Introducción
La actividad volcánica es una manifestación de la dinámica interna de la Tierra que se expresa mediante la salida al exterior de materia fundida. Es un fenómeno complejo que se debe a múltiples causas, especialmente a los cambios en la temperatura y en la presión a la que están sometidas las rocas en el interior de la Tierra.
Cuanto más alta es la presión, más alta es la temperatura de fusión. La explicación (para el nivel de primaria) es que el incremento de la presión favorece que los átomos (las partes, las partículas) se reordenen en estructuras más densas y compactas y, por tanto, sean necesarias temperaturas más elevadas para fundir los minerales.
l’increment de la pressió afavoreix que els àtoms (les parts, partícules) es reordenin en estructures més denses i compactes i, per tant, siguin necessàries temperatures més elevades per fondre els minerals.
Los procesos que tienen lugar son:
- La fusión de las rocas de la corteza y el manto, que origina el magma.
- La acumulación del magma en la cámara magmática.
- El ascenso y, en algunos casos, la salida al exterior, con la consiguiente formación de rocas volcánicas.
Hay una gran diverdidad de volcanes y, en la mayor parte, esta diversidad depende de la composición química de los materiales.
¿De dónde proviene el calor que hace aumentar la temperatura?
¿Cómo cambia el comportamiento de los materiales con la temperatura?
Una pregunta que nos podemos formular es "¿De dónde proviene el calor?". También podemos repensar la idea de que proviene de la que había en el inicio de la formación del planeta. Puede ser interesante reconocer que cuando nos fregamos las manos notamos que la temperatura aumenta. Relacionada con esta última idea, otra de las que es necesario transformar es que la fusión de un material no sólo depende de la temperatura, puesto que esta depende también de la presión.
Si los alumnos seleccionan diferentes materiales como chocolate, mantequilla, cera, gel, rocas, y los someten a diferentes temperaturas, por ejemplo:
- sobre un pequeños fogón,
- en la mano
- en el bolsillo…,
Observaremos que se comportan de manera diferente y que necesitan diferente aportación de calor para cambiar a estado líquido y fundirse.
La observación también nos permite evidenciar que por mucho que calentemos una roca en la escuela no se va a fundir, y que las rocas para cambiar necesitan temperaturas mucho más elevadas que las que podemos reproducir en el aula, temperaturas que sí existen en el interior de la Tierra.
La experiencia y los dibujos son de: Onida M., Segalini L (2006) Investigación didáctica en la escuela primaria: una experiència sobre los fenómenos volcánicos. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 14 (3), 247-258.
¿Cómo podemos simular la formación y movimiento del magma?
Materiales necesarios
Con el fin de saber más sobre el magma y las rocas del interior de la Tierra, os proponemos una simulación en la que tendremos en cuenta el factor temperatura de la formación y movimiento del magma dentro de la Tierra. El material necesario es:
Una capa de cera al fondo de un vaso de precipitados cubierta por una capa de arena y una de agua.
- Se calienta el vaso de precipitados en un pequeño fogón. Entonces se ve como una parte de la cera se funde y sube líquida a través de la arena y del agua y después solidifica.
Exploración de ideas previas
Será necesario pasar de la idea simple de que existen depósitos permanentes de magma en el centro de la Tierra y que para ellos sólo es necesario encontrar un camino de salida, a conocer que en determinados sitios de la litosfera, las rocas se van fundiendo y algunos de los componentes se evaporan, de manera que cuando hay muchos gases, la presión es muy alta, y es entonces cuando el magma sale al exterior por diferentes puntos de la corteza (es como cuando una palomita explota al calentarla).
Construcción de nuevos aprendizajes
Para facilitar la observación de la experiencia se puede pedir a los alumnos que observen y describan lo que ven. Que lo dibujen en tres momentos: inicial, intermedio y final, y que lo relacionen con el volcán.
La arena y el agua simulan capas de la corteza terrestre. El uso de agua para representar capas de rocas puede suponer alguna dificultad para algunos alumnos porque en la realidad el magma atraviesa materiales sólidos, pero es una forma sencilla de hacer visibles los procesos.
La cera representa el manto superior, normalmente sólido, pero que puede estar parcialmente fundido en algunos lugares. De la misma forma que la cera sube a causa de su densidad más baja que lo que la rodea, el magma puede ascender hasta introducirse en la corteza o llegar a la superficie y formar una colada de lava.
Esta simulación permite discutir que el magma o la lava no existe a priori, sinó que se forma en el interior de la Tierra, y observar que la cera fundida sube hacia arriba. La dificultad principal puede estar en interpretar la causa del movimiento de la cera, ya que aplicar el concepto de densidad puede ser difícil. Les resulta más fácil hablar en términos de pesado o ligero. Y una posible explicación sería: «la cera se ha fundido y es mas ligera que el agua y ha subido hacia arriba·
En este enlace podéis encontrar el material imprimible (sólo disponible en català) para el alumnado que complementa esta simulación.
Catalogado por el CESIRE. Elaborado por Ana Rodríguez Poveda de la escuela El Morsell, de Olivella.
Una experiencia en 2º de primaria
Clicad sobre la imagen para ver este experimento aplicado en 2º de primaria por Cristina Montserrat del CEIP Ses Rotes Velles (Calvià, Mallorca).
¿Cuál es el papel de los gases en una erupción volcánica?
Los magmas contienen cualidades variables de gases disueltos que se mantienen en la roca fundida, de la misma manera que se conserva el dióxido de carbono en las bebidas gaseosas. Y como en el caso de las bebidas, cuando las destapamos, reduciendo la presión, los gases se empiezan a escapar. Estos gases, cuando encuentran una fractura, se introducen forzosamente en ella, rompiendo la roca y arrastrando tras ellos la resta del magma.
Dibujo de un niño sobre la experiencia de la botella de agua con gas y bicarbonato sódico (a), comparado con la erupción del volcán (b).
A fin de discutir la función de los gases como materiales que impulsan y hacen ascender el magma de los volcanes, se puede hacer la experiencia con agua con gas fría y bicarbonato sódico. Se añade una cucharadita de bicarbonato al agua con gas, se remueve la botella y se abre. Esta simulación permite observar el papel del gas en la subida del agua, por la analogía con el magma del volcán, aunque en el caso de los volcanes, los gases no son el resultado de esta reacción química, sinó que ya forman parte del magma inicial.
La experiencia y los dibujos son de: Onida M., Segalini L (2006) Investigación didáctica en la escuela primaria: una experiència sobre los fenómenos volcánicos. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 14 (3), 247-258.