Questa lezione si propone di iniziare ad analizzare i rapporti tra diversi materiali e sostanze ed il calore.
Nella nostra vita quotidiana siamo circondati di sostanze che mutano le loro caratteristiche semplicemente se viene sottratto(tolto) o somministrato(dato) del calore. L'acqua è l'esempio più comune. Se somministro calore(la riscaldo) arriva al punto di bollire e di trasformarsi in vapore acqueo; se sottraggo calore(la raffreddo) congela e diventa ghiaccio. Queste trasformazioni fisiche sono importanti perché alla base di molti processi di produzione, sia artigianale che industriale.
Siccome però l'acqua è la sostanza che tutti gli insegnanti prendono come riferimento per fare questi esempi ho deciso di analizzare sostanze che quasi nessuno prende in considerazione, quindi sono partito dallo...Zucchero.
Con gli studenti del campo estivo ci siamo organizzati per verificare cosa succede quando riscaldiamo ,semplicemente, lo zucchero. Per ripetere la «dolce» esperienza vi serviranno:
- un fornello elettrico(meglio quello elettrico a scuola, sempre)
- un pentolino con manico in plastica(per evitare di scottarsi)
- un cucchiaio di legno(per mescolare lo zucchero)
- una confezione di zucchero(noi abbiamo usato quello bianco)
- stampi in silicone per dolci
- stecchini per spiedini
- strofinacci da cucina e carta cucina per pulire.
Per iniziare abbiamo acceso la piastra regolandola sulla temperatura più alta, poi abbiamo appoggiato il pentolino e gli abbiamo messo dentro 6 cucchiai di zucchero. Abbiamo iniziato a mescolare lentamente ma in maniera costante, senza fermarsi mai.
Dopo qualche minuto lo zucchero ha cominciato a raggrumarsi e abbiamo avvertito il classico odore di zucchero filato;
continuando con il mescolamento i grumi hanno iniziato ad assumere un colore ambrato e poi, subito dopo, lo zucchero si è sciolto diventando liquido. A questo punto Roberta(vice scienziata del campo)aiutata dai bambini, ha versato lo zucchero liquido(che, a questo punto, chiameremo con il suo nome:caramello)negli stampi da dolce e gli ha infilato dentro uno stecco da spiedini.
I bambini e le bambine hanno poi provveduto a tenere diritto lo stecchino fino a che il caramello(raffreddandosi, quindi perdendo calore) non è tornato solido, dando origine ad un gustoso lecca lecca.
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Operazioni post-esperimento.
Se volete pulire senza fatica cucchiaio e pentolino dallo zucchero solidificato lasciateli per un po' sotto l'acqua corrente; eventuali tracce di zucchero bruciato presenti sulla piastra andranno rimosse con uno straccio umido quando la piastra si sarà raffreddata.
Cosa abbiamo osservato.
Dopo questa esperienza abbiamo aperto la nostra solita discussione, parlando dei cambiamenti che avevamo osservato ed è emerso che:
- lo zucchero, all'inizio dell'esperienza, è bianco e in forma di granellini, alla fine è scuro e in una massa unica
- lo zucchero, all'inizio dell'esperienza, è inodore, mentre quando si riscalda fa un odore(profumo?) caratteristico
- il sapore dello zucchero bianco è completamente differente da quello dello zucchero caramellato.
Quindi la semplice somministrazione di calore ha causato dei grandi cambiamenti alla sostanza «zucchero».
Appendice A.
Il giorno successivo a questa esperienza siamo riusciti a farci prestare una macchina casalinga per fare lo zucchero filato e l'abbiamo usata per completare il nostro percorso sullo zucchero. La macchina è composta di una resistenza elettrica che scalda lo zucchero(proprio come abbiamo fatto noi) e di un piccolo piatto in metallo che ruota velocissimo. Appena lo zucchero fonde le gocce di zucchero fuso vengono sparate dal piatto in metallo verso l'esterno, ma siccome l'aria è più fredda della resistenza elettrica dell'apparecchio, la goccia si raffredda in volo creando un filo. Questi fili vengono raccolti con il bacchettino di legno e, uno dopo l'altro, si sovrappongono formando la nuvola di zucchero filato.