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Entendendo as expansões gasosas

 

16/02/2009

Autor e Coautor(es)
ANDREA MARQUES LEAO DOESCHER
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PRESIDENTE PRUDENTE - SP UNOESTE COLEGIO ENSINO MEDIO E PROFISSIONAL

Erwin Doescher e Bruno Pagliarani Mattiazzo

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Física Movimento, variações e conservações
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula
* Compreender como os gases se comportam em algumas temperaturas.
Duração das atividades
Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
Temperatura; Calor.
Estratégias e recursos da aula

As estratégias utilizadas serão:
• Aula interativa;
• Aula conceitual;
• Desenvolvimento de um experimento. Observamos que o professor deverá solicitar previamente aos alunos os materiais (como segue na Tabela 1 abaixo) necessários para a realização do experimento nestas aulas.

Motivação:

Inicie a aula perguntando aos alunos “Por que as bexigas de aniversário murcham com o passar do tempo?”. Após ouvir as opiniões dos alunos, explique que as bexigas utilizadas em festas (Fig. 1) com o passar do tempo ficam murchas, como se o ar saísse da bola, pois o ar escapa pelos orifícios microscópicos da borracha(1). Esse fenômeno é explicado pela efusão dos gases, que é um fenômeno que acontece quando as moléculas, por serem muito pequenas e por movimentarem-se constantemente, escapam com facilidade por pequenos orifícios.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1612/imagens/bexigas.JPG

Figura 1 – Bexigas
Imagem disponível em: http://br.geocities.com/play2brasil/bexiga1.gif. Acesso em: 02 fev. 2009

 

Atividade 1
Após as discussões, estando os alunos organizados em grupos de cinco (5) integrantes, o professor deverá apresentar o recurso (que se trata de uma experiência) postado abaixo.

 

 

Essa experiência (Fig. 2) consiste em uma demonstração de que é possível perceber os principais fatores que influenciam o comportamento das moléculas no estado gasoso (pressão, temperatura, volume e quantidade de matéria). Além disso, o referido recurso possibilita entender como as moléculas gasosas se comportam na atmosfera.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1612/imagens/qumica.JPG

Figura 2 – Imagem do recurso postado na aula.

 

Observamos que a lista de materiais necessários para a realização desta experiência encontra-se na Tabela 1 abaixo.

Tabela 1 – Lista de Materiais 

Materiais Materiais Opcionais
1 bexiga de borracha 1 saco plástico (que possam ser enchido e amarrados)
1 garrafa de plástico (500mL) 1 frasco de plástico (500 mL)
2 vasilhas de alumínio  
Água quente (+/- 80 ºC)  
Água fria  
Gelo  
Bico de Bünsen 1 fogão ou aquecedor elétrico

 

Destacamos que essa experiência é importante no ensino de Física,  especificamente Termodinâmica, pois mostra que dependendo da temperatura, os gases de comportam de um jeito ou de outro.

Observação: Antes de iniciar este experimento não se esqueça das normas de segurança. Assim, oriente seus alunos a usarem equipamentos de proteção: jaleco, óculos e luvas, pois todo cuidado é pouco.


Com relação à montagem do experimento, o professor deverá dar as seguintes instruções aos alunos:

  • Acoplem a bexiga de borracha à boca da garrafa de plástico (Fig. 3), verifiquem se a boca da garrafa está completamente lacrada pelas paredes da bexiga.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1612/imagens/garrafa_e_bexiga.JPG

Figura 3 – Bexiga presa à boca de uma garrafa
Imagem disponível em:
http://www.feiradeciencias.com.br/sala02/image02/02_PC_01_05.gif. Acesso em: 02 fev. 2009

 

  • Encham uma das vasilhas de alumínio até metade com água fria, adicionem 10 cubos de gelo. Reservem este sistema.
  • Encham a outra vasilha de alumínio com água até a metade, acendam o bico de Bünsen - que é um dispositivo usado em laboratórios (de física e química) para efetuar aquecimento de soluções, e aqueçam a água até aparecer bolhas no fundo da vasilha.
  • Apaguem a chama do bico de Bünsen.
  • Em seguida coloquem a garrafa (com a bexiga acoplada) na vasilha contendo água quente e aguardem 5 minutos.
  • Observem o que acontece com a bexiga e faça anotações dos acontecimentos.
  • Transfiram a garrafa com a bexiga acoplada para a vasilha contendo água fria mais (+) gelo e aguardem por 10 minutos
  • Observem o que acontece com a bexiga depois dos 10 minutos;
  • Anotem suas observações.

Ao término da experiência apresente as questões abaixo, que estão dispoiveis no recurso, na lousa e peça para os grupos discuti-las, respondê-las e entregá-las no término das aulas.  

  1. Por que ao colocarmos a garrafa em contato com a água quente a bexiga encheu? Resposta: Pois as moléculas dentro da bexiga começaram a se movimentar mais e aumentaram o espaço dentro da bexiga.
  2. O volume da garrafa influencia no volume da bexiga cheia? Por quê? Resposta: Sim, pois quanto mais volume a garrafa, mais gás ou moléculas dentro dela.
  3. O que aconteceria com a bexiga se aumentássemos a temperatura da água para 100ºC? Resposta: Ela aumentaria mais ainda seu volume.
  4. Ao transferirmos a garrafa para o recipiente contendo água fria o que aconteceu com as moléculas no interior da bexiga? Resposta: Elas começam a se movimentar bem mais devagar, fazendo assim o volume dentro da bexiga diminuir.
  5. Aperte a garrafa, depois de fria, com as mãos. Explique o ocorrido. Resposta: A bexiga aumenta de volume por causa da transferência do ar da garrafa para a bexiga.
  6. Desenhe um esquema representando as moléculas dos gases da bexiga a temperatura de 25ºC e um esquema com as moléculas a 80ºC.
  7. Qual a diferença entre o movimento das moléculas do estado líquido e gasoso que explique a maior expansão e contração do estado gasoso? Resposta: No estado líquido as moléculas ficam presas uma nas outras, já no estado gasoso elas se libertam e ocupam um espaço muito maior.
  8. Dê exemplos de processos naturais e artificiais que produzem moléculas gasosas. Respostas: Erupções vulcânicas (Fig. 4), fotossíntese, queimadas, gases liberados pelos carros dentro vários outros exemplos.

 http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1612/imagens/vulcao.JPG

Figura 4 - Vulcão em Erupção.

Imagem disponível em: www.alunos.esffl.pt/vulcanismo/explusiva.jpg. Acesso em: 10 fev. 2009


SUGESTÕES:

Sugerimos que o professor questione os alunos com o seguinte fato curioso: “Quando se enche um pneu vazio, o carro levanta (Fig. 5). O que levanta o carro? Justifique.”.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1612/imagens/pneu.JPG

Figura 5 – Pneu sendo cheio com ar.
Imagem disponível em:
http://www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/ga_gases40.jpg. Acesso em: 02 fev. 2009

 

É importante que o professor incentive a discussão entre os alunos a respeito desta pergunta e favoreça a compreensão dos alunos de que, o carro levanta por causa da pressão que o ar exerce nas paredes internas do pneu. Durante o movimento as moléculas (ou átomos) se chocam constantemente, não somente uma contra as outras, como também contra as paredes do recipiente, no caso o pneu, mantendo o cheio. Quando as moléculas ou átomos se chocam contra as paredes do recipiente exercem sobre estas uma força por unidade de área, ou seja, uma certa pressão.

 

Recursos complementares


Teoria e experimentos:
http://www.feiradeciencias.com.br/sala02/02_PC_01.asp

 

 

Referências Bibliográficas

(1) - Universidade Estadual do Norte Fluminense (UENF) . Algumas curiosiades em relação às características dos Gases . Disponível em: < http://www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/ga_curiosidade.html >. Acesso em: 02 fev. 2009

Recursos Educacionais
Nome Tipo
Avaliação
Avalie a participação dos alunos na participação das discussões, no envolvimento e desenvolvimento do experimento, bem como na entrega das questões formuladas após a realização deste.
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