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• Comparar a densidade dos gases com a de outros materiais;
• Observar o comportamento dos gases relacionado a sua pequena densidade;
• Investigar aplica??es pr?ticas e industriais da pequena densidade dos gases;
• Criar um prot?tipo de um pequeno barco de embalagem PET;
• Entender as quest?es relacionadas ao transporte de gases.

110 minutos

• Propriedades dos materiais
• Estados f?sicos

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Iniciar a aula relembrando alguns pontos referentes ? densidade: sua defini??o, f?rmula (d = m/V), determina??o pr?tica. Pedir aos alunos para comparar (qualitativamente) os valores de densidade de alguns materiais: ?gua, ?leo, madeira (diferentes tipos), a?o, isopor, chumbo. O exemplo de uma vara de pescar serve para comparar bem a densidade de dois materiais: chumbo (chumbada do anzol) e isopor (boia presa ? linha). Insistir na rela??o entre densidade e grau de compacta??o da mat?ria.

Propor aos alunos aprofundarem no estudo da densidade, comparando o comportamento dessa propriedade nos gases e nos outros materiais.

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1? atividade: Comparando a densidade do ar com a densidade do ?lcool e da areia

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Pr?tica: encher uma garrafa de 500 mL com cada um dos materiais para que sejam colocados em uma bacia (ou balde) com ?gua. Se o col?gio dispuser de uma piscina ? uma boa oportunidade para se fazer uma discuss?o ao ar livre. Solicitar aos alunos para exporem suas opini?es, ouvir suas previs?es e as explica??es que eles criam para os resultados esperados. Colocar os tr?s recipientes na bacia com ?gua.Ver o comportamento. Tentar afundar a garrafa com ar e a garrafa com ?lcool, observar.

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Foto 1: garrafas PET contendo areia (esquerda), ar (centro) e ?lcool (direita). Repare que a garrafa com areia encontra-se submersa, a com ar boiando na superf?cie da l?mina de ?gua e a com ?lcool boiando com uma pequena ?rea acima da ?gua.

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Confrontar os resultados obtidos com aqueles previstos pelos alunos. Houve coincid?ncia em todos, algum aluno havia feito uma proposta discordante?

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Mostrar aos alunos que o movimento descrito pelos recipientes ? explicado pela densidade de cada material e tamb?m pela densidade do meio onde se encontram (?gua). A areia, material com composi??o rica em silicatos, apresenta um elevado grau de compacta??o da mat?ria. Sua densidade sendo maior que a da ?gua faz com que o recipiente afunde. O ?lcool tem uma densidade praticamente igual ? da ?gua, por?m um pouco menor, e faz com que o recipiente fique boiando. Quando levado para o fundo, retorna ? superf?cie lentamente. J? o ar tem uma densidade muito menor que a da ?gua, fruto da organiza??o da mat?ria no estado gasoso. Relacionar com a teoria cin?tico-molecular e a proposta de part?culas espalhadas, espa?adas, praticamente sem for?as atrativas, com movimenta??o ca?tica e incessante. Insistir que esse espalhamento determina pouca massa ocupando um grande volume, ou seja, pequena densidade.

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Quest?o:

Quando falamos em grau de compacta??o da mat?ria, pensamos a n?vel at?mico-molecular, mas o aluno pode tentar estender esse conceito para o mundo macrosc?pico. Assim, materiais com alta densidade devem ser materiais duros, resistentes, impenetr?veis? Discutir com os alunos quais rela??es s?o realmente verdadeiras: denso e duro, denso e resistente, denso e impenetr?vel.

Discutir com os alunos algumas aplica??es pr?ticas para a pequena densidade do ar: submarinos, barcos feitos de embalagens PET vazias.

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Sugest?es de v?deos:

Barco de garrafa PET - http://www.estanciapiraju.com.br/barcopeti/barcogarrafapet.htm

Caiaque de garrafa PET - http://www.youtube.com/watch?v=u_lLiuc9aR4

Submarino de garrafa PET - http://www.youtube.com/watch?v=yeQkcIsW-Ys

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2? atividade: Propondo a constru??o de barcos de garrafa PET

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Neste momento utilizaremos materiais que seriam descartados para aplicar e desenvolver novos conhecimentos.

Tendo sido investigada pelos alunos a densidade dos gases, podemos propor uma atividade onde os alunos v?o aplicar os conhecimentos adquiridos e de uma forma l?dica. Al?m disso, novas habilidades ser?o envolvidas, como criatividade, habilidade motora, trabalho em grupo, inova??o.

Dentro do assunto tamb?m poder? ser abordada a quest?o do meio ambiente e atitudes que promovem a sua preserva??o. Tratar do assunto de lixo jogado em vias p?blicas ? sempre uma boa oportunidade para conscientiza??o dos jovens e para que eles atuem em suas comunidades de origem.

A turma ser? dividida em grupos (no m?nimo 4 alunos) e ser?o repassados a eles as instru??es e tarefas. O trabalho ser? realizado em casa ou na pr?pria escola, havendo disponibilidade de hor?rio. Cada grupo dever? documentar suas atividades e fazer um registro em v?deo do teste do barco.

O objetivo ? montar um barco com 1 ou 2 garrafas PET inteiras, de capacidade de 2 ou 2,5 litros, e que tenha algum sistema de propuls?o (p?s de madeira, bal?o de g?s, motor el?trico, alguma rea??o geradora de g?s como vinagre e bicarbonato).

O v?deo (dura??o 12:07) pode dar uma ideia inicial: Como fazer um barco de garrafa PET -  http://vimeo.com/15851059

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Para apresenta??o dos resultados obtidos poderemos reunir os barcos em uma competi??o. Poder? ser agenda a utiliza??o da piscina do col?gio ou de um clube esportivo. N?o havendo essa possibilidade, podemos pedir aos alunos para registrarem o teste em v?deo e medirem o deslocamento do barco. Em sala de aula ser?o computados os deslocamentos de todos os grupos e declarado o(s) grupo(s) vencedor(es) do torneio.

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3? atividade: Armazenamento e transporte de gases

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Discutir com os alunos um problema decorrente da pequena densidade dos gases: como fazer seu armazenamento e transporte? Grandes massas de g?s ocupam grandes volumes. Como a ind?stria pode contornar esse problema? Explicar a import?ncia de se trabalhar com g?s comprimido. O aumento da press?o permite uma dr?stica redu??o no volume. O professor pode utilizar o momento para apresentar e trabalhar a Lei de Boyle para os gases (rela??o entre press?o e volume).

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Assistir ao v?deo (dura??o 3:20) com os alunos: Lei de Boyle corretamente trabalhado -  http://www.youtube.com/watch?v=dwjJbMLNrUM

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Solicitar aos alunos que pesquisem como ? feito o transporte de gases combust?veis ou aqueles usados em ind?strias e hospitais.

Proponha uma quest?o para aplicarem o conhecimento adquirido:

Considere um cilindro de oxig?nio de uso hospitalar com carga de 8 kg de g?s oxig?nio. O volume ocupado, ? temperatura e press?o ambientes seria de 6,25 m³. Calcule a press?o a que o g?s est? submetido no recipiente para que seu volume ocupe 0,45 m³.

Resolu??o: Aplicando a Lei de Boyle (P x V = K), temos que em uma transforma??o isot?rmica P₁ x V₁ = P₂ x V₂. Substituindo-se os valores (1 x 6,25 = P₂ x 0,45), obteremos o resultado de 13, 9 atm.

Os seguintes sites poder?o servir de consulta aos alunos e professores para conhecer um pouco mais sobre o assunto de gases combust?veis e hospitalares, seu transporte e armazenamento:

Companhia de Transporte de G?s SA - http://www.transgas.com.br/

Transporte do g?s natural - http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/gasosos/gnatural/transpor.htm

Petrobr?s G?s natural - http://www.petrobras.com.br/pt/energia-e-tecnologia/fontes-de-energia/gas-natural/

SEBRAE G?s natural - http://www.sebrae.com.br/setor/petroleo-e-gas/o-setor/gas-natural

Transporte de g?s butano e propano - http://www.imtt.pt/sites/IMTT/Portugues/TransportesRodoviarios/TransporteMercadoriasPerigosas/EsclarecimentosIMTT/Paginas/Esclarecimenton%C2%BA6.aspx

Seguran?a do trabalho Gases medicinais - http://segurancaesaudedotrabalho.blogspot.com.br/2009/09/gases-medicinais.html

 A avalia??o pode se concentrar em dois pontos:

- constru??o do barco de garrafa PET: o professor poder? solicitar a documenta??o de todo o processo (em texto e em fotos) e o v?deo do resultado final;

- pesquisa sobre o tema Armazenamento e Transporte de Gases e socializa??o com o restante da turma.