AttivitàOsservazione sperimentale dell'effetto serra
Apparecchiatura
Attrezzatura e reagenti
Apparecchio per l'effetto serra composto da: 2 vaschette, 1 imbuto di plastica per polveri, 2 termometri, 1 beuta, 1 colonna con rubinetto, 1 base con 2 aste, 1 pinza con morsetto, 1 tubetto silicone con tappo gomma rossa, 2 piattelli metallici, 1 spruzzetta, 1 misurino bianco, 1 bacchetta, 1 becher da 100 ml, 1 faretto con lampada. Reagenti chimici:
- carbonato di sodio
- acido citrico.
Introduzione
Il nome effetto serra indica un fenomeno utilizzato in campo botanico dove ha permesso di mantenere produttive le coltivazioni anche quando il clima presenta valori di temperatura troppo bassi.
Il processo permette di conservare il calore assorbito dai corpi irradiati dalla luce solare. Le lastre trasparenti che rivestono le serre hanno una particolare caratteristica: lasciano passare inalterata la luce visibile mentre riflettono la radiazione infrarossa comportandosi nei confronti di questa come degli specchi. I corpi colpiti dalla luce visibile si scaldano e cedono all'ambiente una parte dell'energia termica sotto forma di radiazione infrarossa. Questa non può attraversare le lastre e viene riflessa in basso dove viene riassorbita dagli stessi corpi che l'hanno emessa. L'effetto serra di fatto impedisce ai corpi caldi di raffreddarsi bloccando la dispersione dell'energia termica radiante nell'ambiente circostante.
Alcuni gas presenti nell'atmosfera hanno un effetto simile a quello delle lastre delle serre e sono detti gas serra. Tra quelli naturali ricordiamo l'anidride carbonica, il vapor d'acqua, il metano, l'ossido di azoto e l'ozono. Il loro effetto naturale permette alla superficie terrestre di mantenere una temperatura più calda di circa 33°C di quanto lo sarebbe senza la presenza di questi gas. Ora si ritiene che il clima della Terra stia cambiando perché le attività umane hanno modificato la composizione chimica dell'atmosfera aumentando la produzione di gas serra naturali e immettendo nuovi gas con le caratteristiche dei gas serra. L'esperimento proposto permette di visualizzare l'effetto serra prodotto dall'anidride carbonica.
Procedimento
- Sistemare l'apparecchiatura come illustrato nell'immagine.
- Osservare la temperatura dei due termometri, quindi accendere la lampada e attendere circa 10 minuti. Se i due dischi non raggiungono la stessa temperatura, si consiglia di allontanare o avvicinare una delle vaschette in modo da eguagliare al meglio i valori delle temperature. Una piccola differenza non causa problemi, però è importante considerarla ai fini dei risultati sperimentali.
- Introdurre nel becher 3 misurini di carbonato di sodio e 3 misurini di acido citrico, mescolare e sminuzzare le polveri quindi introdurle nella beuta asciutta con l'ausilio dell'imbuto.
- Inserire il raccordo a colonna sulla beuta, chiudere il rubinetto e riempire il serbatoio per 3/4 di acqua. Posizionare l'estremità libera del tubetto in gomma nella vaschetta più vicina.
- Controllare e annotare la temperatura dei due termometri per verificare il riscaldamento dei dischi metallici per effetto delle radiazioni prodotte dalla lampada.
- Aprire il rubinetto in modo da far gocciolare lentamente l'acqua e attendere che si sviluppi l'anidride carbonica.
- Osservare per alcuni minuti le temperature dei 2 dischi metallici.
La presenza di anidride carbonica produrrà un innalzamento di temperatura del disco metallico per l'effetto serra. Tale effetto dura alcuni minuti poiché il gas diffonde nell'ambiente. Per la riuscita dell'esperimento occorre evitare la presenza di correnti d'aria nelle vicinanza dell'apparecchiatura e far fluire lentamente il gas per qualche minuto. Terminato l'esperimento lavare bene le parti in vetro.
Avvertenza: l'acido citrico e il carbonato di sodio sono irritanti. Evitare il contatto con la pelle e gli occhi.
La strumentazione adoperata è stata acquistata da TEC.R.A.S Italy.
L'esperimento on line
L'esperimento può essere effettuato utilizzando al posto dei termometri due sensori di temperatura collegabili tramite l'interfaccia al computer. Attraverso l'uso di un adatto software si può registrare il diagramma Temperatura tempo, nel tempo fissato di durata dell'esperimento (30 minuti) e l'intervallo di campionamento (5 acquisizioni per secondo. Viene registrato il riscaldamento dei dischi metallici per effetto delle radiazioni prodotte dalla lampada. L'acquisizione dati viene interrotta automaticamente dopo 30 minuti ed il file reso disponibile per l'interpretazione.
Soluzioni possibili
L'anidride carbonica è un gas inodore e incolore con una particolare proprietà che andremo ad indagare con questa attività. Questa particolare proprietà determina gli effetti sulla salute di livelli elevati di anidride carbonica indoor.
Nel grafico a lato la rilevazione dei livelli indoor di biossido di carbonio, effettuati con un rilevatore della qualità dell'aria.
