Estudio Físico-Químico del Ciclo del Agua El ciclo del agua se

Estudio Físico-Químico del Ciclo del Agua
El ciclo del agua se estudia desde diversos puntos de vista (físico-químico; biológicogeológico) y no siempre existe la coordinación adecuada. También se trata con
diferentes niveles de profundidad o grados de simplificación. Se habla del mismo
desde la educación Primaria hasta niveles avanzados.
Se sugiere la actividad para el primer ciclo de la ESO porque en este nivel el
planteamiento curricular globaliza las ciencias de la naturaleza. Es por tanto una
oportunidad para la coordinación de enfoques disciplinares teniendo en cuenta las
dificultades de los aprendizajes, que se ponen de manifiesto en las investigaciones
didácticas para distintas edades y niveles de conocimiento en ciencias.
Insistir en los contenidos que se incluyen en la actividad y hacerlo desde diversos
enfoques, ayuda a resolver algunas dificultades conceptuales.
Una actividad basada en imágenes visualiza mejor la idea de ciclo, aunque es
necesario enfatizar la simplificación que introduce en el tratamiento de una cuestión
compleja en el ámbito espacio-temporal. Una observación directa en la naturaleza
nunca permitiría extraer una conclusión de fenómeno cíclico. El conjunto de procesos
que integran el ciclo no son visualizables ni directa ni simultáneamente.
La selección de las distintas imágenes está basada en criterios como: aspectos
cuantitativos en los cambios de estado; fenómenos atmosféricos y aspectos básicos
hidrogeológicos; balance parcial de cuenca; sistema y transformaciones físicoquímicas. Sin embargo se pueden buscar otras imágenes según las necesidades
docentes o los criterios de aprendizaje que se prioricen.
Introducción
El agua natural es el agua que se encuentra en la superficie terrestre sea dulce o
salada. Por interacción con la radiación solar parte de la misma experimenta un
cambio de estado pasando de agua líquida a agua-vapor la cual pasa a la
atmósfera. Este vapor de agua al llegar a cierta altura donde la temperatura es más
baja se condensa formando diminutas gotitas, el conjunto de las cuales constituyen
las nubes.
A lo largo de estos pasos o procesos el agua va experimentando transformaciones. El
paso de líquido a vapor y su posterior condensación supone una destilación, y por
este procedimiento se obtiene agua destilada.
Cuando estas gotas se hacen más grandes, aumenta su peso, cayendo sobre la tierra
en forma de lluvia o de nieve.
Además de este ciclo hidrológico del agua, existe un subciclo biológico el cual hace
que se renueven sobre la tierra anualmente del orden de 6,5x1011Tm de este
compuesto.
Glosario
Agua dulce: Es agua que contiene cantidades mínimas de sales disueltas,
especialmente cloruro sódico, distinguiéndose así del agua salada (agua de mar). El
agua dulce es el agua de ríos y lagos.
Agua salada (de mar, océanos): Una solución uniforme de composición
aproximada 96,5% de agua y el 3,5% de sales ionizadas. Hay que tener en cuenta
que la salinidad varía de unos mares a otros, mientras en el Mediterráneo y el mar
Rojo se puede llegar a 43 g/L, en el océano Atlántico y en el mar del Norte oscila
entre 32 y 35 g/L. También están presentes gases disueltos como el oxígeno y el
nitrógeno.
Cambio de estado: Proceso que tiene lugar cuando la materia pasa de un estado de
agregación a otro.
Concentración: Cantidad de una sustancia dada en una unidad establecida de una
mezcla, solución o mineral.
Condensación: Cambio de estado de una sustancia de vapor a su forma líquida.
Destilación: Es un proceso de separación en el cual un líquido se convierte en vapor
y el vapor se condensa más tarde a líquido.
Disolución (solución verdadera): Una mezcla dispersada uniformemente a nivel
molecular o iónico, de una o más sustancias (soluto) en una o más sustancias
(disolventes). Estas dos partes de una solución se llaman fases.
Evaporación: Cambio de una sustancia de la fase líquida a la fase gaseosa o de
vapor.
Nubes: Formaciones de pequeñas gotas de agua o cristales que flotan en el aire a
una cierta altura y que se forman debido a la condensación o sublimación por el
enfriamiento del aire que subió desde la superficie terrestre.
Objetivos
Distinguir los conceptos de agua (sustancias químicas): agua salada, agua dulce,
agua potable.
Recalcar la importancia del agua para los procesos biológicos y poner de manifiesto
sus ciclos.
Introducir la idea de cambios de estado unido a la modificación de los estados de
agregación y la influencia de la temperatura en los mismos.
Actualizar su vocabulario adaptándolo a la terminología científica.
Provocar un cambio de actitudes aceptando la influencia de la actividad humana en
los procesos naturales.
Materiales y alternativas
Imágenes por internet del ciclo del agua.
A modo de ejemplo:
Utilización de diferentes imágenes haciendo énfasis principalmente en contenidos
físico-químicos.
Entre las imágenes que se indican en Procedimiento dos destacan más la idea de ciclo
global y de cuenca. Otra imagen resalta las transformaciones que tienen lugar en el
ciclo, incluyendo datos cuantitativos.
Procedimiento
Selección y análisis de imágenes que favorezcan el aprendizaje de los siguientes
conceptos:
●
●
●
●
●
ciclo
conservación de la materia y distribución del agua
cambios de estado y disoluciones
formación de nubes y precipitaciones
intercambio energético en el ciclo
Ciclo global del agua
Ciclo hidrológico: Flujos de agua
Ciclo de agua en una cuenca
A partir de las imágenes que se proponen, responde a las siguientes cuestiones.
Procecimiento - Cuestiones
1. Realiza el balance del ciclo con los datos numéricos que se presentan y explica
la transferencia del agua desde los océanos hacia la parte terrestre.
2. Esta imagen constituye un esquema muy simplificado del ciclo global del agua
¿Qué otros elementos añadirías para aproximar este ciclo al conjunto de
transformaciones que tienen lugar en la Naturaleza?
3. ¿Por qué no procede el 100% de vapor de agua de las aguas superficiales?
4. Identificar los procesos de cambio de estado y diferenciarlos de los fenómenos
atmosféricos.
5. Consulta en otras fuentes para asociar los términos y cifras de las dos
columnas:
Masa total del agua del planeta
1370 x 1015 Tm
% de agua en mares y océanos
95
% de aguas subterráneas
2-4
% glaciares y masas polares
2
% otros recursos acuáticos
<0,01
6. Reconoce en estas imágenes la presencia de disoluciones y las diferencias entre
ellas.
7. Los cambios de estado que se producen en el ciclo implican transferencias de
energía. Identifícalas y explica los diferentes procesos.
8. Explica la formación de una nube utilizando los conceptos que aparecen en el
ciclo.
Volver a procedimiento
Resultados
El profesorado analizará las dificultades conceptuales que manifiestan los alumnos a
través de las respuestas al cuestionario y a las preguntas para la autoevaluación.
Se relacionarán estas dificultades con contenidos físico-químicos de cursos posteriores
(segundo ciclo).
Esta discusión de resultados, por las características de la actividad, supone una
reflexión didáctica sobre la misma y sus consecuencias para los futuros aprendizajes.
Preguntas para la autoevaluación
1. En relación con el aire troposférico podemos afirmar que:
a) Está compuesto fundamentalmente de nitrógeno
b) El aire es una mezcla de gases
c) El vapor de agua contenido en el aire es variable
d) Todas las anteriores
2. Señala la opción falsa sobre el ciclo del agua
a) Las nubes están formadas solo de vapor de agua
b) El vapor de agua es invisible
c) El Sol es el motor del ciclo del agua
d) El agua que hay en al Tierra es siempre la misma aunque cambia de
unos estados a otros
3. Cuando se dice que el agua es un buen disolvente se quiere decir que:
a) Puede disolver sustancias sólidas y líquidas
b) Puede disolver sólidos, líquidos y gases
c) Puede disolver todas las sustancias
d) No existen sustancias insolubles
4. Indica la opción correcta:
a) Vaporización es el paso de líquido a gas
b) Condensación es el paso de gas a líquido
c) La evaporación es un proceso diferente de la ebullición
d) Todas las anteriores
5. Sobre el ciclo del agua en la tierra se puede afirmar que:
a) El agua es siempre la misma aunque cambia de unos estados a otros
b) Hay vapor de agua en el aire, es invisible
c) El sol calienta el agua de mares y lagos y provoca su evaporación
d) Todas las anteriores
6. Señala cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta:
a) El aire ocupa espacio
b) En la Tierra hay más agua dulce que salada
c) La mayor parte del agua dulce está en forma de hielo
d) El aire pesa
7. Sobre la vaporización se puede afirmar que:
a) La ebullición es un cambio de estado, la evaporación no lo es
b) La evaporación ocurre a cualquier temperatura
c) La evaporación es un cambio químico
d) La ebullición sólo tiene lugar a 100ºC
8. ¿Cuál de estas afirmaciones es correcta?
a) El agua potable se puede beber
b) El agua, que ha sido usada y después depurada, se puede beber
c) El agua de manantial siempre es potable
d) Todas las anteriores