Objectius

  1. Entendre i experimentar amb el concepte de densitat entre diferents líquids i sòlids i comprendre la relació que hi ha entre la densitat i la flotació entre líquids i sòlids.
  2. Veure i experimentar amb diferents materials la seva flotació, i entendre perquè ho fan o no sobre uns determinats líquids
  3. Emprar un procediment lógicodeductiu per arribar a les conclusions oportunes.

Nivell a qui s’adreça
Cicle Mitjà i Cicle Superior
Material

  • Llum de lava.
  • Mel
  • Aigua
  • Oli d’oliva
  • Alcohol tenyit amb blau de metilè.
  • Vasos de precipitats per experimentar les diferents densitats dels líquids
  • Proveta o recipient llarg transparent on abocar els líquids
  • Embut per abocar d’una manera més precisa i segura els diferents líquids
  • Suro
  • Cacauet
  • Avellana
  • Pera
  • Clau

Precaucions
En aquest taller els alumnes hauran d’anar en compte quan manipulin l’alcohol, ja que és un líquid volàtil i inflamable.Si els hi anés als ulls els hi podria provocar una lesió.
Com ho fem?
Experiència prèvia

  • Per tal d’introduir el concepte de densitat, es mostrarà una llum de lava als alumnes i se’ls preguntarà el perquè del seu funcionament.
  • Seguidament, se’ls explicarà que aquesta bombeta lluminosa és una espècie d’ampolla de vidre que conté aigua i cera translúcida, a més d‘una bombeta que està amagada a sota que és la que escalfa els diferents líquids.
  • La cera és lleugerament més densa que l’aigua a temperatura ambient. Un cop la temperatura hagi augmentat, la cera es transformarà en líquid. Cal destacar que la cera és immiscible amb l’aigua, per tant no es mesclen.
  • Quan els fluids s’escalfen, pugen les formes esfèriques brillants de colors. Quant aquestes boles arriben al cim de la làmpada, cauen al fons una altra vegada. En el fons es tornen a mesclar amb més fluid calent i tornen a pujar en forma de bola una altra vegada, i així successivament.

Experiència 1
Els alumnes, prèviament a efectuar les diferents capes amb els líquids, hauran d’experimentar amb aquests i les diferents combinacions possibles, per descobrir quins són els més o menys densos.

  • Mel i aigua
  • Mel i oli
  • Mel i alcohol tenyit amb blau de metilè
  • Aigua i oli
  • Aigua i alcohol tenyit amb blau de metilè
  • Oli i alcohol

Els alumnes, amb l’ajuda de vasos de precipitats, abocaran els diferents líquids per veure els que són més o menys densos. Un cop hauran vist els líquids podran fer una classificació d’aquests segons la seva densitat.Seguidament podràn passar a la segona experiència.

Experiència 2
Un cop han classificat els diferents líquids segons la seva densitat, procediran a l’abocament dels mateixos en un tub d’assaig o en un envàs, allargat i transparent. Cal tenir en compte que començaran a introduir el líquid més dens i seguiran pels de menor densitat. Per a la realització d’aquesta part, els alumnes, podran utilitzar embuts o altres materials per intentar que no es barregin els diferents líquids.
Els líquids ordenats en forma descendent, (de dalt a baix), han de seguir les següents capes per a ser correctes:

  1. Alcohol
  2. Oli d’oliva
  3. Aigua
  4. Mel

Experiència 3
La darrera experiència consisteix en fer hipòtesis sobre la flotació de diferents   materials sòlids i posteriorment portar-ho a la pràctica. Els objectes que es presentaran als alumnes són els següents:

  • Un clau de metall
  • Un tap de suro
  • Un cacauet
  • Una avellana
  • Un troç de pera

Els alumnes hauran de realitzar hipotesis dient on creuen es dipositaran els diferents materials i a continuació, veure i entendre el perquè de la flotació dels mateixos.
Un cop fetes les hipòtesis els alumnes podran passar a la pràctica veient on es situen els següents materials:

Què observem?
Observarem que els diferents líquids, si anem amb compte, no es mesclen entre ells o que d’altres, en canvi, no en podríem obtenir mai una sol.lució homògenia (com seria el cas de l’oli amb l’aigua), sinó que formen diferents capes, en les quals els podem diferenciar clarament. Gràcies a l’estudi prèvi de les diferents densitats que experimenten els líquids treballats. Així mateix,  farem hipòtesis i posteriorment observarem com diferents objectes floten o no en diferents nivells segons la seva densitat. El cacauet i el tap de suro suraran per sobre de tots els líquids de la mostra. La pera i l’avellana en canvi es situaran per sobre de la mel i l’aigua però no suraran per sobre de l’alcohol ni de l’oli. Per últim veuran que el clau de metall es situarà al fons de tots els líquids.

Els conceptes científics

  • Densitat: Propietat dels cossos sòlids, líquids i gasosos que defineix la quantitat de matèria que hi ha per unitat de volum,és per tant, la quantitat de substància que trobem en un volum determinat. Podem obtenir la densitat d’un cos sòlid, líquid o gasós dividint la massa entre el volum. Per tant, com més gran sigui la massa per unitat de volum, major serà la densitat. Aquesta determina si un líquid sura sobre un altre o bé a l’inrevés.Sovint pensem que l’únic que intervé en la flotació és el pes, però cal tenir sempre en compte el volum. Una substància molt densa, pesarà més que el mateix volum d’una substància menys densa i si les disposem en capes, la de major densitat quedarà a sota. Aquest és el principi que emprarem per poder trobar els cinc líquids que formaran part de l’experiment.
  • Flotació: el fet que un cos es sostingui a la superfície d’un líquid per l’impuls de baix a dalt que el líquid exerceix sobre aquest cos. En la pràctica, això significa que tot allò que sura és perquè desallotja un pes de líquid superior al seu propi pes; així, l’empenyiment és superior al pes i l’objecte sura. Per exemple, cal molta força per a submergir una pilota a l’aigua, perquè desallotja molta aigua però en canvi pesa poc en estar plena d’aire. Si s’omple la pilota de sorra, el pes serà superior a l’empenyiment i la pilota s’enfonsarà.
  • Miscibilitat: Capacitat de dos o més líquids per dissoldre’s un en l’altre i formar una fase homògenia. Existeixen dos tipologies de miscibilitat, la completa i la parcial. La miscibilitat completa  és la propietat que posseeixen certes substàncies de mesclar-se en qualsevol proporció per formar una fase homògena. La miscibilitat parcial en canvi és la propietat que posseeixen certes substàncies  de mesclar-se en una proporció limitada per formar una fase homògena.

Per saber-ne més…

Centre educatiu / entitat
Universitat de Girona, Facultat d’ Educació i Psicologia.
Responsable
Climent Frigola Darder
Alumnat
Marina Bakalulis, Gloria Blázquez, Francesc Coll, Neus Castells, Roser Darder, Carles Fontanella i Albert Ruiz.