L’acqua è essenziale per la nostra vita

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Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011

Tema D – Capitolo 2 – L’acqua

1. L’acqua e la vita

2. Il ciclo dell’acqua

3. L’umidità relativa dell’aria

4. L’umidità dell’aria e i fenomeni atmosferici

5. La pressione nell’acqua

6. La tensione superficiale

7. La capillarità

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaL’acqua è essenziale per la nostra vita

Prima di nascere passiamo nove mesi immersi in un liquido a base d’acqua.

Anche il nostro corpo è fatto per lo più di acqua.

Non possiamo sopravvivere a lungo senza bere acqua.

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaL’idrosfera è l’insieme di tutte le acque e i ghiacci presenti sulla Terra

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Il ghiaccio galleggia sull’acqua: perché?

Normalmente le sostanze liquide, quando solidificano, diventano più dense.

L’acqua invece ha un comportamento speciale: quando diventa ghiaccio occupa più volume, e dunque la sua densità diminuisce.

Per questa ragione il ghiaccio galleggia sull’acqua,anziché andare a fondo.

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Il ghiaccio galleggia sull’acqua: è importante per la vita!

Grazie al fatto che il ghiaccio galleggia, lo strato superficiale di ghiaccio isola l’acqua sottostante, evitando che la sua temperatura scenda sotto zero.

Così, anche quando fa molto freddo, gli organismi acquatici non congelano.

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Il ciclo dell’acqua

precipitazionicondensazione

scorrimento superficiale e infiltrazioni

traspirazione

evaporazione

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaIl ciclo dell’acqua: una semplice esperienza per vederlo in azione

Coprite con la pellicola una teglia di vetro contenente un po’ d’acqua; poi lasciatela al sole o su un termosifone.

Parte dell’acqua evapora e si accumula come vapore acqueo sotto la pellicola.

Ora raffreddate il centro della pellicola mettendoci sopra un po’ di ghiaccio.

Si condenseranno gocce d’acqua che cadranno come pioggia.

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaL’aria può saturarsi di vapore acqueo

Riempite un recipiente graduato per un terzo con acqua bollente, poi ricopritelo in modo ermetico.

Si è raggiunto un equilibrio tra l’acqua e il vapore acqueo presente nell’aria: se una parte dell’acqua evapora, altrettanto vapore condensa e torna liquido.

Allora una parte dell’acqua evapora: il suo livello scende, poi si stabilizza.

L’aria imprigionata sopra l’acqua è diventata satura, cioè contiene la massima quantità di vapore acqueo che può contenere.

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaL’aria può saturarsi di vapore acqueo

Dunque c’è un limite massimoalla densità del vapore acqueo contenuto nell’aria.

Oltre quel limite, l’aria è saturae il vapore inizia a condensare.

Il valore del limite dipendedalla temperatura dell’aria.

Esempio: a 30 ºC l’aria diventa satura quando ogni metro cubo di aria contiene 32 g di vapore acqueo.

Quindi a 30 ºC la massima densità possibile del vapore acqueo è 32 g/m3.

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaL’umidità relativa dell’aria si esprime come valore percentuale: lo si ottiene dividendo la densità del vapore acqueo presente nell’aria per la sua densità massima possibile, che renderebbe l’aria satura.

densità del vapore acqueo nell’aria = 24 g/m3

valore massimo possibile a 30 ºC = 32 g/m3

umidità relativa = 75%il clima è molto umido e afoso

densità del vapore acqueo nell’aria = 10 g/m3

valore massimo possibile a 30 ºC = 32 g/m3

umidità relativa = 31%il clima è secco e gradevole

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaL’umidità dell’aria e i fenomeni atmosferici

L’aria fredda e secca tende a scendere: si formano aree di alta pressione chiamate anche anticicloni.

L’aria umida è meno densa dell’aria secca (pesa meno, a parità di volume).

L’aria calda e umida tende a salire: si formano aree di bassa pressione chiamate anche cicloni.

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaCome nascono le nubi e le precipitazioni?

L’aria calda e umida sale nell’atmosfera e si raffredda in alta quota: il vapore acqueo condensa in minuscole goccioline d’acqua, formando le nubi.

neve

pioggia

Se la temperatura continua a scendere, le goccioline si uniscono in gocce più grandi che cadono verso il suolo: è la pioggia.

Se le nubi si formano a quota elevata, il vapore acqueo forma cristalli di ghiaccio che cadono verso il suolo: è la neve.

evaporazione

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I diversi tipi di nubi

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaLa nebbia e la brina

Quando l’aria è molto umida e fredda, il vapore acqueo si condensa formando nubi anche al suolo: è la nebbia.

Nelle notti più fredde, con alta pressione, il vapore acqueo diventa direttamente solido, formando cristalli di ghiaccio: è la brina.

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaLa pressione nell’acqua

Sott’acqua la pressione aumenta con la profondità.

Lo dimostra l’esperienza della fotografia: l’acqua zampilla con più forza dal foro che si trova più in basso.

Vicino alla superficie dell’acqua la forza del getto è minore.

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaLa pressione nell’acqua

Bastano 10 metri d’acqua per generare una pressione uguale a quella dell’atmosfera.

Così a 10 metri di profondità la pressione è doppia rispetto a quella atmosferica.

A 20 metri di profondità la pressione diventa tripla di quella atmosferica; e così via.

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaIl principio dei vasi comunicanti

L’acqua versata in contenitori collegati tra loro scorre in modo tale da raggiungere nei vari recipienti lo stesso livello.

Si può avere un dislivello soltanto se si impedisce all’acqua di scorrere.

dislivello = differenza di pressione

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaLa tensione superficiale

Come gli insetti che camminano sull’acqua, anche una graffetta di metallo, se la si appoggia dolcemente sull’acqua, rimane a galla grazie alla tensione superficiale.

È come se sulla superficie dell’acqua ci fosse un’invisibile pellicola: a crearla sono le forze di coesione tra le molecole dell’acqua.

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La tensione superficiale

Anche le gocce d’acqua si formano grazie al fenomenodella tensione superficiale.

Alla superficie di separazione acqua-aria le forze di coesione tra le molecole dell’acqua danno origine a un «sacchetto» che racchiude la goccia.

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La tensione superficiale

La bottiglia non si svuota, anche se la garza è piena di buchi!

La tensione superficiale «chiude» i buchi tra i fili del tessuto: è come se la bottiglia avesse un tappo!

Se si tocca con un dito la garza bagnata, la tensione superficiale «si rompe» e un po’ d’acqua scorre via.

garza

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La capillarità

In un tubicino molto piccolo (sottile come un capello, cioè capillare) l’acqua sale a un livello maggiore rispetto all’acqua nel bicchiere.

Questo fenomeno, detto capillarità, è dovuto alle forze di adesione che attraggono le molecole dell’acqua verso quelle delle pareti del recipiente.

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La capillarità

Due vetrini uniti all’estremità di sinistrae distanziati da un po’ di plastilinaall’estremità di destra: si vede così che l’effetto della capillarità aumenta quando le pareti sono più vicine

Una zolletta di zucchero posata sul caffè in pochi secondi si imbeve tutta:il caffè risale nei pori per capillarità.

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Tema D – Capitolo 2 – L’acquaLa capillarità: un fenomeno importante per la vita!

Il suolo è molto poroso: così grazie alla capillarità l’acqua risale dal sottosuolo fino alle radici delle piante.

Le piante sfruttano la capillarità anche per far salire la linfa grezza lungo il fusto, dalle radici fino alle foglie.

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