Nesta aula, o aluno terá a oportunidade de construir, com a ajuda do professor, os conceitos relacionados aos principais estados físicos da matéria (sólido, líquido, gasoso), mudanças de estado físico e a relação disso com a energia, tudo sob o ponto de vista microscópico da matéria, relacionando estes eventos com as interações intermoleculares.

O aluno deve saber o nome dos estados físicos, caracterizá-los macroscopicamente e deve saber os nomes dos processos de mudança de estado físico. Também é necessário que os alunos já tenham visto os assuntos: ligação interatômica, ligação intermolecular.

Introdução

Os fenômenos físicos podem ser observados macroscopicamente, porém são explicados pela ciência a nível atômico/molecular. Estas explicações, não raras vezes, requerem do aluno uma grande capacidade de abstração, uma vez que a matéria, a nível atômico, é de difícil visualização quando comparada com a  matéria a nível macroscópico. Nesta aula, será apresentada uma animação de computador que ajudará na construção dos conceitos relacionados às transformações de estado físico sob o ponto de vista atômico/molecular.

Desenvolvimento da aula

Com os alunos no laboratório de informática, solicite que eles acessem  a animação, abrindo o navegador web e digitando este endereço: http://phet.colorado.edu/en/simulation/states-of-matter. Após, clicar em  "Run Now!". Após baixar o arquivo em um local no computador, efetuar um duplo clique sobre ele para inicializar a animação. 

A tela que abrirá possui três seções, presentes na parte superior da animação:

A) Solid, liquid, gas (sólido, líquido e gasoso); 

B) Phase Changes (mudanças de fase)

C) Interaction Potential (potencial de interação)

A seguir, iremos detalhar as atividades que devem ser realizadas com a seção "A" desta animação. As demais seções serão tema de outras aulas, pois envolvem outros conceitos.

A) Solid, liquid, gas (sólido, líquido e gasoso)

Com a animação aberta, a guia "solid, liquid, gas" mostra uma representação microscópica das partículas que constituem as substâncias Neon (Neônio), Argon (Argônio), Oxygen (Oxigênio) e Water (água).

Solicite, inicialmente, que os alunos escolham o neônio e alternem entre os estados solid (sólido), liquid (líquido) e gas (gasoso).

Em seguida, solicite que eles escolham o sólido e aumentem a temperatura, puxando a seta com o mouse para perto de 'Add', ação que aumenta a quantidade de calor (heat) no sistema. Solicite que observem as mudanças que ocorrem na animação.

Após estas ações, solicite que o alunos preencham a tabela abaixo com as palavras "fixa(o)" ou "variável" (em vermelho as respostas esperadas). É possível utilizar a planilha eletrônica Excel (veja a seção "Recursos Complementares" desta aula).

Após, solicite que, com o auxílio da internet, os alunos preencham a seguinte tabela. Recomenda-se o uso da Wikipédia (http://pt.wikipedia.org) como fonte de pesquisa, a qual traz todas as informações solicitadas. Em vermelho, os dados desejados.

Com base na análise dos dados da tabela, os alunos devem responder às seguintes perguntas:

a) Comparando-se as massas moleculares do Neônio, Argônio e Oxigênio com as suas respectivas temperaturas de fusão e ebulição, qual a relação que podemos observar? Uma relação direta ou inversamente proporcional?

A relação é diretamente proporcional: quanto maior a massa molecular, maior a temperatura de fusão e ebulição da substância.

b) Por que a água tem a tendência de contrariar a relação observada na pergunta interior?

A água, ao contrário das outras três substâncias (Neônio, Argônio e Oxigênio), possui forças intermoleculares mais intensas, as quais fazem com que a água necessite maior temperatura para sofrer fusão ou ebulição quando comparada com outras substâncias de similar massa.

Saiba mais sobre:

> Animações do site PhET: http://phet.colorado.edu/

> Excel: http://www.tudosobrexcel.com

A avaliação deve ser efetuada durante toda a atividade. As duas tabelas e as perguntas devem ser recolhidas e corrigidas. Para finalizar a aula, como atividade extra-classe, solicite que os alunos representem graficamente, com gráfico cartesiano, as relações:

a) massa molecular (eixo X) x temperatura de fusão.

b) massa molecular (eixo X) x temperatura de ebulição.