• Observar a propriedade de compressibilidade dos gases;
• Comparar com a compressibilidade de outros materiais;
• Conhecer algumas aplicações industriais do assunto.

Propriedades da matéria - extensão; estados físicos da matéria.

O professor pode iniciar a aula lançando o questionamento aos alunos: podemos alterar o volume de um gás a partir do aumento ou diminuição da pressão sobre ele? Pedir para citar situações do cotidiano em que isso é observado (bomba de encher pneu, seringa vazia comprimida, canudinho para tomar suco, balão de aniversário comprimido). E o outros materiais sólidos e líquidos, apresentam a mesma característica dos gases?

Mostrar aos alunos que o armazenamento de gases envolve altas pressões, aerosóis são comercializados contendo gases sob alta pressão, o ar comprimido apresenta várias aplicações práticas (elevadores, brinquedos, equipamentos).

1ª Atividade: compressibilidade e a elasticidade dos gases.

Pode ser realizada uma dinâmica para conhecer o quanto um gás pode ser comprimido e como se comporta após cessada a força que age sobre ele. A compressibilidade, propriedade da matéria que consiste em ter volume reduzido quando submetida a determinada pressão, e a elasticidade, propriedade que a matéria tem de retornar seu volume inicial - após cessada a força que causa a compressão. Essas duas propriedades são bem exageradas para a fase gasosa, ao contrário das demais fases (sólida e líquida).

A dinâmica utiliza uma seringa. Coloque o êmbolo na seringa e tampe a sua pontinha (com o dedo ou com um pouco de cola própria). Agora aperte o êmbolo. No início é fácil, mas depois, haja força! E se tiver tampado com a ponta do dedo, é esse que vai começar a doer...

Foto 1: Seringa com a ponta tampada e com o êmbolo sendo comprimido (foto do autor).

Quando você para de pressionar o êmbolo, o que acontece? Ele fica parado onde estava? Não, ele retorna ao ponto de partida! Essa é a prova de sua elasticidade.

Proponha uma experiência divertida para os alunos: junte duas seringas pelas suas pontas e use uma cola adequada (secagem rápida). Coloque os êmbolos e agora é só disputar que tem maior força nas mãos: quem andar mais com o êmbolo é o vencedor!

Questões:

• O ar pode ser comprimido indefinidamente? Em termos práticos, isso esbarra na capacidade do equipamento necessário para a compressão e nas paredes do recipiente que contém o gás.
• Por que o êmbolo, liberado após a pressão, não desce exatamente à marca inicial? Parte da energia gasta para a compressão do ar é perdida na forma de calor.
• O que poderia acontecer se a compressão do gás aumentar muito? As paredes do recipiente podem não suportar a pressão e se romperem, como o que acontece com um balão de borracha, usado em aniversários.
• O aumento da pressão provocaria quais alterações? Em termos práticos, o que estaria acontecendo com a matéria na amostra gasosa? Com a compressão ocorre uma diminuição dos espaços intermoleculares. Além disso, há um aumento do número de colisões dessas partículas entre si e com a parede do recipiente.

O professor pode solicitar aos alunos para proporem uma maneira de medir  o efeito da pressão sobre o volume dos gases. Utilizando uma seringa ou embalagens PET e alguns pesos (que podem ser até pedras), o aluno poderá visualizar a relação inversa entre pressão e volume. Se for o caso, pedir para que façam uma apresentação em sala de aula para a socialização com os colegas.

2ª Atividade: compressibilidade de outros materiais.

O professor pode utilizar também uma seringa com água e repetir a experiência da compressão, mostrando a diferença de comportamento dos líquidos para os gases. Podem ser usados também amostras de materiais sólidos: madeira, metal, borracha, isopor. O isopor apresenta uma considerável compressibilidade, mas isso se deve à presença de ar no material: com o aumento da pressão o ar é expulso e o material se deforma. Não há, entretanto, retorno à forma original, pois não há como o ar ocupar os espaços que antes ocupava.

Proponha uma atividade para os alunos: eles devem listar alguns materiais (de 5 a 10) do dia-a-dia e ordená-los levando em conta a facilidade com que sofrem compressão. Se for possível, registrar a experimentação desses materiais com o uso de uma câmara ou celular para facilitar socialização dos resultados com o restante da turma.

3ª Atividade: utilizando o ar comprimido.

O professor pode fazer uma demonstração lúdica do uso dos conhecimentos adquiridos: um foguete de ar comprimido pode ser um poderoso aliado na estimulação do interesse e criatividade dos alunos. Havendo espaço e condições na escola, pode ser feita uma demonstração em área adequada. Ou se preferir, reunir os alunos e assistir a um vídeo mostrando a construção e teste de foguetes. Discutir com os alunos as questões de segurança, principalmente no que se refere ao lançamento.

Foguete de ar comprimido: http://www.youtube.com/watch?v=EGoFnSoUd08

Pedir para os alunos pesquisarem em casa, no comércio ou indústria local, conversando com familiares e vizinhos, a utilização de ar comprimido nas atividades diárias.

Embora o uso dos gases seja do conhecimento do homem há bastante tempo, somente na segunda metade do século XX eles foram introduzidos na produção industrial. O ar comprimido tornou-se indispensável nos mais diferentes processos industriais, sendo empregado para solucionar problemas de automação. Os compressores são utilizados para proporcionar a elevação da pressão de um gás ou escoamento gasoso. As aplicações dos compressores: serviços de jateamento, limpeza, soprador de ar de forno (em refinarias), sistemas de refrigeração, etc. O ar comprimido é muito usado na operação de uma refinaria.  No caso das indústrias, discutir com os alunos a aplicação no uso de ar comprimido, relacionando com os conhecimentos adquiridos da Fisíca (prensa hidráulica).

Levando essa discussão para a área da engenharia, o estudo da compressão do solos é importante para entender os fenômenos de compactação e de deformações das superfícies, permitindo articular esse conteúdo com questões ambientais.

Siga alguns links com informações complementares:

Compressibilidade dos fluidos: http://www.feiradeciencias.com.br/sala07/07_T01_02.asp

Comportamento de gases ideais: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=35649

Medindo a pressão atmosférica: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=28690

• Entregar para o professor coordenador os relatórios completos das atividades propostas para casa.
• Após a troca de experiências da turma, o professor pode propor uma lista de materiais não trabalhdos pelos alunos e pedir para classificarem quanto à compressibilidade.
• Avaliar se os alunos conseguiram propor uma maneira de medir o efeito da pressão sobre o volume ocupado pelo gás.