rende concentrata rispetto al citoplasma delle cellule della patata e questo fa fuoriuscire l’acqua dalle cellule.

la cavità è ipotonica rispetto alle cellule

la cavità è ipertonica rispetto alle cellule

l’acqua entra nella patata

A B

2 – L’osmosi nell’uovo materiale occorrente:

un uovo un barattolo aceto

Procedimento

Dapprima occorre liberare la membrana semipermeabile che si trova sulla superficie interna del guscio dell'uovo, immergendo quest'ultimo in un barattolo di aceto; è sufficiente un barattolo di circa il doppio del volume dell'uovo (circa 60-70 ml) come un bicchiere da tavola mezzo pieno di aceto in cui si immerge l'uovo fino a ricoprirlo. Il guscio dell'uovo è costituito quasi interamente di carbonato di calcio insolubile che a contatto con l'acido acetico dell'aceto reagisce per dare acetato di calcio solubile liberando anidride carbonica secondo la reazione seguente:

CaCO₃ + 2CH₃COOH -> Ca²⁺ + 2CH₃COO^- + CO₂

Osservazioni

Durante questo processo si noterà la formazione di bollicine sulla superficie del guscio che dopo qualche ora formano una schiuma galleggiante.

Osservazioni

Dopo circa 24-40 ore il guscio dell'uovo è ridotto ad uno strato molto sottile (è ora una membrana semipermeabile). L'uovo è flessibile.

A contatto con la soluzione acqua e acido acetico (l’aceto), la membrana semipermeabile comincia a far fluire l’acqua (che è il solvente dell’acido acetico) dall'esterno all'interno dell'uovo in modo che la concentrazione esterna equilibri quella interna.

Dopo circa altre 24 ore si potrà constatare che il

volume dell'uovo è

visibilmente aumentato rispetto all'uovo di partenza o ad un altro uovo simile al primo, dimostrando l'effetto della pressione osmotica.

CAPILLARITA’

Vediamo come si aprono i fiori e come l’acqua sale attraverso lo xilema delle piante

1 – come si aprono i fiori?

Materiale occorrente:

fogli di carta colorata forbici

una bacinella con dell’acqua

Procedura

Ritagliare il foglio di carta colorato a forma di fiore. Poi, piegare uno alla volta verso l'interno i "petali" e appoggiare il fiore di carta chiuso

sull'acqua. Dopo poco tempo si osserva che il fiore sboccia.

Osservazioni

L'acqua penetra per capillarità nei piccoli spazi tra le fibre della carta e la gonfia: le piegature si distendono e fanno sbocciare il fiore.

Nei fiori accade qualcosa di simile: le cellule dei petali assorbono molta acqua, si gonfiano e questo fa aprire i petali.

2 – grazie alla capillarità l’acqua scorre all’interno del fusto

Materiale occorrente:

colorante per alimenti

una costa di sedano fresco una bacinella con dell’acqua

Procedura

Mettere acqua nel vasetto e aggiungere qualche goccia di colorante, mescolare e immergere la base del sedano nell’acqua colorata e attendere qualche ora.

Passato questo tempo, le foglie del sedano verranno ad essere variegate del colore del colorante.

Se tagliamo il fusto del sedano, vedremo che ci sono delle zone puntiformi colorate.

Osservazioni

Lì (attraverso i vasi dello xilema) l’acqua colorata è passata dal recipiente alle foglie colorandole.