La circolazione termoalina

L'acqua degli oceani è in continuo movimento, si inabissa nelle zone polari, percorrendo i fondali degli oceani di tutta la terra, per poi risalire nelle zone tropicali, e di nuovo viaggiare in superficie fino alle zone polari, chiudendo il ciclo.
Cosa muove questo immenso meccanismo? La causa è la presenza di masse d'acqua a densità diversa, dovuta a diversa temperatura e salinità. In questo esperimento vedremo un esempio di questo fenomeno.

Durata: 30' (più la preparazione)

Scopo:

Dimostrare come differenze di temperatura e salinità possono portare masse d'acqua differenti a stratificarsi una sopra l'altra.

Teoria:

La densità dell'acqua dipende principalmente da temperatura e salinità. Per quanto riguarda la temperatura, la densità maggiore si raggiunge a 4° C, quindi al di sopra di questo valore, maggiore è la temperatura, minore è la densità. La salinità, invece, provoca un aumento di densità: acque più salate sono anche più dense, acque meno salate sono meno dense.

Se due masse d'acqua a temperatura e/o salinità molto diverse sono poste in uno stesso recipiente, in modo che non si mescolino eccessivamente, si stratificheranno a seconda della loro densità, secondo il principio di Archimede.

Questo fenomeno è la principale causa della circolazione termoalina negli oceani terrestri.

Materiale:

• Acqua
• Ghiaccio
• Sale da cucina
• Coloranti idrosolubili (ad esempio, inchiostri colorati)

Strumenti:

• Cristallizzatore grande, o altro contenitore trasparente e abbastanza largo
• Alcuni becher
• Pipette Pasteur
• Spatola
• Bacchetta di vetro
• Piastra riscaldante

Procedimento:

1. Scaldare un becher di acqua sulla piastra riscaldante, aggiungervi alcune gocce di colorante rosso.
2. Aggiungere ad un altro becher di acqua alcuni cubetti di ghiaccio (oppure raffreddarlo in frigorifero), e alcune gocce di colorante blu.
3. Aggiungere ad un terzo becher di acqua tanto sale quanto è in grado di sciogliersi (circa 36 g in 100 mL di acqua), e alcune gocce di colorante verde.
4. Versare acqua non salata a temperatura ambiente nel cristallizzatore.
5. Con una pipetta, aggiungere nel cristallizzatore acqua calda colorata di rosso, facendola scendere con delicatezza lungo il bordo del cristallizzatore tenendo la pipetta vicina alla superficie dell'acqua, evitando di rimescolarla. Osservare come si stratifica.
6. Fare la stessa cosa con l'acqua fredda, e in seguito con l'acqua salata.

Risultato:

Se nell'aggiunta non è stata rimescolata troppo l'acqua, l'acqua calda (rossa) dovrebbe stratificarsi in superficie, quella fredda (blu) sul fondo, e quella salata (verde) dovrebbe scendere anche al di sotto dell'acqua fredda.

Commenti:

E' possibile fare diverse prove utilizzando delle provette, in cui aggiungere in sequenza diverse combinazioni di acqua calda, fredda, salata e dolce.