Idees per treballar
Les idees bàsiques per treballar
Idees per revisar
Les idees habituals de l'alumnat per revisar
"Bones" preguntes
Possibles bones preguntes que ajudin a la construcció d'aquestes idees
Idees per treballar
La hidrosfera es el sistema material constituït per l’aigua que es troba a la Terra. Inclou els oceans, mars, rius, llacs, aigua subterrània, el gel, la neu i l’aigua atmosfèrica. L’aigua migra d’aquests dipòsits a uns altres per processos de canvi d’estat i de transport que en conjunt configuren el cicle hidrològic o cicle de l’aigua.
El model de cicle de l’aigua ens serveix per explicar tots els fenòmens de circulació de l’aigua natural i artificial. Des del punt de vist geològic, l’aigua és un important agent de canvi i és necessari entendre on la podem trobar, com ha arribat al lloc on és, com va d’un lloc a un altre, quins canvis provoca en el medi el seu moviment, quina energia els genera, etc… Des del punt de vista mediambiental, el cicle de l’aigua és un model clau relacionat amb un dels Objectius de Desenvolupament Sostenible: garantir aigua potable a tota la població mundial i a la resta d’éssers vius que la necessiten.
El cicle de l’aigua a la natura, des de la perspectiva científica, és un model de com circula l’aigua, i estudiar-lo (mirar-lo) com un sistema comporta pensar en que hi ha una estructura i components, és a dir, en localitzacions o magatzems d’aigua a la natura (atmosfera, oceans, glaceres…) i en els diferents estats físics en què la trobem. En el seu marc es produeixen uns canvis, interaccions que es concreten en els fluxos o processos que s’estableixen quan l’aigua canvia d’estat o de lloc (circulació superficial, subterrània, evaporació…). I el funcionament general del sistema, esta regulat per mecanismes de control-regulació que cal conèixer per identificar factors que comporten impactes i riscos i per fonamentar actuacions sostenibles de l’aigua.
En el cas del cicle d’aigua urbà canvien part dels magatzems, dels processos i les formes que comporten controlar i regular el seu funcionament. La diferència més important és que en el cas del cicle natural, l’energia necessària per al funcionament del cicle prové de fonts primàries, mentre que en el cas del cicle urbà ens cal disposar d’altres fonts.
Idees clau del cicle de l'aigua natural
Idees clau del cicle de l'aigua urbà
- L’aigua es troba en magatzems superficials (llacs, rius, glaceres), atmosfèrics, oceànics i subterranis. Els éssers vius també són magatzems d’aigua.
- Hi ha diferents processos (evaporació, condensació, precipitació, infiltració, etc.) que fan que l’aigua es pugui moure dins un mateix magatzem o entre magatzems.
- L’energia del Sol és l’agent que possibilita el canvi d’estat i que el vapor s’escampi per l’atmosfera, o “pugi”. La força de la gravetat és l’agent causal del retorn de l’aigua a l’oceà, o de que “baixi”.
- L’aigua ha de transferir o absorbir calor per canviar d’estat.
- Hi ha un tancament entre les entrades i les sortides per això la quantitat de l’aigua es conserva. El cicle natural de l’aigua funciona amb l’acció de l’energia renovable del sol i la força de la gravetat. No necessita aportació d’energia externa.
- L’aigua pel consum humà es capta o s’extreu de magatzems naturals o magatzems creats per l’ésser humà (embassaments) i la seva circulació no queda interrompuda en cap moment.
- La qualitat de l’aigua de cada magatzem és diferent i per fer-la apta pel consum humà cal sotmetre-la al procés de potabilització.
- L’aigua potable un cop utilitzada esdevé aigua residual ja que es modifiquen les seves propietats perdent qualitat i el procés de depuració millora la qualitat de l’aigua abans de retornar-la al medi o de reutilitzar-la per altres usos.
- L’aigua es transporta pels diferents magatzems a través de la xarxa de subministrament. Els agents causals del moviment són la força de la gravetat i el sistema de bombeig.
- Amb l’augment del consum de l’aigua (més població i més consum), es redueix la disponibilitat d’aigua de qualitat propera pel consum humà. Cal invertir més energia i recursos.
Idees per revisar
Una idea que s’ha de revisar és ajudar a tenir present l’existència de les aigües subterrànies i el seu paper en el cicle de l’aigua. És un dipòsit d’aigua que molt sovint tampoc es representa als llibres i que quan es fa, es dibuixa com si fos un llac o un riu subterrani, sense representar la idea d’aqüífer (roques permeables o materials sense consolidar com graves o sorres), saturades d’aigua. També és difícil d’imaginar com hi entra l’aigua (per infiltració), com hi circula (subterrània) i com en surt a la superfície (pous, fonts naturals, surgència…).
"Bones preguntes" i activitats
On hi ha aigua? Quins magatzems d'aigua coneixeu? Quins són naturals? Quins són artificials?
Representació molt simple: no hi evaporació i no es tanca el cicle. Font: Conxita Márquez. IES Vilanova del Camí
En quin estat està l'aigua en cada un d'aquests magatzems?
Representació més complexa, però no es saben connectar les aigües subterrànies amb el cicle. Font: Conxita Márquez. IES Vilanova del Camí
Una de les dificultats més importants de l’alumnat relacionades amb l’aprenentatge del cicle de l’aigua és tenir en compte l’aigua atmosfèrica, diferenciant el vapor d’aigua –gas-, que no es veu, de les gotes líquides d’aigua que formen els núvols i la boira i que són resultats de processos de condensació. De tots els canvis, el més difícil de conceptualitzar és el de la condensació, que comporta que el vapor d’aigua, quan entra en contacte amb una massa d’aire més freda, transfereix energia a l’entorn (en “perd”) i al refredar-se, canvia d’estat (passa a ser aigua líquida o sòlida).
Quins processos fan passar l'aigua d'uns magatzems a uns altres? En quines condicions passen aquests processos?
Són de gran ajuda les hidrorepresentacions, on els alumnes simulen la posició i el moviment de les partícules d’aigua en els diferents estats o en diferents condicions de temperatura. Imatge: Hidrorepresentació de l'aigua en estat sòlid. Teresa Pigrau.
Hidrorepresentació de l’aigua en estat sòlid, líquid i gas. Font: Teresa Pigrau. Escola Coves d’en Cimany
Pel que fa al cicle de l’aigua a la ciutat, serà important tenir en compte els tres processos bàsics: abastament, sanejament i reutilització.
Les dificultats més importants es centren en diferenciar entre el procés de potabilització i el de depuració. I en aquest cas, normalment es pensa més en com entra l’aigua a les cases, però no tant en la sortida i, encara menys, en la necessitat de depurar-les.
Quins processos netegen l'aigua?
Recurs de l'Àrea Metropolitana de Barcelona. Cliqueu sobre la imatge
Què posa en marxa el cicle de l'aigua? Com entra i surt l'aigua de casa teva?
Representació del cicle urbà de l’aigua que fa referència a la potabilització de l’aigua però no a la seva depuració (no tanca el cicle). Font: Alba Castelltort. Escola La Mar Bella
Finalment, una altra idea important és la de que la quantitat d’aigua en el Sistema Terra es conserva però no la seva qualitat. Per tant quan diem que no s’ha de malgastar l’aigua no es relaciona tant amb el fet de que es podria acabar, com amb poder-ne disposar amb la suficient qualitat pel bon funcionament dels sistemes vius. La natura té mecanismes per a la depuració de l’aigua fins a uns límits de contaminació. Quan es sobrepassen aquests límits, netejar aigua o dessalinitzar la del mar requereix un alt consum d’energia per fer aquest treball.
Per què tenim problemes d'aigua si aquesta circula?
Com ens expliquem que l'aigua sigui un bé escàs si la quantitat global es conserva? Com podem conservar els recursos hídrics?. Imatge: Àrea Metropolitana de Barcelona.
Per veure més propostes didàctiques i bones preguntes sobre el CICLE DE L’AIGUA (des de la perspectiva dels sistemes materials), cliqueu aquí