Elena Gattiglio
Quando ho studiato la dinamica dell'atmosfera e delle correnti oceaniche ricordo che ho fatto fatica a comprendere che quando due masse d'aria, una calda e una fredda si incontrano il risultato non è una massa d'aria tiepida, bensì le due masse non si mescolano e una scivola sopra l'altra! Per questo avrei pensato ad un lavoro sull'atmosfera ed in particolare ad una semplice spiegazione della formazione di un fronte come incontro tra una massa d'aria calda e una fredda; lo stesso esperimento potrebbe essere utilizzato per spiegare il motivo per cui diverse masse d'acqua non si mescolano nelle correnti oceaniche.
Penserei di proporre l'esperimento alle classi terze in quanto i ragazzi dovrebbero già avere un'idea di cosa sono la pressione, la densità...
L'esperimento è molto semplice e si può svolgere anche in classe, senza necessità di andare nel laboratorio di scienze.
Obiettivo dell'esperimento
Capire che masse d'acqua (o analogamente d'aria) che sono diverse perché hanno diversa temperatura e/o densità quando si incontrano non si mescolano (se non su tempi lunghi) ma quella più leggera sale sopra e quella più pesante va sotto.
Capire che l'acqua (o l'aria) calda è più leggera di quella fredda.
Modalità di verifica del raggiungimento dell'obiettivo
L'esperimento che ho in mente è svolto dai ragazzi ed anche tutta la successiva discussione su analogie con le masse d'aria in atmosfera e con le correnti marine dovrebbe nascere principalmente dai ragazzi stessi. Quindi una prima modalità di verifica potrebbe essere direttamente l'andamento stesso della discussione. Ad esempio potrei proporre l'analogia con l'incontro tra le masse d'aria, proponendo un video in cui tale incontro è modellizzato e successivamente chiedere loro cosa si aspettano che accada quando due correnti oceaniche, una più calda e una più fredda, si incontrano.
Nel caso in cui l'esperimento venga svolto nel laboratorio di scienze solo una parte della classe svolgerebbe l'esperimento (nella scuola in cui svolgo il tirocinio il laboratorio viene fatto in gruppi a turno). Pertanto una modalità per capire se i ragazzi hanno capito potrebbe essere quella di far spiegare spiegare l'esperimento e cosa con questo si modellizza ai ragazzi che non erano in laboratorio.
Un'altra possibilità per vedere se hanno effettivamente acquisito la competenza relativa a questa esperienza potrebbe essere quella di proporre esperienze simili e, prima di svolgerle, chiedere loro cosa si aspettano che accada oppure, una volta svolte, chiedere loro di spiegare cosa è accaduto:
- si ripete lo stesso esperimento con acqua salata (più pesante) e dolce: in questo modo verifico che abbiano compreso che masse d'acqua differenti non si mescolano;
- si sovrappongono due barattoli, uno con acqua calda e uno con acqua fredda, e poi si toglie la separazione tra i due (come nel video riportato in fondo alla pagina). In questo modo posso verificare che abbiano acquisito il fatto che l'acqua più calda è più leggera di quella più fredda.
SVOLGIMENTO
Materiale occorrente:
Acqua calda e fredda
Colorante alimentare blu e rosso
Un contenitore trasparente con un setto divisorio.
Svolgimento:
1
Si versa nel contenitore dell'acqua a temperatura ambiente e si inserisce il setto divisorio.
2
Si aggiunge da un lato acqua calda (a cui è stato aggiunto colorante rosso per renderla riconoscibile) e dall'altro lato acqua fredda (con colorante blu).
3
Situazione con il setto inserito
4
A questo punto si toglie il setto divisorio...
5
...e si osserva che l'acqua fredda e quella calda non si mescolano
6
...ma quella fredda (blu) va sotto e quella calda (rossa) sopra.
7
8
...in due strati ben distinti.
1b
Per dimostrare che l'effetto è dovuto alla differenza di temperatura e non alla presenza del colorante si ripete lo stesso esperimento ma stavolta con acqua alla stessa temperatura.
2b
Togliendo il setto divisorio in questo caso si nota che il comportamento è diverso:
3b
L'acqua col colorante blu stavolta non va sotto quella col colorate rosso e anche dopo un paio di minuti la situazione rimane simile, tranne alcuni effetti di mescolamento all'interfaccia:
L'obiettivo dell'esperimento è quello di mostrare che masse d'acqua di temperatura diversa non si mescolano tra loro e che le masse di aria fredda si incuneano al di sotto delle masse di aria calda. Lo stesso fenomeno è presente nell'atmosfera e permette di spiegare il meccanismo che avviene al momento dell'incontro tra una massa d'aria calda e una fredda: quella calda "sale" sopra quella fredda ed è così che si formano i fronti (caldo e freddo); una delle conseguenze è la formazione di precipitazioni di carattere spesso temporalesco (argomento che potrebbe essere affrontato in una lezione successiva).
Per visualizzare la formazione dei fronti potrebbe essere utile vedere un video (quello sotto è simpatico e intuitivo, ma in inglese...)
Potrebbe essere interessante mostrare delle mappe meteo come quelle che si vedono in TV o sui giornali e vedere su di esse i fronti.
Lo stesso meccanismo (unito a differenze di salinità) spiega anche il motivo per cui le masse d'acqua delle correnti non si mescolano tra loro (ad esempio l'incontro tra la corrente del Golfo e quella del Labrador.... curiosità: a causa della forte differenza di temperatura superficiale presente all'incontro tra queste due correnti si formano molto spesso forti nebbie e si suppone che proprio queste nebbie siano state tra le cause della collisione del Titanic!).
Potrebbe essere utile anche un lavoro interdisciplinare con l'insegnante di geografia legando le correnti oceaniche ai climi presenti.
Video di riferimento:
Una possibile alternativa, o eventualmente un esperimento da utilizzare come verifica, potrebbe essere: