1. Centre de Documentació i Experimentació en Ciències i Tecnologia
QUÈ HAURÍEM DE CONÈIXER ELS MESTRES RESPECTE
DE L'AIGUA?
L'aigua és present en tots els contextos on es desenvolupa la vida dels nens i les nenes: a
casa, a l'escola, en els diferents espais de la ciutat, en les fonts, en el mar, en els rius...
No constitueix, només, un element per donar resposta a algunes de les seves necessitats
bàsiques com beure o rentar-se, també està present en els seus jocs. L’aigua és una
substància molt comú i d'ús habitual. Diàriament la utilitzem per banyar-nos, rentar-nos
les dents, per beure, per cuinar... La veiem caure en forma de pluja, de neu o de pedra,
l'observem en els bassals dels parcs i al carrer. Quan sortim a passejar és probable que
hàgim passat prop del mar o d'algun riu.
Essent un element tan comú i al mateix temps tan necessari, sembla estrany que sigui tan
escàs per a alguns pobles, i per a d'altres, malgrat que en poden disposar, és a punt
d’exhaurir-se o és contaminada i, per tant, no se’n pot fer ús.
L'aigua cobreix les tres quartes parts de la superfície del planeta, però no es distribueix
uniformement sobre el globus terraqüi; la major part és als mars i oceans, però no es pot
utilitzar per beure o per regar per la gran quantitat de sals que conté. Al mateix temps, la
quantitat d'aigua que cau sobre la terra varia molt d'un lloc a un altre i d'una època de
l'any a una altra. Aquells que viuen en zones desèrtiques o que pateixen sequeres
perllongades solen tenir una conscienciació més gran respecte la importància de l'aigua
que aquells que viuen en llocs humits; per això és tan important racionalitzar-ne l’ús
introduint l’educació ambiental. Preguntar per la pluviositat del poble o ciutat on
viuen, Plou molt al nostre poble? Hi tenim rius? Hem anat alguna vegada al riu, en
baixa molta aigua? Podríem beure, aquesta aigua que baixa pel riu? i la del mar?
Per què? En quina època de l’any plou més, a l'hivern o a l'estiu? Recolliu aigua en
un recipient un dia de pluja.
L'aigua és un element tan comú que és present en tots els éssers vius. En néixer ja hem
viscut durant nou mesos submergits en aigua. L'aigua és present en cada una de les
nostres cèl·lules, la sang és aigua en una proporció superior a les nou dècimes parts i en
total, com a entitat física, aproximadament el setanta-un per cent del nostre pes és aigua.
La relació entre l'aigua i la vida és tan íntima que es podria escriure la història de l'home
en funció de les seves preocupacions per l'aigua. Les primeres civilitzacions sobre les
quals tenim coneixements precisos es van desenvolupar al llarg d'algun riu. Feu notar en
un mapa on s'han anat construint les ciutats al llarg de la història, observar que
majoritàriament es troben als marges de rius, rieres,...
Per als éssers vius l'aigua és un element imprescindible que s'utilitza per una àmplia
diversitat de funcions; malgrat aquesta dependència, no garanteix que l'ús que se'n fa
sigui el més adequat.
Com a dades significatives diguem que el 1986 es van utilitzar a Europa 180 milions de
m3 d'aigua, dels quals 24 milions varen anar destinats al consum particular, 28 milions a
la indústria, 53 milions a les centrals elèctriques i la resta a la producció dels nostres
aliments (regatges, beguda dels animals, transformació dels aliments).
En el medi urbà, la distribució per a l'ús és, aproximadament, la següent:
41% per al funcionament dels lavabos (WC)
37% per als banys
6% per a rentar els plats i preparar els aliments
5% per beure
4% per rentar la roba
3% per a la neteja
Informacions aigua 1 2003
2. Centre de Documentació i Experimentació en Ciències i Tecnologia
3% per a regar (jardins, etc.)
1% per al rentat de cotxes
Amb els nens podem investigar quantes aixetes gotegen a l'escola. Si hi posem un
got a sota, podem comprovar quant de temps triga a emplenar-se i quants gots es
poden omplir en un matí. Hem comprovat quantes ampolles d'aigua de litre o litre i
mig necessitem per emplenar la cisterna del wàter? Quantes vegades buidem la
cisterna del WC? Es poden fer altres exercicis per estudiar el consum de l'aigua.
Amb relació al consum d'aigua, hem de tenir en compte que quan omplim la banyera
consumim, com a mínim, 150 litres d’aigua, mentre que per una dutxa només en
consumim 30, o que una aixeta que degoti una o dues gotes per segon pot malgastar 14
litres al dia, la qual cosa representa 5000 litres l'any. Hi ha també, però, un ús indirecte;
cada individu consumeix aigua en grans quantitats a través dels productes que compra i
que fan servir aigua en el procés de fabricació: aliments preparats, teixits, paper, etc.
La nostra preocupació respecte de l'ús de l'aigua és la reserva de nombroses espècies
d'animals i vegetals. Les aigües contaminades pels residus industrials i domèstics, per
una agricultura mal portada (nitrats, pesticides,...) per la contaminació bacteriana, per la
presència de paràsits o de transmissors de paràsits representen perills importants,
sobretot en les poblacions més pobres.
Malgrat tot, i per estrany que resulti, si analitzem algunes de les propietats físiques i
químiques de l'aigua, veurem que és una substància molt poc comuna. Quina és la raó?
en primer lloc l'aigua és l’única substància present en estat natural i en abundància, en
tres estats: en forma líquida en oceans, rius, llacs, en el sòl i en els organismes vius;
congelada en els gels polars i en glaceres i com a vapor d'aigua, invisible, en l'atmosfera.
Per norma general tota substància es contrau en refredar-se. L'aigua no constitueix pas
una excepció d'aquesta norma però només dins d'un interval de temperatura. A mesura
que disminueix la temperatura partint de 100ºC i fins arribar als 4ºC, el seu volum
disminueix de manera contínua. En arribar a aquest punt, però, el procés s'inverteix i en
lloc de continuar-se contraent amb el descens de la temperatura, l'aigua augmenta, es
dilata gradualment, a partir dels 4ºC i fins al punt de congelació. També varia la seva
densitat, la qual va disminuint, és a dir, que un determinat volum d'aigua pesa menys a
3ºC que a 4ºC, i així fins arribar als 0ºC. En aquest punt l'aigua es dilata abruptament, de
manera que, en formar gel, l'aigua augmenta el seu volum en una onzena part. Aquesta
propietat explica per què el gel flota en aigua líquida, i també perquè alguns hiverns molt
freds, si l'aigua es congela, rebenten les canonades.
Aquesta particularitat de l'aigua, però, és beneficiosa per a la humanitat. Pensem què
passaria si el gel fos més dens que l'aigua líquida. A mesura que la seva temperatura
descendís per sota els 0ºC, els llacs i els rius es congelarien des del fons cap a la
superfície, una part important del gel no s'arribaria a fondre durant els mesos d'estiu i la
configuració del clima seria molt diferent de com la coneixem. L'evaporació seria menor
i, per tant, les pluges molt menys abundants ( disminuiria l'efecte moderador de l'aigua
líquida i del vapor d'aigua sobre el clima).
Podem relacionar-ho amb la capacitat calòrica de l'aigua. Una altra de les peculiaritats
de l'aigua és la seva capacitat calòrica: pot rebre una gran quantitat de calor sense
augmentar- relativament- la seva temperatura. Si posem al foc una olla de ferro buida,
aviat es posarà roent, però si està plena d'aigua i la deixem al foc durant el mateix temps
la temperatura de l'aigua augmentarà, només, alguns graus: es produeix una transferència
de calor del metall a l'aigua. Quina substància és millor conductora de la calor: l'aigua o
l'aire?. Segurament d'aquesta propietat deu venir l'adagi que diu " l'olla que es vigila mai
no bull", reconeixent la impaciència que provoca la gran capacitat calòrica de l'aigua en
aquells que tenen pressa per preparar, per exemple, un te. Si posem poca aigua en una
Informacions aigua 2 2003
3. Centre de Documentació i Experimentació en Ciències i Tecnologia
olla bull abans que si en posem molta; al mateix temps, també es refreda abans un
recipient que contingui poca aigua que un que en contingui molta, encara que tots dos
hagin arribat al punt d'ebullició.
Una altra propietat destacable de l'aigua és la seva capacitat de dissolució, que és la que
s'apropa més al solvent1 químic universal, ja que gairebé totes les substàncies es poden
dissoldre en aigua. Al mateix temps, quan en l'aigua es dissol una substància és un
solvent inert, perquè no sofreix modificació si es produeix una modificació química. No
podem parlar de modificació d'una substància, sinó d'interacció entre substàncies per
produir-ne de noves.
Una altra propietat extraordinària de l'aigua és que, amb l’única excepció del mercuri,
posseeix la tensió superficial més elevada de tots els líquids comuns. Però, què és la
tensió superficial? Si observem l'aigua que goteja pausadament d'una aixeta veurem que
surt amb lentitud i s'infla com si fos una membrana prima de goma que s'està estirant sota
el pes d'un líquid. Aquesta pel·lícula s'estira gradualment fins que, de sobte, el pes resulta
massa gran i la gota es desprèn de l'aixeta. Si no existís la pressió exterior (atracció de la
gravetat), la gota seria perfectament esfèrica. El que veiem és un exemple de la tendència
de l'aigua a la cohesió. La cohesió crea, en la superfície de l'aigua, una tensió que pot
suportar objectes més pesats que l'aigua, com ara una agulla o certs insectes que corren
per sobre de l'aigua com si fos un sòlid.*força de cohesió entre les molècules externes de
la gota.
L'aigua líquida no només mostra cohesió, també s'adhereix a les substàncies sòlides amb
qui entra en contacte. Però el grau d'adherència varia segons la substància. L'aigua no
s'adhereix amb força (mulla) al vidre, als teixits de cotó, a la terra, etc. Les partícules de
l'aigua s'atreuen amb les del vidre.
Com veiem, moltes particularitats fan que l'aigua sigui simultàniament una substància molt
comuna i molt poc comuna.
Alguna cosa més sobre l'aigua
La forma esfèrica de les bombolles de sabó també està vinculada al fenomen de la tensió
superficial. La pel·lícula, que és elàstica, intenta tornar-se tan petita com sigui possible.
Per fer-ho, pren la forma que presenta la menor superfície amb igual contingut i aquesta
forma és l'esfera.
L'aigua és una de les causes de desgast i erosió2. La pluja produeix desgast, encara que
en petites quantitats. L’aigua de la pluja conté anhídrid carbònic de l'aire i forma àcid
carbònic.
Els edificis i les estàtues de pedra calcària mostren una superfície gastada a causa de
l'efecte dissolvent de la pluja àcida. L'aigua de la pluja es filtra pel sòl i pot originar
cavernes. L'aigua congelada (recordem que es dilata) contribueix al desgast de les
roques: el gel actua com una falca i pot partir roques esquerdades. L'aigua en moviment
és, també, una força erosiva. Els rius, per exemple, arrosseguen milers de tones de sòl de
les seves vores que van a parar als oceans. Les ones del mar converteixen en sorra les
1En una solució, la substància present en major quantitat s'anomena solvent i
habitualment és líquida, i la substància present en menor quantitat s'anomena solut.
2S'entén per desgast la fragmentació de les roques en parts més petites, ocasionada
per les plantes, les substàncies químiques, els canvis de temperatura i altres agents naturals.
Erosió és el trasllat d'un lloc a un altre de materials solts, per l'acció de l'aigua, el vent, etc.
En alguns casos es fa difícil distingir entre l'un i l'altre fenomen.
Informacions aigua 3 2003
4. Centre de Documentació i Experimentació en Ciències i Tecnologia
costes rocoses o els penya-segats. Les aigües que baixen per les muntanyes
arrosseguen capes de sòl.
Segons la teoria cinètica de la matèria, tots els elements es componen d'un gran nombre
de partícules diminutes (molècules) unides entre si per una força d'atracció (cohesió), i
entre les molècules hi ha espai buit. En un cos sòlid, les molècules estan molt juntes i
conserven un lloc relativament fix, tenen petits moviments de rotació que passen a ocupar
tot l'espai disponible, degut al fet que la cohesió és més gran que en els gasos o en els
líquids. Les molècules de la majoria dels líquids estan una mica separades, la seva
cohesió és menor i els permet relliscar i adoptar la forma dels recipients. Els líquids
tendeixen a expandir-se; pensem en el que passa quan ens cau aigua al terra. Les
molècules dels gasos estan més separades i entre elles gairebé no hi ha acció cohesiva,
per tant poden adoptar la forma d'un recipient o escapar-se'n si no està tapat.
L'estat de la matèria depèn de la temperatura. La temperatura, a la vegada, dóna la
mesura de la mitjana de la velocitat amb què es desplacen les molècules. Quan a un
material sòlid se li transfereix energia per calor, les seves molècules vibren més
ràpidament. Si el moviment és tan enèrgic que pot vèncer la força de cohesió de les
molècules, aquestes se separen i el sòlid es converteix en líquid. En cedir energia per
calor passa el contrari. Substàncies diferents canvien d'estat a diferents temperatures. Si
s'afegeix sal a l'aigua dolça, se’n rebaixa el punt de congelació; l'aigua del mar es congela
a 2ºC sota zero en lloc de fer-ho a 0ºC. Si s'escampa sal sobre una superfície nevada la
neu es fon, excepte si la temperatura és molt baixa. Fem boira al punt de congelació de
l'aigua. Provem de congelar un got amb aigua i un got amb aigua i alcohol.
Quan es transfereix energia per calor a un líquid, algunes de les seves molècules es
mouen tan de pressa que "salten", a l'aire. Això es coneix amb el nom d'evaporació. Amb
l'ebullició passa quelcom semblant, però en aquest cas, el procés no afecta únicament la
superfície lliure del líquid, el procés és més ràpid i afecta tota la massa líquida.
La pressió també influeix en els canvis d'estat, per exemple al cim d'una muntanya la
pressió és menor i l'aigua s'evapora amb més facilitat.
Es diu que el canvi d'estat de l'aigua és un canvi físic, ja que no s'ha modificat l'estructura
íntima de la matèria. Per contra, les modificacions que es fan a l'estructura íntima de les
substàncies es coneixen com a canvis químics. La combustió és un exemple de canvi
químic.
Altres propietats de l'aigua
Si unim la part inferior de dos recipients mitjançant un tub flexible i aboquem un líquid dins
d'un dels recipients, es pot veure que el líquid té el mateix nivell en ambdós recipients, és
a dir, que les superfícies líquides se situen en el mateix pla horitzontal. Això es coneix
com a vasos comunicants.
Per entendre perquè alguns cossos floten i d'altres s'enfonsen a l'aigua, és necessari
entendre que sobre qualsevol cos que es trobi a l'aigua actuen dues forces. El seu pes
actua verticalment cap avall i l'empenta del líquid actua verticalment cap amunt. Quan
l'empenta és inferior al pes del cos, aquest s'enfonsa totalment. Quan l'empenta és igual
al pes del cos, queda flotant entre dues aigües. I quan l'empenta és superior al pes del
cos, aquest flota i sobresurt en part.
L'aigua té capacitat d'arrossegar les partícules de brutícia i també de dissoldre algunes
substàncies, és per això que s'utilitza per neteja. En canvi hi ha materials, com els greixos,
+
que no es dissolen en aigua i per això cal utilitzar sabons i detergents. El sabó embolica
els greixos i els separa del teixit (es produeix una emulsió).
Informacions aigua 4 2003
5. Centre de Documentació i Experimentació en Ciències i Tecnologia
Els raigs de llum inclinats, és refracten quan passen d'un mitjà a un altre de diferent
densitat.
Per això, quan col·loquem, dins d'un vas d'aigua, un llapis inclinat, tenim la impressió que
la part submergida es doblega. El mateix fenomen de refracció explica el comportament
d'una lent convexa, és a dir, l'ampliació de la imatge.
L'aigua i els nens
Hem intentat oferir unes explicacions senzilles però útils als professors. No obstant això,
la major part d'aquests conceptes són complexos per als nens i nenes petits.
No tots reconeixen que el gel és aigua. De fet, la dificultat ve perquè denominem a l'aigua
líquida "aigua" mentre que no parlem d'aigua quan ens referim al gel o al vapor.
La idea que quelcom "invisible" com un gas pot tenir existència és gairebé màgica; per
això el concepte de vapor d'aigua resulta tan complex. De totes maneres està bé que els
infants observin la diferència entre el fum (producte d'una combustió com ara la d'una
espelma) i el vapor d'aigua en ebullició. Quan s'apropa un objecte a un líquid en ebullició
el vapor el mulla, en canvi el fum de l'espelma l'ennegreix a causa de la sutja.
Els infants aprenen de molts contes infantils que la pluja es produeix perquè els núvols
xoquen. De la mateixa manera podran recordar que les gotes "xoquen" les unes amb les
altres i en els núvols s'ajunten formant gotes grans, fins que pel seu propi pes, cauen.
Les propietats organolèptiques són les que es poden percebre a través dels sentits.
Generalment ensenyem als infants que l'aigua és incolora, inodora i insípida. Aquestes
propietats, però, corresponen a l'aigua químicament pura, és a dir, l'aigua destil·lada. Cal
que els infants sàpiguen que l'aigua que beuen habitualment pot fer olor (per exemple de
clor), tenir gust (de sals en dissolució) i fins i tot color. Malgrat això pot ser potable, però
no pura, perquè no conté substàncies tòxiques ni microorganismes perjudicials per a la
salut.
La mainada pensa que quan tirem sal a l'aigua, la sal "desapareix", malgrat que
reconeguin que el gust ha canviat. Ens interessa que els infants s'adonin del que canvia i
del que no canvia de l'aigua. No obstant això, per entendre el concepte “dissolució”
haurien de poder assimilar, entre d'altres, la idea que una cosa és present encara que no
la vegem i que la matèria no és contínua sinó que està formada per partícules.
Informacions aigua 5 2003
