Nuvole, nebbia e neve: esperimenti qualitativi

1. Procuratevi un grande barattolo a bocca larga (ad esempio un barattolo per sottaceti di dimensione “industriale”, come quelli usati dai salumieri), un foglio di gomma ricavato da un palloncino gonfiabile e un elastico sufficientemente grande da avvolgere la bocca del barattolo. Lavate il barattolo, e versate sul fondo circa 2-3 cm di acqua; coprite la bocca del barattolo con il pezzo di gomma e appoggiarvi sopra un libro per tenerlo in posizione. Dopo circa 10-15 minuti togliete il libro e il pezzo di gomma, e subito versate dentro il barattolo un cucchiaio di polvere di gesso o di talco; molto rapidamente ricoprite con il foglio di gomma e avvolgete l'elastico intorno alla bocca per mantenere saldamente la gomma su di essa. Premere verso il basso la gomma con un pugno, in modo tale che l'aria dentro il barattolo venga compressa (aumenta la pressione) e quindi riscaldata (perché?): il vapore acqueo contenuto nell'aria dentro il barattolo aumenta. Dopo circa 15 secondi, rimuovere rapidamente il pugno: l'aria ora si raffredda, e non è più in grado di mantenere il vapor acqueo. Intorno alla polvere di gesso, che fornisce centri di nucleazione, tale vapor acqueo si condensa, formando una nuvola dentro il barattolo.

2. Svuotate due bottiglie di plastica e sciacquatele accuratamente. Riempite per circa ¼ la prima bottiglia con acqua fredda, e la seconda con acqua bollente. Posizionate un cubetto di ghiaccio nel collo delle due bottiglie in modo tale che esso si incunei nel collo della bottiglia ma non passi oltre. Cosa osservate nelle due bottiglie? In base al risultato dell'esperimento precedente, siete in grado di fare una previsione su dove si formerà nebbia? Perché? Cosa pensate che accada se ripetete l'esperimento con più bottiglie, con acqua a diverse temperature? Cosa avviene se si usa acqua calda, invece che bollente, e acqua tiepida, invece che fredda? Pensate che si formi più o meno nebbia nelle bottiglie? Sapreste dare una spiegazione?

3. Procuratevi due lattine, una molto grande (o anche un secchiello) e una piccola. Mettete del ghiaccio mescolato con sale sul fondo della lattina grande e posizionate la lattina piccola sul fondo in modo tale che entrambe le lattine siano allo stesso livello superiore; continuate a mettere ghiaccio e sale intorno la lattina piccola in modo da riempire quella grande. L'aria nella lattina piccola diventerà presto molto fredda, per cui se ci alitate dentro il vapor acqueo (del vostro respiro) si condenserà in una nuvoletta (perché?). Con un piccolo chiodo (o un ago) raschiate un po' di ghiaccio secco (che potete trovare dai gelatai) e fate cadere i piccoli cristalli di ghiaccio secco nella nuvoletta formatasi. Se illuminate verso il basso il dispositivo con una torcia elettrica, dovreste vedere molti piccoli cristalli scintillanti di ghiaccio. Di nuovo alitate dolcemente verso la nuvoletta (per aggiungere umidità), aspettate un minuto o due e ripetete l'operazione. Alla fine ci sarà sufficiente umidità per permettere ai piccoli cristalli di crescere cosicché, diventando pesanti, scenderanno verso il basso come piccoli fiocchi di neve.