Uvette che salgono e scendono

Cosa imparerà

• Che un oggetto galleggia o affonda a seconda della sua densità rispetto a quella del liquido.
• Che il gas disciolto nella gassosa (CO₂) esce formando bollicine sulle superfici ruvide.
• Che delle bollicine attaccate a un oggetto gli aggiungono volume quasi senza peso e lo fanno galleggiare, come un giubbotto di salvataggio.
• A osservare un ciclo che si ripete, a contarlo e a vedere come rallenta quando il gas finisce.

Prepara prima

• Metti la gassosa in frigorifero almeno 1 ora prima e non agitarla.
• Lava il bicchiere e risciacqualo molto bene con sola acqua; lascialo sgocciolare.
• Stampa la scala A e attaccala con il nastro all'esterno del bicchiere, con lo 0 all'altezza del fondo interno.
• Separa 6 uvette che non siano attaccate tra loro.

Materiali e attrezzi

• Gassosa trasparente — 1 bottiglia da 0,5–1,5 L ancora chiusa da comprare
  gassosa o bibita trasparente al lime-limone; fredda di frigorifero (4–8 °C)
• Uvetta — 6–10 + qualcuna di ricambio da comprare
  uvette medie (≈ 1–1,5 cm), raggrinzite; di qualsiasi tipo
• Bicchiere alto trasparente — 1 (o 2 per confrontare)
  di vetro liscio, 300–350 ml, alto ≥ 12 cm; pulito e risciacquato senza detersivo
• Chicchi per confrontare — un cucchiaino di ciascuno
  riso crudo, spaghettini spezzati da 1 cm, arachidi sgusciate
• Vassoio o piatto fondo — 1
  sotto il bicchiere nel caso la schiuma trabocchi

Attrezzi

• Cronometro (cellulare) — misurare quanto dura il ballo e contare i viaggi
• Cucchiaio — mettere e togliere le uvette
• Pennarello per vetro o nastro di carta — segnare il livello dei tre quarti sul bicchiere

Pezzi e sagome

• A · Scala graduata per il bicchiere ×1 — carta

Passo passo

1. Prepara il bicchiere

   Metti il bicchiere pulito su un vassoio. Attacca la scala A all'esterno con il nastro, con lo 0 all'altezza del fondo interno, e segna il livello dei tre quarti (in un bicchiere di 13 cm, a circa 10 cm).

2. Fai la prova di controllo

   Metti 2 uvette in un bicchiere di acqua del rubinetto non frizzante. Osservale per 1 minuto: restano sul fondo. Così dopo potrai verificare che a muoverle è il gas.

   Verifica: Le uvette non salgono nell'acqua non frizzante.

3. Apri e versa la gassosa

   Apri piano la bottiglia fredda e versa inclinando il bicchiere, facendo scendere la gassosa lungo la parete, fino al segno dei tre quarti (circa 225–260 ml in un bicchiere da 300–350 ml).

   Trucco: Se la versi a getto dall'alto perdi gas nella schiuma.

4. Aspetta che la schiuma cali

   Aspetta circa 20–30 secondi, finché la schiuma in superficie sparisce quasi del tutto. Se metti le uvette con la schiuma, ci restano intrappolate.

5. Metti le uvette

   Metti 6 uvette una alla volta, a qualche secondo di distanza, lasciandole cadere da 2–3 cm sopra la superficie. Fai partire il cronometro.

   Verifica: Tutte le uvette affondano fino al fondo in 1–3 secondi.

6. Osserva le bollicine

   Guarda da vicino le uvette sul fondo, all'altezza del bicchiere: in 10–30 secondi si ricoprono di bollicine, soprattutto nelle grinze.

   Trucco: Una torcia dietro il bicchiere fa brillare le bollicine.

7. Guarda come salgono

   Quando un'uvetta ha abbastanza bollicine, si stacca dal fondo e sale. Usa la scala per vedere che sale i 10 cm fino alla superficie in 1–3 secondi.

8. Guarda come tornano giù

   In superficie l'uvetta si gira, perde le bollicine che scoppiano nell'aria e torna ad affondare. Conta i viaggi di un'uvetta per 5 minuti (un viaggio = salire e scendere).

   Verifica: All'inizio ogni uvetta fa un viaggio ogni 10–40 s.

9. Cronometra il ballo

   Lascia il bicchiere fermo e guardalo ogni 5 minuti. Ferma il cronometro quando nessuna uvetta è salita per 2 minuti di fila. Di solito dura 20–40 minuti.

10. Metti in ordine

    Togli le uvette con il cucchiaio e buttale nell'umido; la gassosa senza gas può andare nel lavello. Risciacqua il bicchiere.

Funziona? La prova

Bicchiere da 300–350 ml con 225–260 ml di gassosa fredda appena aperta e 6 uvette; osserva per 30 minuti.

Cosa deve succedere: Le uvette affondano quando le metti e in meno di 1 minuto cominciano a salire e scendere. All'inizio ogni uvetta fa un viaggio ogni 10–40 secondi (circa 8–30 viaggi in 5 minuti). Il ritmo rallenta poco a poco e il ballo finisce dopo 20–40 minuti, quando la gassosa perde il gas. Nell'acqua non frizzante non si muovono.

Se qualcosa non va

• Le uvette restano sul fondo e non salgono — La gassosa ha perso il gas (bottiglia già aperta o agitata) oppure è calda. Soluzione: Usa una bottiglia nuova e fredda, versala piano lungo la parete del bicchiere.
• Le uvette galleggiano fin dall'inizio e non scendono — Hanno aria intrappolata nelle pieghe oppure c'è molta schiuma in superficie. Soluzione: Aspetta che la schiuma cali prima di metterle; spingi giù con il cucchiaio quelle che galleggiano. Se restano su, sostituiscile con uvette più piccole o mettile a bagno 1 minuto in acqua.
• Salgono una volta e restano attaccate in superficie — Sono grandi e molto raggrinzite e trattengono troppe bollicine, oppure il bicchiere ha residui di detersivo. Soluzione: Usa uvette medie e un bicchiere ben risciacquato senza sapone.
• Ci sono pochissime bollicine e tutto va lentissimo — Gassosa con poco gas o bicchiere troppo largo e basso. Soluzione: Usa un bicchiere alto e stretto (la gassosa perde meno gas dalla superficie) e gassosa appena aperta.
• La schiuma trabocca — Versata a getto o bicchiere troppo pieno. Soluzione: Riempi solo fino ai tre quarti e versa inclinando il bicchiere.

Sicurezza

• Uvette, arachidi e chicchi sono piccoli: con bambini sotto i 4 anni c'è rischio di soffocamento; controlla che non se li mettano in bocca.
• Allergia alla frutta secca: se qualcuno è allergico, non usare arachidi nell'esperimento.
• Non bevete la gassosa dell'esperimento e non mangiate le uvette bagnate che sono passate per le mani di tutti.
• Se usi un bicchiere di vetro, mettilo su un vassoio e lontano dal bordo del tavolo.
• Se fai l'esperimento del bicarbonato con l'aceto: non conservare la miscela in un recipiente chiuso (la pressione può far saltare il tappo).

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

Un'uvetta pesa un po' più dell'acqua che occupa il suo posto, per questo va sul fondo. La gassosa ha dentro un gas nascosto, quello che fa le bollicine. Quel gas si attacca alle grinze dell'uvetta come tanti palloncini minuscoli. Con tanti palloncini, l'uvetta diventa più leggera del liquido e sale come in ascensore. In superficie i palloncini scoppiano, l'uvetta torna a pesare di più e scende di nuovo. Quando la gassosa resta senza gas, il ballo finisce.

Per l'adulto

L'uvetta ha una densità un po' maggiore di quella della gassosa (≈ 1,1–1,3 g/cm³ contro ≈ 1,00–1,04 g/cm³), quindi affonda. La gassosa è sovrasatura di CO₂ (viene imbottigliata a 2–4 atm; aprendola, il gas disciolto supera l'equilibrio con 1 atm). La CO₂ esce formando bollicine, ma creare una bollicina nuova in mezzo al liquido costa molta energia (tensione superficiale), quindi nascono in punti di nucleazione: crepe, fibre e grinze di superfici ruvide e idrofobe come la buccia dell'uvetta. Le bollicine attaccate aumentano il volume dell'insieme quasi senza aggiungere massa; quando la spinta (peso del liquido spostato da uvetta + bollicine) supera il peso, l'uvetta sale. Per un'uvetta di 0,4 cm³ con densità 1,25 g/cm³ servono ≈ 0,1 cm³ di gas attaccato, circa duecento bollicine da 1 mm (ognuna ≈ 0,5 mm³). In superficie parte delle bollicine resta all'aria e scoppia, e l'uvetta si gira e le perde: torna più densa del liquido e affonda. Il ciclo dura finché la sovrasaturazione permette di nucleare bollicine; al freddo la CO₂ è più solubile (legge di Henry) e sfugge più lentamente, per cui il ballo dura di più anche se parte un po' più piano.

• densità: quanta massa c'è in ogni pezzetto di volume; ciò che è più denso affonda in ciò che è meno denso.
• galleggiamento: spinta verso l'alto che un liquido esercita su ciò che vi è immerso.
• anidride carbonica (CO₂): il gas delle bollicine della gassosa.
• sciogliere: mescolare qualcosa con un liquido finché non si vede più, come il gas nascosto nella gassosa.
• nucleazione: nascita di una bollicina in un punto ruvido, come una grinza dell'uvetta.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto versa la gassosa. Il bambino mette le uvette, conta i viaggi della «sua» uvetta e dice se sale o scende. Basta l'idea «le bollicine sono salvagenti».
• 8–10 anni: Fanno tutto l'esperimento, la prova di controllo con acqua non frizzante e il confronto con riso e arachidi, annotando i viaggi in 5 minuti.
• 11–12 anni: Che progettino l'esperimento sulla temperatura con una sola variabile e un grafico dei viaggi in funzione del tempo, e calcolino quante bollicine da 1 mm servono a un'uvetta per galleggiare.

In gruppo o in classe

Squadre da 3–4 bambini, un bicchiere per squadra (8 bicchieri e 2 bottiglie da 1,5 L per 25 bambini). Ogni squadra prova una variabile diversa (uvette, riso, spaghettini, fredda, tiepida, acqua non frizzante, bicarbonato e aceto) e conta i viaggi in 5 minuti. I risultati si mettono in comune alla lavagna. 30 min in totale. Aprite le bottiglie proprio all'inizio.

Sfide

• Fai fare a una sola uvetta più di 30 viaggi in 10 minuti cambiando solo il bicchiere o la temperatura.
• Trova un oggetto della cucina che salga più in fretta dell'uvetta e un altro che non salga mai. Che cosa hanno di diverso?
• Fai un «ascensore di uvette»: due uvette unite con uno stuzzicadenti. Salgono ancora?
• Inventa un modo per far restare le uvette ferme a metà altezza del bicchiere.

Altri progetti gratis

• Colori nascosti nell'inchiostro
• Fantasmi che si gonfiano da soli
• Fontana di bibita e caramelle
• Garofani colorati
• Indicatore di acidi al cavolo rosso
• Lampada a bolle d'olio
• Latte con colori che si muovono
• Messaggi segreti con il succo di limone
• Pasta elastica fatta in casa
• Schiuma gigante di lievito
• Uovo che rimbalza senza guscio
• Vulcano di schiuma
• Caramella di cristalli su un filo
• Cristalli cubici di sale

Vedi tutti i progetti