Scienze e tecnica del ghiaccio

Facciamocene una ragione. Frozen è qualcosa di più di film a cartoni.  E’ un mezzo capolavoro di musical. E i bambini lo sanno.  Pervasivo, insistente, persistente. Da queste parti è tutto un cantare, ballare, coreografare, traverstirsi e giocare con il ghiaccio perenne come sfondo integratore narrativo.

Con l’arrivo puntuale degli anticicloni, meglio prendere la palla al balzo ed provare ad esplorare tutto ciò che c’è da sapere, e che una tre/quattrenne può sapere, del ghiaccio.

Da No Time For Flash Cards arriva una proposta semplice e fattibilissima per giocare con il ghiaccio rimettendo in scena una delle sequenze finali del film: il congelamento di Anna.
Basta avere a disposizione i pupazzetti dei personaggi (si trovano in cartoleria o nelle edicole), un contenitore di plastica e qualche decorazione “sbrilluccicante” per aggiungere un po’ di glamour, sempre gradito da queste parti. Si depone la povera Anna nel ghiaccio e la si lascia congelare una nottata. Poi, muniti di un contagocce, di un po’ d’acqua calda e di un po’ di pazienza, si invita il pargolo o la pargola a “liberare” l’eroina. Se non basta, possiamo creare anche un castello fatato con cubetti di ghiaccio che diventano costruzioni (da Fun-a-day).

Il tema e le dimensioni del gioco possono variare (l’alternativa Uova di dinosauro sembra molto divertente) e anche la complessità: per gradi, si possono introdurre delle varianti (ad esempio il sale grosso, per accelerare lo scioglimento del ghiaccio) e arrivare fino ad un vero e proprio esperimento.
Su cicloacqua.altervista una proposta per scoprire il rapporto tra quantità di sale e velocità di scioglimento. In questo caso bastano: quattro cubetti di ghiaccio identici, quattro contenitori trasparenti, possibilmente identici, un cucchiaio, un po’ del sale. In un bicchiere si mette solo il cubetto di ghiaccio. Negli altri i cubetti e rispettivamente 1, 2 e 3 cucchiaini di sale. Poi si osserva quale cubetto si scioglie prima.
La “scoperta” ci avvicina alla spiegazione scientifica della ragione per cui il ghiaccio scioglie il sale:

Il sale abbassa la temperatura alla quale l’acqua ghiaccia. Di conseguenza scioglie il ghiaccio già formato e impedisce che se ne formi altro. Per questo motivo viene utilizzato nelle strade come antigelo.

Artful parents propone un procedimento semplice, ma spettacolare. Si fanno congelare dei blocchi di ghiaccio di diverse grandezze. Li si dispone su un tavolo e poi si dà al bambino sale fine o sale grosso da spargere sopra il ghiaccio. Quando il ghiaccio inizia a sciogliersi, si invitano i bambini a far gocciolare (con un contagocce, ma anche con un pennello) dei colori (gli acquarelli vanno benissimo) e li si invita a osservare come il colore si distribuisce nel ghiaccio.

Da Teacher Preschool arriva invece la “ricetta” per imitare i poteri di Elsa e far crescere il ghiaccio. Per preparare l’esperimento occorre mettere delle bottiglie ben chiuse di acqua e lasciarle raffreddare nel congelatore per 2 ore e 45 minuti circa: l’acqua deve essere molto fredda ma occorre fare  attenzione a non far trasformare in ghiaccio l’acqua.
Si prendono dei cubetti dal freezer e si mettono in una ciotola capiente (dovrà contenere l’acqua delle bottiglie, oltre al ghiaccio) e poi si tirano fuori dal freezer le bottiglie delicatamente, senza scuoterle.
A questo punto non resta che versare l’acqua fredda sul ghiaccio e osservare la reazione.

La spiegazione del fenomeno? L’acqua  raffreddata è al suo stadio supercritico, ossia “si trova in condizioni di temperatura superiore alla temperatura critica e pressione superiore alla pressione critica.”

In parole più semplici, in quel particolare momento (l’acqua) possiede caratteristiche analoghe a quelle di un liquido, per esempio in densità, ed in parte simili e quelle di un gas, ad esempio in viscosità. Lo stato supercritico di un fluido può verificarsi anche  al di sotto della temperatura di congelamento, in questo caso anche la più piccola perturbazione del fluido porta alla modifica del suo stato fisico da liquido in solido. (Centrometeoitaliano.it)

Lo stadio supercritico è certamente un concetto complesso da spiegare ad una quasi quattrenne, ma questo non ci costringe a soffermarsi sulla soglia del “magico”. Se è vero che nasciamo tutti scienziati, come sostiene la scienziata americana Alison Gopnik, può essere stimolare i bambini a parlare e ascoltare le loro spiegazioni del fenomeno.

La pesca del ghiaccio è un’altra “magia” da provare. Ce ne sono diverse versioni in rete: noi abbiamo scelto la variante di Mess for less perché sembra molto semplice da preparare.

Servono:

1. Un cubetto di ghiaccio,
2. Un bicchiere d’acqua fredda
3. Sale (sì, ancora lui)
4. Un filo da cucito

L’autrice del blog suggerisce di creare un po’ di aspettativa: magari cercando di descrivere insieme il ghiaccio e provando ad anticipare “la magia” per sapere cosa ne pensa il bambino (funzionerà, non funzionerà).
Si riempie  il bicchiere con acqua fredda e si chiede al bambino di metterci dentro il ghiaccio. Poi si prova a “pescarlo” come nella foto. L’esperimento non riesce.
Arriva il momento del sale: si chiede al bambino di spargerlo su filo e sul cubetto di ghiaccio e si aspetta per qualche minuto. Ora si ripete il tentativo di “pesca”: questa volta la magia si compie!
Il principio è sempre lo stesso: il sale scioglie lo strato superficiale del cubetto di ghiaccio e fa “affondare” il filo. Poi il ghiaccio si raffredda nuovamente e intrappola il filo.

Il ghiaccio frizzante è una delle proposte di Toddler Approved. Con un po’ di aceto e di bicarbonato si può generare una divertente e inaspettata reazione chimica. Si mescola l’aceto ad un po’ di colore per alimenti (o anche ti altro tipo) ottenendo una mistura da versare con il contagocce su del ghiaccio ridotto in piccoli pezzi. Dopo aver colorato il ghiaccio si aggiunge il bicarbonato.

Dal Science Sparks un’alternativa all’esperimento del ghiaccio frizzante.

Play, Create, Explore propone un esperimento, tutto sbrilluccicante, sulla densità dei liquidi. Si creano dei cubetti di ghiaccio con una mistura di acqua, olio di mandorle baby oil (attenzione, però, sono entrambi velenosi!), o olio di oliva e elementi colorati (in questo caso porporina). Si lasciano sciogliere i cubetti e si osserva come l’olio, la cui presenza è evidenziata dal colore o dagli elementi “sbrilluccicanti”, rimanga a galla sull’acqua dopo lo scioglimento.  La ragione: se due liquidi di diversa densità (parola nuova per i bambini, ma basta spiegare che indica il peso del liquido) si mescolano insieme, il più leggero (l’olio) galleggia sulla superficie del più pesante.

Fare dei ghiaccioli con del succo di frutta può essere un modo per far osservare ai bambini i vari passaggi di stato della materia. L’utilizzo dei succhi di frutta di diverso colore consente di aggiungere un elemento di curiosità nella fase di scioglimento: se facciamo sciogliere insieme cubetti di diverso colore, quale colore otterremo quando i cubetti si saranno sciolti?

Play Counts propone un esperimento simile, ma preceduto da un’attività artistica: la pittura del ghiaccio. L’esperimento è semplice: si prendono di cubetti o del ghiaccio tritato i pezzi non troppo piccoli e poi si colorano con pennelli e acquarelli.

Infine si attende che i cubetti si sciolgano e si osserva: quale sarà il colore finale nel contenitore?  Nelle immagini i bambini lavorano su un unico recipiente mescolando tutti i colori. Può essere interessante avere a disposizioni tanti piccoli contenuti, per mescolare coppie di colori e gruppi di colori diversi e confrontare l’effetto finale.

I cubetti colorati possono essere utilizzati per dipingere su una superficie oleosa come propone Learn, Play, Image. L’esperimento è un po’ più articolato degli altri: in questo caso servono un po’ di amido di mais, degli acquarelli liquidi e dell’acqua per realizzare i cubetti-pastello. Con un pennello si cosparge di olio un foglio di carta. Poi, via libera al pasticcio e all’attività “sporchevole”.

A seconda delle età dei bambini si possono stimolare domande per spiegare le ragioni [che si trovano ben illustrate qui, se come nel mio caso serve un ripasso].  Ai più grandi si può mostrare questo video sui legami tra molecole realizzato dai bambini di una scuola di Cuneo 

L’attività può essere utilizzata per consolidare la comprensione del lessico relativo ai vari passaggi di stato: