Fira de la Ciència

Objectius

1. Entendre el concepte de tensió superficial.
2. Dur a la pràctica tres experiència sobre tensió superficial amb materials de la vida quotidiana

Nivell a qui s’adreça
Cicle inicial i cicle mitjà (3r i 4t de Primària)
Material

• Llet
• Colorant alimentari líquid (tres pots petits)
• Sabó antigrassa
• Un bol platejat o transparent
• Clips
• Ampolles d’aigua buides
• Aigua
• Oli
• Cera d’espelma
• Palets de gelat

Precaucions
Per a aquesta activitat s’ha d’avisar que els nens no beguin la llet.
No considerem que s’hagi de prendre cap altre mesura de protecció.
Com ho fem?
Primera activitat

Per a aquesta primera activitat necessitarem dues ampolles d’aigua buides. En una hi posarem primer aigua i després oli fins a omplir la meitat de l’ampolla. En l’altre, hi posarem aigua i oli fins a omplir la meitat de l’ampolla però com a novetat hi introduirem un got petit de sabó antigrassa.
L’objectiu d’aquesta activitat serà veure com es separen l’aigua i l’oli després d’agitar en un cas i en l’altre.

Segona activitat:

Per a la segona activitat, necessitarem un bol, llet, colorants alimentaris i sabó antigrassa.
El primer que farem serà posar la mesura d’un got de llet al bol. Quan tinguem això, li tirarem unes gotes del primer colorant, el vermell, i veurem què passa.
Un cop observat, li tirarem unes gotes de colorant groc, i observarem. Per últim, tirarem unes gotes de colorant blau, i observarem com s’hi disposen tots tres.
Una vegada tinguem tots els colorants disposats a la llet, hi tirarem quatre gotes de sabó antigrassa, gota a gota, fins a veure que tot es comença a moure.

Tercera activitat

I per últim, per a la tercera activitat necessitarem un bol, aigua, un clip, sabó antigrassa, cera d’espelma i un palet de gelat.
El que farem serà obrir el clip i fer-ne una forma d’espiral. Un cop tinguem això, el cubrirem una mica amb cera d’espelmes, que l’haurem extret prèviament.
Ara el que toca és posar l’espiral a l’aigua, i observarem què hi passa. Quan ja haguem observat com es comporta el clip, mullarem la punta del pal de gelat amb sabó antigrassa i tocarem la superfície de l’aigua al centre de l’espiral. Veurem què li passa al clip i seguirem fent el mateix procés de tocar la superfície al centre amb sabó uns cops més.

Què observem?
En aquest experiment podem observar l’efecte del sabó en tres situacions diferents.

• A la primera activitat, el que observarem serà com es separen l’aigua i l’oli, amb i sense la  presència de sabó.
• A la segona activitat el que veurem serà com afecta l’addició de sabó a una barreja de llet i colorants alimentaris. Observarem què els passa als colorants i com es mouen.
• A la tercera activitat, el que observarem serà com afecta el sabó al moviment d’un clip de filferro que estarà en un got d’aigua.

Els conceptes científics
En aquests experiments pretenem treballar el concepte de tensió superficial aplicat a tres activitats diferents on el protagonista i el que ens dóna el joc sempre és el sabó.
La idea bàsica és el concepte de tensió superficial, que és la propietat de l’aigua que fa que la capa superficial d’aquesta s’endureixi i es comporti com una pell ja que les mol.lècules s’atrauen entre sí i fan una tensió. Aquesta funció permet que obejctes i inclús animals puguin surar en l’aigua.
Ara aquí hi entren en joc els conceptes de liposoluble i hidrosoluble. Una substància hidrosoluble és soluble en aigua, i una substància liposoluble és soluble en greixos.
Per tant, a la primera activitat el que succeeix primerament és que l’oli i l’aigua no es dissolen al barrejar-ho. En canvi, quan hi tirem sabó, el que succeeix és que l’aigua i el sabó s’uneixen , i l’oli queda a la part de dalt del got.
A la segona activitat, el que succeeix és que tenim colorants barrejats amb llet. Per tant, les mol.lècules hidrosolubles dels colorants s’uniran a les mol.lècules hidrosolubles de la llet. Al tirar-hi sabó, les mol.lècules liosolubles d’aquest reaccionaran amb les mol.lècules liposolubles de la llet, ja que aquesta conté dels dos tipus de mol.lècules. És per això que els colorants comencen a moure’s ràpidament.
A la tercera activitat, el que passa és exactament el mateix. El sabó té mol.lècules liposolubles, i per tant trenca la tensió superficial de l’aigua, i fa que el clip es comenci a moure. Com que té forma d’espiral, s’observa aquest moviment.
Per saber-ne més…
Enllaç a un vídeo que mostra l’experiència detallada de l’experiment:

• http://www.youtube.com/watch?v=hNC9K9k0rsw

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona (UdG). FEP
Responsable
Climent Frigola
Alumnat
Marina Sanchez, Laura Soler, Gerard Teixidó, Miquel Vila, Míriam Vilavella i Adrià Mendoza

Objectius

1. Conèixer els canvis d’estat de l’aigua (de sòlid a líquid).
2. Pintar i dibuixar amb glaçons mentre es produeix un dels canvis d’estat.
3. Descobrir en quines situacions es produeix el canvi d’estat més ràpid i perquè.

Nivell a qui s’adreça
L’activitat està pensada per realitzar-la amb alumnes de cicle inicial.
Material

• Glaçons normals.
• Glaçons de colors (fets amb colorant alimentari).
• Draps.
• Paper d’alumini.
• Paper de diari ( per protegir la taula on treballarem).
• Sal .
• Gots o recipients transparents.
• Cartolines (una per a cada nen).

Precaucions
No hi ha materials perillosos, ni processos complexos.
Com ho fem?

Agafarem els glaçons que prèviament hauran estat fets amb colorant alimentari de diversos colors i sobre una superfície suficientment gruixuda (cartolines) pintarem amb aquests glaçons. Després buscarem el perquè d’aquest fet a partir de les respostes dels nens.
Paral•lelament tindrem diversos glaçons (sense colorant alimentari) i diversos materials amb els quals intentarem fondre aquests glaçons: una peça de roba, paper d’alumini, un got d’aigua amb sal dissolta i un altre got amb aigua sense sal. Tirarem un glaçó a cada recipient amb aigua (amb sal i sense) i embolicarem altres glaçons amb draps i paper d’alumini, separadament. Observarem en quines situacions es desfan més de pressa els glaçons i en quines triguen més.

Què observem?
Amb la primera part del taller observarem que l’aigua que es desprèn del glaçó amb colorant és tenyida i que, per tant, podrem dibuixar sobre un paper o cartolina. Amb la segona part del taller observarem, també, com el gel canvia d’estat i en quines situacions ho fa més ràpid. Seguidament analitzarem el per què de tots els canvis que s’observen al llarg del taller.
Els conceptes científics

• Treballarem els diferents estats de l’aigua, però ens centrarem sobretot en l’estat sòlid i el líquid .
• Treballarem també els canvis d’estat de la matèria (centrant-nos en l’aigua):

- Com un cos sòlid (glaçó) passa a ser líquid.
- Quins factors intervenen en la fusió del glaçó.
- Quins materials acceleren el procés de fusió i quins fan que sigui més lent.

Per tal de treballar l’estat de solid a líquid, observarem el glaçó en quatre situacions diferents. Necessitarem l’ajuda d’altres materials per determinar amb quin d’aquests el gel es fon més ràpid: un got amb aigua i sal, un got d’aigua sense sal, draps i paper d’alumini. Amb el got d’aigua amb sal, el gel es fondrà més ràpidament, perquè la sal, al dissoldre’s amb les molècules d’aigua, accelera el procés.
En canvi, quan emboliquem el glaçó amb el drap de cuina i el paper d’alumini, costarà més que es fongui, a no ser que la temperatura ambient sigui molt elevada.
Per saber-ne més…
Experiències de diferents escoles: pintem amb glaçons.

• http://escoladesort.wordpress.com/2012/02/07/pintem-amb-glacons/
• http://blocs.xtec.cat/vallfogona200910/2010/01/18/pintem-amb-glacons/

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona, Facultat d’Educació i Psicologia
Responsable
Raquel Heras
Alumnat
Carla Domènech, Melissa Terron, Helena Bosch, Àlvar Escudero, Maria Serrat i Júlia Costa

Objectius

1. Observar un procés científic.
2. Promoure l’experimentació com a mitjà d’aprenentatge.
3. Iniciar els alumnes en el coneixement de les propietats de les substàncies líquides.

Nivell a qui s’adreça
Cicle Inicial
Material

• Aigua
• Sal
• Oli
• Gots de plàstic transparents
• Colorants

Precaucions
És una activitat segura pels infants que els permetrà experimentar amb tota llibertat sense perill. Per evitar que es taquin la roba amb l’oli i els colorants se’ls pot proporcionar davantals, paper i/o una bata.
Com ho fem?

Per dur a terme aquest experiment primer de tot hem d’omplir un got de plàstic amb ¾ d’aigua. Un cop fet això, omplirem la part restant del got amb oli (¼). Comprovarem que l’oli i l’aigua no es barregen i que l’oli sempre es queda a la part superior del got. Afegirem sal a la mescla i observarem què és el que passa.
Si es vol, podem afegir colorant alimentari (blau, groc o vermell) per tal que l’aigua canviï de color.
Què observem?
Inicialment observarem que l’oli i l’aigua mai es barregen perquè són substàncies que es repel•leixen. L’aigua sempre es queda a sota perquè és més densa que l’oli. És a dir, hi ha més quantitat de massa per un mateix volum determinat.
Però en el moment que introduïm la sal, l’oli s’hi ajunta i cauen tots dos a la base del got. Quan l’oli es desenganxa de la sal, torna a pujar. Per tant, crea un efecte de làmpada de lava.

Els conceptes científics
L’oli és un greix vegetal format per petites gotes que trobem a l’interior de les cèl•lules d’alguns fruits o llavors, com les olives o les pipes de gira-sol. Els greixos o lípids són nutrients indispensables per a l’organisme. La seva funció és fonamentalment energètica. A més de fer que els menjars siguin més apetitosos, tenen un valor biològic, ja que els nostres teixits necessiten els lípids per desenvolupar la seva activitat. Són biomolècules insolubles en aigua (hidròfobes).
L’oli és un greix a temperatura ambient i tots els greixos són insolubles en aigua perquè tenen una densitat menor a la d’aquest líquid i perquè són substàncies hidròfobes (que “repel•len” l’aigua).
La densitat és la massa específica d’un cos o fluid, és a dir, la quantitat de matèria que hi ha per unitat de volum. La densitat és directament proporcional al valor de la massa i inversament proporcional al volum del cos, la qual cosa vol dir que la densitat és la massa dividida pel volum.
La densitat mitjana de l’aigua (en kg/m3) és de 1000 i la de l’oli, 920.
La viscositat és una propietat de tots els fluids, tant líquids com gasos i representa la resistència que té. Per exemple, l’aigua té molt baixa viscositat. Quan la llancem sobre la taula s’escampa de seguida. En canvi la llet condensada té molta viscositat; quan la llancem sobre la taula tendeix a concentrar-se i no flueix gaire.
L’oli és més lleuger que l’aigua, per això quan afegim oli a l’aigua aquest es queda a la part superior de la mescla. La sal que afegim més tard, en canvi, pesa més que l’aigua. Quan introduïm la sal, aquesta s’uneix a les gotes d’oli i l’empeny cap al fons del recipient. Més tard, quan la sal s’ha dissolt amb l’aigua l’oli torna a pujar a la superfície del recipient per la densitat.
Per saber-ne més…
Anònim; “ Un xic de ciència!” , març 2011 ,,”L’oli es dissol a l’aigua?”,  consulta: 21 de març 2012, disponible a la web:

• https://sites.google.com/a/xtec.cat/un-xic-de-ciencia/detergent

Experiments la Salle Benicarlo. PRÀCTICA3: Densitats. blog. Online. 15/06/2010. Disponible a la web:

• http://experimentslasallebenicarlo.blogspot.com.es/2010/06/solubilitat.html

Ochoa, Lídia; Duran, Josep. Juguem amb la densitat dels líquids. 28/06/2010. Data de consulta: 29/02/2012. Disponible a la web:

• http://www.recercaenaccio.cat/agaur_reac/AppJava/ca/diari/20100628-juguem-amb-la-de.jsp

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona. Grau en Mestre/a en Educació Primària. Facultat d’Educació i Psicologia.
Responsable
Raquel Heras
Alumnat
Érika Fernández, Dolors Fontanella, Arturo Caro, Anabel Sánchez i Núria Ponsatí

Objectius

1. Experimentar un canvi físic.
2. Comprendre el concepte de tensió superficial de manera simple.

Nivell a qui s’adreça
Cicle Mitjà/ Superior
Material

• llet
• safates
• clips
• sabó líquid
• cartró prim
• palletes
• esponges
• bols
• draps
• colorant alimentari
• vasos de precipitats o gots
• palets per netejar les orelles

Precaucions
Considerem que no utilitzem cap material perillós
Com ho fem?
En el nostre taller farem tres experiments, tots ells relacionats amb la tensió superficial:

1. Tindrem una plata plena de llet. Els alumnes hauran de tirar una gota de colorant alimentari de diferents colors (blau, vermell i groc) i a continuació, amb l’ajuda d’un bastonet moll de sabó líquid, tocaran la llet.
2. Per fer aquest experiment necessitem dos clips i un got ple d’aigua per cada nen. Amb l’ajuda d’un clip hauran d’intentar deixar l’altre, horitzontal, sobre la superfície de l’aigua, sense que s’enfonsi. Un cop aconseguit això, tirarem una gota de sabó.
3. Amb l’ajuda d’una gota de sabó farem que un tros de cartolina entri a la porteria que estarà surant sobre l’aigua.

Què observem?
Amb aquest experiment observem com el sabó trenca la tensió superficial de l’aigua i de la llet.
Els conceptes científics
La tensió superficial d’un líquid és el resultat de les forces intermoleculars a la part superficial d’un líquid. Aquestes forces provoquen la formació d’una mena de membrana. Aquesta s’altera a causa de la presència de molècules o ions d’altres substàncies; així, quantitats moderades de sabó redueixen la tensió superficial de l’aigua a una tercera part.
Per saber-ne més…
El sabó com a eina en la didàctica de de la física i de la química:

• http://books.google.es/books?id=gTzT2f1EiYYC&pg=PA45&dq=tensi%C3%B3+superficial&hl=es&sa=X&ei=3axrT56YIMKohAel4P2xBw&ved=0CDgQ6AEwAA#v=onepage&q=tensi%C3%B3%20superficial&f=false

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona. Facultat d’Educació i Psicologia.
Responsable
Raquel Heras Colàs
Alumnat
Àlex Farrés, Nina Casamitjana, Loreto Garcia, Judit Formatgé, Miriam Luque, Gemma Diaz i Eva Estevez

Objectius

1. Participar en el procés de creació d’escuma i manipular aquesta nova textura
2. Observar les propietats de l’aigua, l’aire i el sabó
3. Conèixer els efectes de l’augment de pressió sobre diferents materials i barreges

Nivell a qui s’adreça
Cicle inicial
Material

• Embocadura d’ampolla
• Brida
• Un tros de tela
• Colorant
• Plat de plàstic
• Aigua
• Sabó de rentar plats

Precaucions
Anar amb compte amb les vores de l’ampolla perquè poden tallar, tot i que prèviament les haurem cremat perquè siguin suaus i no hi hagi risc de talls.
Com ho fem?

• Primerament, donarem a cada nen/a una embocadura d’ampolla, una brida i un tros de tela.
• Quan tinguem el material preparat, el primer pas consistirà en recobrir l’ampolla amb la tela i lligar-ho amb la brida al coll d’aquesta, sense tapar el forat del tap.
• A continuació, mullarem la part plana de l’ampolla (coberta amb la tela) en un plat amb aigua que prèviament haurem preparat per cada grup. Tot seguit, farem el mateix amb el sabó.
• Quan tinguem la part inferior de l’ampolla humida, haurem de  bufar amb força pel coll d’aquesta fins que comenci a sortir  l’escuma per la part que havíem mullat.
• Quan haguem jugat una mica amb l’escuma, repetirem el mateix procés, però aquesta vegada l’aigua tindrà colorant. Quin creieu que serà el resultat?

Què observem?
Amb aquest experiment observarem que l’augment de pressió de l’interior de l’embocadura genera un medi col•loïdal format per l’aglomeració de bombolles. En altres paraules, veurem que al bufar per l’embocadura farem que pugi la pressió i això farà que surti l’aire formant una cadena escumosa de bombolles.
Els conceptes científics
Amb la realització d’aquest experiment, els nens/es podran observar:

• El resultat escumós de la combinació d’aigua i sabó
• La transformació del color de l’aigua
• La pressió de l’aire

Les bombolles de sabó són una pel•lícula molt fina feta d’aigua sabonosa que forma una esfera buida. Les bombolles només duren uns segons, ja que després esclaten ja sigui per elles soles o perquè han entrat en contacte amb un objecte.
La pell de la bombolla està formada per una capa fina d’aigua atrapada entre dues capes de molècules tenso actives, com és el sabó. Aquests tenso actius tenen capes hidròfiles i cues hidròfobes. Els caps hidròfils són atretes per la capa fina d’aigua i mantenen intacta la bombolla. Quan s’agiten les cues hidròfobes, la bombolla esclata.
Una bombolla pot existir perquè la capa superficial d’un líquid (normalment aigua) té certa tensió superficial, el que fa que la capa es comporti semblant a un full elàstic. No obstant això, una bombolla feta només amb líquid pur no és estable i es necessita un tensioactiu dissolt, com el sabó, per estabilitzar-la. D’aquesta manera, es forma un medi col•loïdal que és la barreja heterogènia formada per dues partícules que no són apreciables a simple vista, en aquest cas, un líquid i l’aire.
El sabó no augmenta la tensió superficial de l’aigua, sinó que la disminueix aproximadament un terç de la tensió superficial de l’aigua pura. El sabó no reforça les bombolles, sinó que les estabilitza mitjançant el mecanisme anomenat efecte Marangoni. A l’estirar la pel•lícula de sabó, la concentració de sabó disminueix, el que fa que augmenti la tensió superficial. Així, el sabó reforça selectivament les parts més febles de la bombolla i evita que s’estirin més.
Per saber-ne més…

• http://www.xtec.cat/~ccols/elements/aire/bombolles/article.htm
• http://www.rocamare.com/media/pdf/SABO.PDF
• http://www.xtec.cat/~ccols/elements/aire/bombolles/tecnicasabo.htm
• http://phobos.xtec.cat/cdec/images/stories/WEB_antiga/intercanvi/bombolles/bombolles.htm

Centre educatiu / entitat
Alumnes de 2n Grau de Mestre en Educació Primària a la Universitat de Girona
Responsable
Raquel Heras
Alumnat
Alex Jordán, Raquel García, Estefania Olmo, Nathali Masero, Tamara Pérez i Lorena González