Aquí hi ha ciència

Docent 

Sílvia Vilà Roura

Centre educatiu

INS Frederic Martí Carreras

Any de presentació a Ciència entre tots

2022

Llistat de material necessari

• 2 Vas de precipitat de 500 ml

• Nevera portàtil, congelador o glaçons

• 2 Vasos de iogurt Danone

• Placa calefactora

• Colorants alimentaris (mínim 2 de diferents)

• Cartolines plastificades

• 2  provetes

• Vareta de vidre

• Safata

   

Com ho fem?

- La primera part de l’experiència consisteix en refredar 200 ml d’aigua posant glaçons o posant-la al congelador 2 o 3 hores.
- A continuació, escalfem 200 ml d’aigua en un vas de precipitat en una placa calefactora durant 10 – 15 minuts.
- Introduïm els 200 ml d’aigua freda en una proveta i els 200 ml d’aigua calenta en una altra proveta diferent.
- Tot seguit, afegim un parell de gotes de colorant (vermell) a la proveta que conté aigua calenta i dos gotes d’un altre colorant diferent (blau) a la proveta que conté aigua freda i observem com es difon el colorant.
- Finalment acabem de barrejar el colorant amb una vareta de vidre.

- La segona part de l’experiència la portarem a terme dins d’una safata. Consisteix en omplir dos gots fins a vessar un amb aigua freda (color blau) i l’altre amb aigua calenta (color vermell).
- Tot seguit col·loquem una cartolina plastificada sobre el got d’aigua calenta, el girem i el posem sobre el got d’aigua freda.
- A poc a poc traiem la cartolina de manera que queden en contacte els dos gots amb aigua i observem què passa.
- Repetim l’experiència anterior però col·locant l’aigua freda a dalt i la calenta a baix i observem què passa.

Què observem?

- Inicialment comparem com el colorant es difon en aigua calenta i en aigua freda. Es pot veure que en aigua calenta el colorant es difon molt més ràpid que en aigua freda. Aquest fet s’explica gràcies a la teoria cineticomolecular. Al incrementar la temperatura les partícules de l’aigua es mouen a més velocitat i això provoca que el colorant es difongui més ràpidament.
- Per altra banda, quan afegim colorant en aigua freda aquest no es difon tan ràpid ja que les partícules de l’aigua es mouen a menys velocitat.

- Quan col·loquem un vas girat que conté aigua calenta sobre un vas amb aigua freda podem veure com no es barregen. Aquest fet és provocat per la diferent densitat de l’aigua freda i calenta. La densitat de l’aigua líquida és molt estable i varia poc amb la temperatura i pressió. No obstant això, en general, a mesura que augmentem la temperatura d’una substància la seva densitat disminueix. Quasi totes les substàncies es dilaten quan s’escalfen i quan es refreden es contrauen. L’aigua calenta té menys densitat que l’aigua freda és per aquest motiu que quan la col·loquem a dalt no es barreja amb l’aigua freda que és més densa (es queda a la part inferior).
- No obstant això, quan col·loquem un vas que conté aigua freda girat sobre un vas amb aigua calenta podem veure com si que es barregen. L’aigua freda que està situada a dalt tendeix a baixar ja que té una densitat major que l’aigua calenta que presenta una densitat més baixa i en conseqüència es desplaça cap amunt.

- L’aigua es caracteritza perquè és un fluid amb un comportament anòmal. Gràcies a aquestes anomalies s’ha convertit en una substància bàsica per la vida. L’aigua és una substància que es comporta de manera anòmala a temperatures molt baixes. L’aigua es contrau fins els 4 ºC però si es refreda més comença a expandir-se. Les molècules del gel augmenten les distàncies i es disposen en estructures geomètriques hexagonals.

Paraules clau

Aigua, densitat, difusió

Grau de dificultat

Fàcil

Durada de l'experiència

10 minuts

La podem reproduir utilitzant materials casolans/quotidians i no perillosos?

Sí

Bibliografia o webs relacionades

Kesselring, T. A., Franzese, G., Buldyrev, S. V., Herrmann, H. J., & Stanley, H. E. (2012). Nanoscale dynamics of phase flipping in water near its hypothesized liquid-liquid critical point. Scientific reports, 2(1), 1-6.

Stokely, K., Mazza, M. G., Stanley, H. E., & Franzese, G. (2010). Effect of hydrogen bond cooperativity on the behavior of water. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(4), 1301-1306.

Recerca en Acció. (27 de juliol de 2016). La densitat de l'aigua calenta i freda. Recuperat el gener de 2021 de: https://www.recercaenaccio.cat/ra-experimenta/experimenta/la-densitat-de-laigua-calenta-i-freda/?msclkid=3397e92fbb7111ec90f47308e4cabf13