La società è afflitta dall'uso massiccio di droghe, capaci di generale delle dipendenze pericolose che sono spesso invalidanti o letali. Ampio spazio è stato dato allo studio del sistema nervoso e alle sostanze stupefacenti che ne possono modificare il regolare funzionamento. Le droghe sono state classificate in eccitanti come la cocaina, in depressive come l'eroina e in allucinogene come la cannabis. In seguito si è visto i danni che le droghe possono causare innescando meccanismi di dipendenza, assuefazione fino ad arrivare all'overdose nei casi più estremi. Gli studenti, tramite il cooperative learning, si sono impegnati in un lavoro di ricerca che ha visto affrontare tre tematiche: le droghe in generale, il tabagismo, l'alcolismo e il doping. Questo lavoro si è concluso con la presentazione dei lavori svolti tramite la creazione di un cartellone rappresentativo della tematica approfondita.

L'alimentazione

Un ampia pagina della programmazione di scienze è stata dedicata all'alimentazione in modo da educare gli studenti a mangiare in modo sano ed equilibrato. Gli alimenti possono essere di origine animale o vegetale e la loro trasformazione da parte dell'apparato digerente permette di assimilare i principi nutritivi, i quali tramite il circolo sanguigno raggiungono i distretti tissutali e quindi le cellule dove possono esplicare le loro funzioni specifiche. Dopo un'analisi chimica dei principi nutritivi, gli studenti si sono  concentrati sulle funzioni specifiche: nei carboidrati e nei lipidi hanno riconosciuto una funzione principalmente energetica, nelle proteine e nei sali minerali una funzione plastica e regolatoria, nelle vitamine una funzione sia protettiva che regolatoria. E' stata anche ribadita l'importanza dell'acqua come molecola essenziale per la vita e sottolineato il ruolo protettivo esercitato dalla celullosa, polisaccaride non digeribile ma capace di prevenire malattie cardiovascolari e oncologiche. I vari alimenti sono stati collocati nella piramide alimentare in modo da guidare gli studenti verso un consumo regolare e ordinato degli alimenti. Interessante è stato anche imparare a stimare il fabbisogno energetico ricorrendo a semplici calcoli matematici. Lo studio di queste tematiche è proseguito con l'analisi degli organi dell'apparato digerente da un punto di vista anatomico e fisiologico. L'ultima parte è stata dedicata allo studio e alla prevenzione delle patologie specifiche con particolare riguardo verso i disturbi alimentari che tanto affliggono gli adolescenti.  Per chiudere la tematica affrontata, gli studenti hanno svolto a gruppi dei lavori di approfondimento sui principi nutritivi, sui disturbi alimentari e sull'impatto del cibo sull'ambiente; tali lavori sono stati infine presentati tramite la creazione di cartelloni che hanno permesso di rendere gli argomenti più fruibili. 

I cambiamenti climatici

Si tratta di una tematica molto attuale di cui si parla molto spesso nelle mie classi per sensibilizzare i ragazzi e renderli consapevoli che il comportamento virtuoso di ognuno può cambiare le sorti del nostro pianeta con la febbre. Si parla sempre più spesso di effetto serra, dovuto alle immissioni crescenti di biossido di carbonio da parte delle attività umane, oltre alle fonti naturali.  La nostra atmosfera è composta dal 78% di azoto, un gas inerte, dal 21% di ossigeno, il gas che dà la vita a tutti gli organismi eterotrofi, uomo compreso ed è prodotto dagli organismi fotosintetici, quali piante, muschi, epatiche, licheni, alghe e cianobatteri e dal 1% di gas minori tra cui l'anidride carbonica.  La CO2 e gli altri gas serra come il metano, di per sé, non sono negativi perché è infatti grazie ad essi se la Terra non ha una temperatura eccessivamente bassa e inospitale: da un lato i gas serra favoriscono la riflessione verso terra dei raggi IR, dall’altro trattengono parte del calore che così viene distribuito sulla superficie terrestre, mitigandone il clima. Infatti la temperatura media della superficie terrestre passa da -3°C a +15°C. Questo fenomeno però si regge su un equilibrio naturale tanto perfetto quanto delicato, che l’agire umano, responsabile di un forte incremento di CO2, sta mettendo sempre più sotto pressione, andando incontro a rischi catastrofici per il nostro Pianeta. 

Per far fronte a questo problema, nel Settembre 2015 i governi di 193 Paesi membri dell’ONU si sono riuniti per sottoscrivere L’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile, un programma d’azione volto a promuovere il benessere delle persone, la salvaguardia del pianeta e la prosperità negli anni a venire. In questi anni ci sono state diverse campagne di sensibilizzazione che hanno coinvolto le comunità scientifiche e in primo luogo gli studenti, proprio a testimoniare che le nuove generazioni sono sensibili e non vogliono fare gli stessi errori dei genitori. Infatti negli ultimi anni, Greta  Thunberg, una giovane studentessa, è diventata famosa per essere emersa come un'attivista svedese, nota per le sue battaglie a favore dello sviluppo sostenibile e contro il cambiamento climatico. Ha ricevuto l'attenzione dei mass media per le sue manifestazioni regolari tenute davanti al Riksdag a Stoccolma, con lo slogan Skolstrejk för klimatet («Sciopero scolastico per il clima»).

L'obiettivo principale dell'Agenda 20230 è cercare di vivere in modo da preservare le risorse naturali e l’ambiente per le generazioni future, assicurando al contempo il benessere delle persone nel presente.

Cause dei cambiamenti climatici

Cause. L'aumento dei gas serra nell’atmosfera è dovuto principalmente all’attività dell’uomo. L’intensa industrializzazione ha provocato, e continua sempre più a provocare, un’enorme quantità di emissioni di CO2 dovuta all’utilizzo dei combustibili fossili (carbone, petrolio e gas naturale). La deforestazione è un altro fattore cruciale: le piante hanno infatti un ruolo fondamentale nel tenere pulita l’aria che respiriamo, poiché contribuiscono a mantenere in equilibrio i livelli di ossigeno e di CO2. Anche l’urbanizzazione, se non regolata, può avere conseguenze climatiche importanti. Risaputo infine quanto siano legate al fenomeno dell’effetto serra e quindi nocive per il Pianeta le emissioni delle automobili. L'allevamento intensivo di bovini è ritenuto uno dei responsabili dell'effetto serra e infatti si consiglia di limitare il consumo di carni rosse, in quanto non proprio salutari per l'uomo e inoltre la produzione di un 1kg di carne rossa porta al consumo di 15 000 litri di acqua perché le mucche hanno bisogno di vaste praterie per brucare l'erba fresca che devono essere frequentemente innaffiate nelle stagioni calde. Inoltre in alcuni posti del mondo come in Amazzonia, la creazione di queste praterie ha portato ad una massiccia deforestazione. Quando il bovino è pronto per essere macellato, la filiera della carne necessita fasi di lavorazione che depauperano il nostro pianeta di una risorsa già preziosa e scarsa, l'acqua potabile appunto.

Effetti. Il  riscaldamento globale aumenterà causando profondi cambiamenti climatici, con conseguenze come:

– scioglimento dei ghiacciai

– innalzamento del livello del mare

– aumento delle ondate di calore

– lunghi periodi di siccità

– aumento delle zone aride

– forti alluvioni, tempeste e uragani

– distruzione dell’habitat degli animali

– estinzione di molte specie animali

– aumento delle malattie respiratorie e cardiovascolari. 

Sta cambiando anche il nostro clima italiano: le mezze stagioni stanno sparendo e ci troviamo difronte a condizioni climatiche contrapposte: troppo caldo o troppo freddo.

Anche in Pianura padana si stanno registrando grandi cambiamenti climatici: la neve non arriva più in pianura e gli inverni sono sempre più miti. Si hanno periodi lunghi di siccità dovuti ad un a forte inversione termica che vede le pianure fredde contrapposte  alle zone montuose calde perché le Alpi fanno da barriera e limitano la circolazione delle correnti d'aria.  L'aria fredda ricca di inquinanti si concentra negli strati bassi dell'atmosfera e aggrava i problemi respiratori: si crea una coltre di nebbia ricca di gas irrespirabili provenienti da industri e allevamenti intensivi. In presenza di cielo terso, le temperature al suolo possono crollare portando anche a gelate notturne, mentre l'aria in quota, essendo uno scarso conduttore di calore, mantiene una temperatura più alta. Solamente le masse d'aria più basse, a contatto diretto col terreno, diventano più fredde e dense, più "pesanti": interrotto così il moto convettivo e relativo mescolamento dell'aria, si realizza la condizione di inversione termica. Questo fenomeno spesso svanisce nel giro di poche ore dall'alba, ma può diventare una condizione stabile grazie ad altri fattori come catene collinari/montuose che limitano i venti: in questo caso, lo strato di inversione può "sigillare" la massa d'aria sottostante per uno o più giorni.

 

Come intervenire. Non deve mancare però il contributo di ognuno di noi. Esistono infatti importanti progetti di gruppo a cui aderire, e anche individualmente ognuno di noi può fare la differenza. Ecco come:

– scegliere più possibile trasporti pubblici, biciclette o mezzi elettrici.

– se usare l’auto è indispensabile, e non è elettrica, sceglierne una a basse emissioni di CO2 e accertarsi che sia in buone condizioni, eseguendo una manutenzione costante di pneumatici e olio, così da evitare la produzione ulteriore di gas serra dovuti al mal funzionamento

– prestare attenzione ai consumi energetici in casa: spegnere le luci, la tv, evitare di lasciare il computer in standby, disattivare i dispositivi elettronici avendo cura di averne acquistati a basso consumo

– modificare la propria dieta alimentare, scegliendo prodotti a Km0 e limitando il consumo di carne (il settore agricolo infatti è uno dei più attivi per quanto riguarda la produzione di gas serra)

– scegliere per le proprie case le energie rinnovabili, energie pulite e amiche dell’ambiente, che non ricorrono all’utilizzo di combustibili fossili

– riutilizzare e riciclare: due piccole azioni che riducono la produzione di rifiuti domestici e limitano quindi l’impatto ambientale dovuto allo smaltimento di rifiuti e sostanze tossiche

 

@climalab.  In questi giorni un gruppo di studenti della mia scuola e di un'altra limitrofa hanno collaborato nel realizzare degli esperimenti che dimostrassero gli effetti dei cambiamenti climatici sull'ambiente. Il fine ultimo era quello di partecipare ad una manifestazione scientifica che prevedeva l'impegno di tante scuole nel presentare degli esperimenti su questa tematica in modo da coinvolgere tutta la comunità scientifica locale. Un'esperienza davvero entusiasmante che ha visto tanti ragazzi parlare di cambiamenti climatici e dimostrarne gli effetti davanti a tanti curiosi che si spostavano di postazione in postazione per ascoltare le spiegazioni dei nostri studenti. E' stato un vero successo.

1° Esperimento: la creazione di una serra

I raggi solari in 8 minuti arrivano sul nostro pianeta, in parte vengono riflessi dall'atmosfera e dalla superficie terrestre stessa. Però gran parte di essi vengono assorbiti dal suolo e poi rilasciati sotto forma di raggi infrarossi. La luce solare è fonte di vita perché la luce rende possibile la fotosintesi e poi la vita parte tutta da lì, inoltre ci dà calore e luce. I gas serra fanno passare i raggi solari mentre intrappolano i raggi infrarossi rendendo più mite il clima della Terra. Però se questo fenomeno viene ampliato, porta al surriscaldamento globale con effetti nefasti. 

I contadini utilizzano l'effetto serra per stimolare la crescita di specie vegetali sotto apposite serre di plastica in modo da favorirne la crescita anche quando le temperature non sono favorevoli. Questa tecnica agraria è oramai radicata e  può essere vista positivamente perché va a incrementare la resa economica delle aziende e ci permette di avere una vasta scelta di frutta e verdura in tutte le stagioni. Però va a danneggiare spesso l'agricoltura biologica locale e ad incrementare quella globalizzata, in cui oltre alle serre, si fa uso di erbicidi e pesticidi. Se il contadino locale usa la serra per la propria produzione o per vendere i suoi prodotti a km0, può essere vantaggioso; il problema è che le serre sono utilizzate su larga scala e sono alla base dell'agricoltura moderna industrializzata.

I ragazzi hanno creato due colture vegetali in miniatura: hanno preso due recipienti di plastica e li hanno rivestiti con delle buste di nylon; hanno depositato sulla base di ognuna del terreno umifero ricco di sostanza organica morta, poi sopra hanno messo del cotone per favorire un micro-ambiente umido e poi  hanno seminato sopra il cotone dei semi di girasole, di segale e di cipolla suddividendo l'area della superficie in tre parti. I due terreni sono stati bagnati e poi solo uno è stato ricoperto con un telo di nylon per simulare la creazione della serra. Lo scopo era quello di evidenziare le differenze tra colture in serra e colture senza sera. I due terreni sono stati monitorati per una settimana, bagnati periodicamente e man man si è potuto assistere alla germinazione dei semi con fuoriuscita della radichetta e delle foglie germinali. Le piante sono diventate sempre più alte e verdi man mano che la fotosintesi clorofilliana si attivava. Gli studenti hanno potuto apprezzare le differenze tra le due colture: chiaramente i semi di entrambi sono germinati ma le piante sotto serra hanno avuto una germinazione più significativa  e veloce e una crescita più rapida. 

Crescita dopo 7 giorni: a sinistra c'è la coltura sotto serra, a destra la coltura tradizionale 

2° Esperimento: il ciclo dell'acqua

Questo esperimento permette di riprodurre in miniatura il ciclo dell'acqua e nonostante la sua semplicità è molto efficace nel capire i meccanismi del ciclo dell'acqua e i nostri studenti hanno ricevuto i complimenti dalle figure scientifiche più importanti che hanno partecipato alla Giornata della Scienza. 

In una scatola di plastica, si mette un sasso che simula le terre emerse e si versa dell'acqua tiepida in modo da circondare il sasso ma non coprirlo. Così si va a rappresentare uno scoglio in mezzo al mare. Si copre la scatola con della pellicola in modo da simulare l'atmosfera e sopra si direziona una lampada accesa che va a simulare il Sole che riscalda il micro-ambiente. Nella regione della pellicola-cielo sovrastante il sasso, si mette del ghiaccio in modo da simulare le nuvole che sono fredde e sono piene di acqua fredda/ghiacciata. La lampada-sole fa evaporare l'acqua del mare e il vapore acqueo con la sua bassa densità di  0,00060 kg/dm3 sale verso l'alto e si deposita sulla pellicola. In corrispondenza della nuvola-ghiaccio, il vapore acqueo condensa facilmente in corrispondenza della nuvola-ghiaccio e così comincia a cadere la pioggia sul sasso che viene bagnato sulla superficie: la pioggia costituita da acqua fredda cade facilmente verso il suolo visto che la sua densità è nettamente maggiore e corrisponde a 0,998 kg/dm3.  

Questo esperimento, oltre a spiegare il ciclo dell'acqua, può essere anche considerato una dimostrazione del surriscaldamento globale perché aumentando  la temperatura del Pianeta Terra, l'evaporazione delle acque superficiali sarà sempre più massiccia e saranno più frequenti le fasi di pioggia tanto intensa da rendersi catastrofica.

3° esperimento: dimostrare che la CO2 ha una densità maggiore dell'aria

Si tratta di un semplice esperimento che ci permette di capire che la CO2 è un gas molto denso, infatti la sua densità è pari a 1,977 kg/m3; poiché l'aria ha una densità nettamente inferiore pari a 1,29 kg/m3, la CO2 tende a depositarsi negli strati bassi della troposfera; di inverno c'è poco ricircolo d'aria e le attività umane producono maggiormente questo gas che si deposita negli strati bassi dell'atmosfera rendendo l'aria irrespirabile e aggravando le patologie cardio-vascolari delle persone già sensibili. In inverno i centri abitati producono tanta CO2 perché attivano la combustione dei vari combustibili per riscaldarsi. In città è molto intenso il traffico urbano e le auto per circolare devono bruciare i combustibili; a queste attività si aggiungono quelle che sono presenti tutto l'anno come le industrie e allora la CO2 nella troposfera è tantissima. Nel dicembre 1952 a Londra le temperature si abbassarono tanto per un lungo periodo e allora il riscaldamento domestico fu così intenso tanto da incrementare  le emissioni di CO2. Questo fenomeno portò ad un incremento notevole della mortalità per malattie cardio-respiratorie.

Nel nostro esperimento si produce in un'ampolla della CO2 tramite una reazione chimica che vede reagire aceto e bicarbonato. In un becker si pone una candela accesa. Non appena i due reagenti entrano in contatto si formano due prodotti acetato di sodio e CO2. Se si punta il beccuccio dell'ampolla sulla fiamma della candela, con un semplice movimento di rovesciamento, si riesce a spegnere la candela perché la CO2 viene portata in basso dalla forza di gravità visto la sua elevata densità così da bloccare la combustione che invece necessita dell'ossigeno come comburente.

4° esperimento: la combustione riduce la pressione dell'ossigeno nell'aria 

Le combustioni sul pianeta Terra sono massicce e l'uomo è un grande utilizzatore di combustibili fossili per produrre energia. La combustione è un'ossidazione molto veloce e capace di produrre tanta energia: utilizzando l'ossigeno come comburente, dopo aver dato la scintilla come innesco, il combustibile brucia producendo CO2, H2O e tanta energia. I ragazzi hanno dimostrato che la combustione sottrae dall'atmosfera l'ossigeno arricchendola di CO2 che è un gas più denso del primo e quindi occupano meno volume. Infatti hanno preso un piatto piano in cui hanno versato uno strato di liquido colorato, hanno posto una candela al centro del piatto e con un accendino l'hanno acceso facendo partire la combustione della cera. Poi hanno preso un becker alto e stretto e l'hanno capovolto sulla candela. Dopo circa un minuto, la candela si è spenta avendo consumato tutto l'ossigeno e così hanno potuto osservare il sollevamento dell'acqua colorata dentro il becker capovolto. Questo esperimento ha permesso di capire che l'ossigeno è meno denso della CO2 che quindi occupa meno spazio e allora l'acqua sale perché va ad occupare lo spazio lasciato libero dall'ossigeno. Tale esperimento permette di dimostrare anche l'impenetrabilità della materia cioè lo spazio lasciato libero da un corpo viene occupato da un altro.

5° esperimento: lo scioglimento dei ghiacciai 

Il surriscaldamento globale causa lo scioglimento dei ghiacciai continentali facendo aumentare i livelli degli oceani e modificando le correnti oceaniche con effetti devastanti sulla fauna marina e sul clima. Infatti la prima conseguenza diretta e più palpabile è l’innalzamento del livello del mare con tutte le ulteriori conseguenze annesse: cambiamento degli habitat e variazione degli ecosistemi che dipendono tutti dall’acqua, con la variazione dei modelli climatici locali e globali che porta al cambiamento dei modelli meteorologici e delle precipitazioni, portando ad un’intensificazione degli eventi climatici estremi.

Inoltre, l’acqua dolce proveniente dai ghiacciai va ad influenzare l’ecosistema marino, modificando anche la salinità dei mari, determinando un forte impatto socio-economico e di instabilità geologica. Infrastrutture costiere e coltivazioni agricole vengono notevolmente influenzate, così come diventa precario l’equilibrio geologico dei luoghi e aumenta il rischio frane.

Le correnti oceaniche sono come i grandi fiumi dei nostri oceani, scorrono in profondità e in superficie, attraversando vaste distese di mare. Derivano dalle differenze di temperatura e salinità dell'acqua: l'acqua calda e più leggera sale in superficie mentre l'acqua fredda e più densa scende in profondità. 

Grazie a questa circolazione, gli oceani trasportano nutrienti essenziali, nutrendo la vita marina e sostenendo una biodiversità ricca e variegata. Oltre al loro ruolo ecologico, le correnti oceaniche sono vere regolatrici del clima. Prendiamo l’esempio della Corrente del Golfo: trasporta acqua calda dai tropici al nord, riscaldando così l’Europa occidentale e dotandola di un clima più mite. 

La fusione del ghiaccio provoca un afflusso di acqua dolce nell'oceano. Quest'acqua, meno salata e meno densa di quella del mare, tende a rimanere in superficie. Questo fenomeno può disturbare le correnti in due modi:

• Variazione della densità dell'acqua: l'aumento della quantità di acqua dolce può impedire all'acqua fredda e salata di affondare, interrompendo il normale ciclo delle correnti come la circolazione termo-salina, detta anche "circolazione oceanica profonda".
• Aumento della temperatura dell’oceano: oltre alla fusione dei ghiacci, il riscaldamento globale sta aumentando la temperatura degli oceani, influenzando ulteriormente le correnti

Se le correnti non ci sono più, si hanno effetti devastanti quali:

• Cambiamento climatico: se le correnti come quella del Golfo dovessero rallentare o cambiare direzione, potrebbero portare a grandi cambiamenti climatici, come inverni più rigidi in Europa.
• Biodiversità marina: la modifica delle correnti influenza il trasporto dei nutrienti essenziali per la catena alimentare marina.
• Acque in aumento: se le correnti cambiassero, ciò potrebbe influenzare anche il modo in cui l'acqua è distribuita nel mondo, accentuando l'innalzamento delle acque in alcune regioni.

Nell'esperimento i ragazzi hanno versato un certo volume di acqua fredda in un beaker in modo da simulare le acque oceaniche fredde. Sulla tacca del volume massimo del beaker hanno disegnato delle case, che rappresentano i centri abitati presenti sulle coste. In seguito tramite un contagocce, una hanno aggiunto lentamente e delicatamente sul bordo superiore dello stesso beaker un volume noto di acqua calda, colorata con l'inchiostro di china: questa acqua indica una corrente di acqua calda che arriva nell'oceano come quella del Golfo.  L'acqua colorata, essendo calda, non si mescola con quella fredda e la sua densità minore permette ad essa di mantenersi più in superficie con la creazione di due fasi ben distinte. L'aggiunta successiva del ghiaccio nel beaker va ad innalzare il livello dell'acqua in modo da coprire le casette che vengono sommerse e fa mescolare i due tipi di acqua precedentemente divisi nelle due fasi. Il ghiaccio simula l'arrivo dei ghiacciai nell'oceano come quelli della Groenlandia che, sciogliendosi, si staccano e giungono nell'Oceano Atlantico così da modificare gli equilibri presenti come descritto nella presentazione dell'esperimento. 

6° esperimento: la nuvola in bottiglia

Questo esperimento permette di dimostrare che la presenza del pulviscolo atmosferico consente la formazione delle nubi. L'aria contiene il vapore acqueo derivato dall'evaporazione delle masse d'acqua terrestri e ciò determina l'umidità dell'aria. L'aria calda e umida ha una densità bassa e sale verso l'alto per convezione e allora la sua pressione e la sua temperatura diventano minori. Se il raffreddamento dell'aria  è tale da portare alla saturazione, il vapore acqueo condensa e le goccioline di acqua si aggregano intorno alle particelle solide sospese dette nuclei di condensazione: così si formano le nubi. L'inquinamento dell'aria incrementa i nuclei di condensazione favorendo la formazione delle nubi e quindi generando fenomeni atmosferici più intensi. 

Nell'esperimento, i ragazzi hanno messo in una bottiglia di plastica un certo volume di acqua tiepida; inoltre hanno chiuso la stessa bottiglia con il suo tappo forato tramite un trapano per poter inserire una valvola di una camera d'aria. A questo punto hanno collegato tale valvola con una pompa usata per gonfiare le ruote della bici. Azionando la pompa, hanno potuto aumentare la pressione e di conseguenza la temperatura dentro la bottiglia così da riscaldare l'acqua facilitandone l'evaporazione. Smettendo di pompare, hanno di colpo abbassato pressione e temperatura nella bottiglia; togliendo rapidamente il tappo si è potuta vedere la fuoriuscita di una massa di aria ricca di vapore acqueo che rapidamente si è condensato: così è stata simulata la formazione di una nube.

L'esperimento è stato ripetuto con l'inserimento del fumo di un incenso o di un fiammifero nella bottiglia prima di usare la pompa. Quando hanno  introdotto l fumo nella bottiglia, hanno aumentato il numero di particelle (aerosol) sospese nell’aria e quindi hanno facilitato la formazione della nuvola. In questo caso, infatti, la nube che si formata è stata molto più visibile. 

7° esperimento: la creazione di un tornado

Il tornado è una tromba d'aria che si forma in corrispondenza di forti temporali, in condizioni di alta umidità e bassa pressione (le cosiddette condizioni atmosferiche instabili). Un brusco calo della pressione atmosferica “attira” l’aria al centro della perturbazione: qui, per effetto della forza di Coriolis, l’aria inizia a ruotare verso destra, dando vita al vortice. Il movimento di discesa di aria fredda e di risalita di aria calda alimenta il vortice stesso. 

Nel punto di minor pressione atmosferica al suolo, l'aria viene risucchiata. L'aria confluisce radialmente nel punto di convergenza ma per la forza di Coriolis dovuta alla rotazione della Terra subisce una deviazione, di conseguenza comincia a ruotare. I tornado si formano sempre quando vi è un forte gradiente termico fra l'aria presente al suolo (calda) e l'aria in quota (fredda).

L'aria calda messa in rotazione sale in quota, per la forza centrifuga e per l'alta velocità si crea una pressione molto più bassa all'interno rispetto alla periferia, quando questa differenza di pressione raggiunge i 20 - 40 hPa l'aria in quota viene letteralmente risucchiata verso il basso raggiungendo il suolo.

Nell'esperimento proposto in classe, si prendono due bottiglie di plastica e si devono poi unire tramite un collegamento in plastica oppure incollando i due tappi con la colla a caldo e poi creando con un trapano un foro che li attraversi entrambi. Prima di collegare le due bottiglie, si riempie i 3/4 di una con acqua colorata. Si unisce poi le due bottiglie; la bottiglia contenente il liquido si trova in basso ma dopo si capovolge e si pratica un movimento in senso antiorario per favorire la formazione di un vortice. Infatti stoppando il movimento, si nota come l'acqua che scende nella bottiglia inferiore non cade al centro ma per la forza centrifuga si dispone su tutta la superficie della bottiglia. Il liquido cade verso il basso aderendo alla superficie della bottiglia e creando un vortice al centro che simula la formazione dell'uragano.

Quindi l'acqua scende e l'aria sale: questo succede perché l'acqua passando nella bottiglia inferiore crea un aumento della pressione dell'aria in quest'ultima e una diminuzione nella parte superiore, l'aria viene risucchiata verso l'alto attraverso il centro del "tornado": così succede il contrario di quello che avviene in natura. 

Questo esperimento ha permesso di capire un fenomeno molto frequente negli ultimi decenni, soprattutto negli Stati Uniti perché c'è un massiccio movimento di aria calda e umida proveniente dal Golfo del Messico che si scontra con l’aria secca e fredda che proviene dalle Montagne Rocciose, dando origine a poderosi fenomeni temporaleschi. 

I tornado si possono verifica anche in Italia e sono comunemente detti trombe d'aria: le zone maggiormente colpite sono quelle pianeggianti e quelle a ridosso della costa tirrenica. Nelle grandi pianure (Pianura Padana, Tavoliere delle Puglie) si originano le trombe d’aria più intense, sempre a causa dello scontro tra correnti d’aria di segno opposto (caldo-umide/fredde-secche).

8° esperimento: l'effetto serra spiegato con dei modelli.

L'effetto serra è stato spiegato dai ragazzi con dei semplici modelli. Una macchina cabriolet rappresenta la Terra che viene riscaldata dai raggi solari e poi rimanda il calore indietro sotto forma di raggi infrarossi. La classica macchina con i vetri chiusi è paragonabile alla Terra ricoperta dai gas serra che possono essere simulati con una pellicola: i raggi solari entrano in macchina ma non possono tornare indietro per cui la temperatura registrata in un'auto classica è nettamente maggiore rispetto a quella misurata in una cabriolet; la stessa cosa si verifica sulla Terra ricoperta dalla pellicola gas-serra così da subire un massiccio surriscaldamento della propria superficie. 

9° esperimento: creazione di molecole di CO2 

I ragazzi per toccare con mano hanno creato dei modelli chimici rappresentanti il principale gas serra: la CO2 così da rendersi conto di come sono fatte le molecole che spesso risultato concetti astratti difficili da assimilare. 

La ricerca del pi greco 

Chi ama la matematica sa che il pi greco è il rapporto costante tra la circonferenza e il diametro. Il suo valore approssimato è 3,14 ed è sempre lo stesso in tutte le circonferenze da una piazza circolare al fondo di una tazzina da caffè. 

Il Pi greco è spesso un numero incomprensibile, ostico per tanti studenti. Si tratta di un numero irrazionale, che ha appassionato tanti studiosi nel corso dei secoli ma nel contempo ne ha spaventati tanti altri. Come tutti i numeri irrazionali, è un numero decimale illimitato non periodico, le cui cifre vanno all'infinito e non si ripetono come singole cifre o come gruppi di cifre in modo sistematico, cosa che succede invece nei numeri periodici semplici o misti. Nell'agosto 2021, un gruppo di ricercatori svizzeri ha annunciato che grazie ad un supercomputer è riuscito a calcolare 62800 miliardi di cifre in 108 giorni e 9 ore.

 

Nel III secolo a.C., Archimede di Siracusa, un matematico greco molto famoso per il principio di immersione dei corpi in un fluido, iscrivendo nel cerchio un poligono di 96 lati, capì che 223/71 < π< 22/7= 3,14163 (appros. con 5 cifre). 

Nel III secolo a.C. il matematico cinese Liu Hui suggerì di usare il π come uguale a 3,14 con buona approssimazione. 

Nell'Europa medievale, il pi greco si era diffuso grazie al matematico italiano, Fibonacci, che lo usava come 3,141818.

Nel 1610 Ludolph van Ceulen, un matematico e schermidore tedesco, emigrato nei Paesi Bassi, calcola 35 cifre decimali del π, usando poligoni inscritti di più di due miliardi di lati.  Nel 1700, Eulero, un famoso matematico svizzero, rese famoso il simbolo π introdotto nel 1706 dal matematico inglese Jones chiamato così in onore di Pitagora e della prima lettera con cui si scrive in greco circonferenza (perifereia). Sempre nel 1700 Lambert, anche egli matematico svizzero,  ha scoperto che il pi greco è un numero irrazionale.

Il 14 marzo è stata istituita la giornata del pi greco che riprende le prime tre cifre del numero.

 

La ricerca dell'amido negli alimenti 

L'amido è un zucchero complesso, appartenente al gruppo dei polisaccaridi, in quanto costituito da catene lineari di amilosio (20%) e da catene ramificate di amilopectina (80%). Entrambi sono polimeri di glucosio uniti da legami glicosidi di tipo alfa 1,4 nell'amilosio mentre nell'amilopectina ci sono catene lineari identiche all' amilosio però ogni 20-30 unità di glucosio si innescano catene ramificate con legami glicosidici alfa 1,6. 

L'amido è uno zucchero vegetale usato come riserva, si accumula nei semi, nei frutti, nei tuberi o nelle radici delle piante, viene prodotto in forma di glucosio semplice con la fotosintesi e poi viene accumulato come amido ed utilizzato all'occorrenza per produrre quell'energia che può servire per l'accrescimento delle varie parti della pianta oppure per far germogliare i semi. L'amido entra a far parte dell'alimentazione nel momento in cui l'uomo si nutre dei semi di graminacee o piante affini, appunto i cereali o di prodotti derivati dalla loro trasformazione. 

Nell'industria alimentare le cinque fonti principali di amido sono il mais, le patate, il riso, la tapioca e il grano. Anche i legumi come i fagioli ne sono ricchi.

L'amido riveste particolare importanza nell'industria alimentare come agente addensante e nella produzione di carta, cartone e colle, in forma di salda d'amido, grazie alle sue proprietà collanti. In questo caso l'amido viene utilizzato direttamente nell'impasto della cellulosa conferendo maggiore resistenza meccanica alla carta che ne risulta. Altre applicazioni dell'amido riguardano l'industria farmaceutica dove viene utilizzato come eccipiente.

L'amido si trova in quegli alimenti sani come pasta, pane e patata, che si trovano nel secondo livello della piramide alimentare e se ne consiglia l'assunzione per due volte al giorno. Essendo uno zucchero complesso, viene assimilato lentamente dal nostro intestino tenue così da non causare un innalzamento massiccio della glicemia nel sangue, proteggendoci dal rischio diabetico.  Gli zuccheri semplici contenuti nei dolci come merendine, cioccolatini, caramelle sono ad elevato rischio di insulinemia e sono presenti pertanto nel picco della piramide alimentare e se consiglia il consumo sporadico. 

Il nostro apparato digerente è in grado di digerire solo l'amido cotto attraverso la ptialina, una S-amilasi presente nella saliva e tramite la P-amilasi prodotta dal pancreas, la quale completa nel duodeno la trasformazione dell'amido in glucosio, iniziata dalla ptialina in bocca. Ci sono anche amilasi enteriche ed epatiche ma in minore quantità. L'amilasi salivare dimostra l'importanza di una lenta e accurata masticazione perché la digestione comincia nella bocca. Dopo la digestione, il glucosio che ne deriva viene portato tramite la vena porta al fegato dove può essere trasformato in glicogeno e accumulato come riserva oppure essere immenso nel circolo ed essere trasportato a tutti i tessuti, dove sarà fonte di energia o verrà conservato per utilizzi futuri.

 

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La struttura, la funzione, le fonti e la digestione dell'amido sono spesso argomenti non semplici da trasmettere agli studenti della scuola media; per rendere più fruibili questi argomenti si può fare sperimentare alla classe la ricerca dell'amido negli alimenti tramite un reattivo di uso comune: la tintura di iodio, facilmente acquistabile in farmacia e venduta come soluzione alcolica per curare le ferite con ruolo antisettico. 

Gli alunni stessi o il docente reperiscono vari alimenti in forma solida o liquida e li fanno reagire con la tintura di iodio; Questo reattivo è capace di virare dal rosso rame al blu/nero in presenza di amido testimoniandone la certa e immediata presenza. In genere si propongono due controlli, uno di cui si è certi dell'assenza di amido, l'acqua e uno di cui si sicuri della sua presenza, l' amido di mais. Per gli altri alimenti si comincia a provare e vedere se si assiste all viraggio; i liquidi vengono testati direttamente, i solidi granulari vengono emulsionati con l'acqua mentre sui solidi più compatti si può mettere direttamente una goccia sulla superficie. I terminati i vari test che vengono svolti a gruppi o in modo dimostrativo, si cominciano a raccogliere i risultati in una tabella e poi si procede con la loro analisi. Interessante è il confronto tra il saccarosio e l'amido, tra una patata o una mela e un kiwi così da andare a distinguere i vari tipi di carboidrati e classificarli in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi.  L'esperimento può essere raccontato in una relazione di laboratorio in cui si potrà andare a valutare la capacità degli alunni di rielaborare le osservazioni raccolte durante la fase sperimentale. 

In un secondo momento si può fare un confronto tra il pane prima e dopo la masticazione: se il pane è stato ben frammentato e insalivato, la digestione salivare non consente il viraggio della tintura di iodio e questo dimostra che l'amido viene digerito in bocca. In ogni caso seppure il cambiamento del colore ci sia comunque, il nero dovrebbe essere meno intenso.