Enem ciencias da natureza

7/17/2019 Enem ciencias da natureza

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Curso Pré-ENEM 1 Ciências da Natureza

Tema

Qualidade de vida das populações humanas

Tópico de estudoFenômenos ondulatórios.

Entendendo a competênciaCompetência 1 – Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas,percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade.Qual a ideia que você tem a respeito das Ciências da Natureza? Muita gente acredita que elas são produto de unspoucos privilegiados e que, por isso, não fazem parte da história da humanidade. Muito cuidado com esse tipo deposição! Todo o conhecimento científico estabelecido é fruto do trabalho de uma grande quantidade de pessoas,cada uma delas com uma contribuição própria e importante. Procure, sempre que for estudar algum conceito, darmuita atenção à história do desenvolvimento do campo conceitual ao qual ele está ligado. Você verá que nenhumaideia científica é fruto do acaso. Além disso, o conhecimento científico não está pronto nos dias de hoje. Muito há,ainda, a ser feito! Mãos à obra!.

Desvendando as habilidadesHabilidade 1 – Reconhecer características ou propriedades de fenômenos ondulatórios ou oscilatórios, relacionando-osa seus usos em diferentes contextos.A nossa vida está repleta de ondas! A luz, as micro-ondas, as ondas de rádio, o som... Cada tipo de onda possuialgumas aplicações práticas para os seres vivos. Tratamentos médicos se valem de ondas eletromagnéticas (comoo infravermelho, as ondas de rádio ou as radiações gama) ou de ondas sonoras (como o ultrassom). Diagnósticospodem ser feitos por meio dos raios X ou por ressonância magnética. Quais são as características principais dasondas que permitem aplicações tão diferentes? Quando você estiver ouvindo música, vendo propagandas de te-levisores e celulares ou sintonizando estações de rádio, preste atenção nas palavras que são ditas. Elas indicammuitas características importantes para as ondas: frequência, amplitude, comprimento de onda... Faça uma listacom os aparelhos que você mais gosta de utilizar e identifique essas características. É uma boa maneira de de-senvolver essa habilidade. Nesta ficha, vamos trabalhar com as possibilidades de aplicação das ondas sonoras emdiversos ramos.

Situações-problema e conceitos básicos Você já viu filmes de ficção científica, onde naves espaciais produzem um enorme barulho ao explodirem? Será

que isso é, de fato, possível? A resposta pode ser obtida por meio de um experimento muito interessante: um des-pertador é colocado dentro de uma câmara de vácuo e, quando o ar é tirado dessa câmara e o despertador é acio-nado, não ouvimos qualquer som.

Agora, você deve estar se perguntando: se a luz e o som são duas ondas, por que eu posso ver o despertador, masnão posso ouvi-lo? O que você acha a respeito disso?

Note que há dois tipos diferentes de comportamentos das ondas, o que irá definir a existência de ondas mecâni-cas (necessitam de um meio material para serem transmitidas – é o caso do som) e ondas eletromagnéticas (podemser transmitidas, inclusive, no vácuo).

I

Ficha de EstudoFi Es 6161




As características das ondas sonoras

Quando você toca uma corda de um violão, por exemplo, a vibração que ocorre faz com que o ar fique diferente.São produzidas regiões em que o ar está mais rarefeito e outras em que ele está mais denso. Essas regiões se alter-nam no entorno do violão. É exatamente essa diferença de densidade do ar que, ao chegar no seu ouvido, produz asensação auditiva (em um processo muito complexo, do qual até o cérebro faz parte).

Será que você consegue ouvir toda onda sonora que chega aos seus ouvidos? Anote as principais características

que, no seu entender, uma onda sonora deve ter para ser percebida por você. Analise o gráfico a seguir. Ele mostra alguns dados importantes sobre a percepção de ondas sonoras.

Nível sonoro [dB]

Frequência [Hz]

20

Doloroso

Inaudível Inaudível

Zona deaudição

Doloroso120

100

80

60

40

20

0

50 100 200 500 1000 2000 5000 10000 15000

Limiar d a

d o r

L i m i ar de

a u d i ç ã o

Extraído de http://www.prof2000.pt/users/mrsd/8ano/Audicao.htm. Acesso em 10.mai.2012

Nele, é possível perceber algumas grandezas características das ondas. A intensidade sonora, medida em deci-béis (dB), está relacionada com a energia que uma onda transporta e, portanto, com o que chamamos, no cotidiano,de “volume do som”. Essa é a característica que nos permite distinguir um sussurro de um grito.

No eixo horizontal do gráfico, aparece a frequência f (número de oscilações executadas por unidade de tempo),expressa em hertz, que permite distinguir sons agudos e graves. A frequência só depende da fonte que a originounão se alterando se a mesma refrata (muda de meio).

Perceba que, para ser ouvida, uma onda sonora deve possuir intensidade e altura adequadas.Outras grandezas são, também, importantes para entendermos como se comportam as ondas sonoras.

A velocidade de propagação da onda, por exemplo, depende das características do meio. Assim, se nenhumaalteração é introduzida no meio, a velocidade da onda permanece constante. Se o meio muda ela se altera: quandouma pessoa inala gás hélio, sua voz fica mais aguda (já percebeu isso?). O som é mais rápido no hélio que no ar. Esseaumento de velocidade está associado, a um aumento na frequência do som emitido.

A distância percorrida pela onda durante o tempo de um período é chamada de comprimento de onda e é repre-sentada pela letra grega (pronuncia-se lambda). Essa é a distância para completar uma oscilação (distância entreduas cristas, entre dois vales ou quaisquer outros dois pontos semelhantes).

As aplicações do ultrassomQualquer onda pode sofrer reflexão, quando encontra a superfície que separa dois meios e volta à região de

origem. Você utiliza esse fenômeno em diversos casos. Por exemplo, quando se vê em um espelho, a luz de alguma fonte primária (uma lâmpada, uma vela, o Sol, ...) atinge seu corpo, é refletida por ele, atinge um espelho, é refletidapor ele e chega aos olhos. Esse processo é o que permite a visualização de sua própria imagem.

Outra situação interessante que está associada à reflexão é a formação dos ecos. Quando uma onda sonora atin-ge um obstáculo e é refletida, ela volta para o emissor.

Você já leu o livro “O Pequeno Príncipe”? Se ainda não leu, um conselho: leia! Eis um pequeno trecho dessa obra.

O principezinho escalou uma grande montanha. As únicas montanhas que conhecera eram os três vulcões que lhe davam pelo joelho. O vulcão extinto servia-lhe de tamborete. “De montanha tão alta, pensava ele, verei todo o planeta e todos os homens...” Mas só viu agulhas de pedra, pontudas.– Bom dia, disse ele inteiramente ao léu.

– Bom dia... Bom dia... Bom dia... respondeu o eco.




– Quem és tu? perguntou o principezinho.– Quem és tu... quem és tu... quem és tu... respondeu o eco.– Sede meus amigos, eu estou só, disse ele.– Estou só... estou só... estou só, respondeu o eco. “Que planeta engraçado! pensou então. É todo seco, pontudo e salgado. E os homens não têm imaginação. Repe-tem o que a gente diz... No meu planeta eu tinha uma flor: e era sempre ela que falava primeiro”.

O personagem não reconheceu o eco porque esse fenômeno não fazia parte do seu cotidiano. O que você achaque aconteceu com o som para produzir esse efeito?

Outras ondas sonoras, com frequências maiores do que as que conseguimos ouvir, também fazem isso, só que nãoconseguimos ouvir. Essas ondas são chamadas de ultrassom e tem diversas aplicações tecnológicas. A ideia é emitir umpulso de ultrassom e verificar o tempo gasto para que ele retorne, após uma reflexão. O aparelho que faz isso é chamadode sonar. Há sonares naturais (o morcego, por exemplo, faz isso) e outros construídos pelo homem (veja a figura a seguir).

Extraído de http://horizonte.forumeiros.com/t198-fisica-8-serie-na-rota-dos-radares-sinergia-fisica-e-tecnologia. Acesso em 10.mai.2012

Quando você vai tirar uma foto com uma máquina que regula o foco automaticamente, está usando um sonar. Amáquina emite um pulso de ultrassom e o recebe após a reflexão em algum corpo. Com esse tempo de ida e volta daonda, a máquina “sabe” onde o alvo está e regula seu sistema de lentes para uma foto de boa qualidade.

Esse sistema é utilizado em alguns exames médicos de imagem. É possível, ainda, melhorar a qualidade doexame, para analisar órgãos internos que estão em movimento. Esse é o caso de exames chamados de ecodoppler.

Quando ouvimos o som de uma buzina de automóvel em movimento, percebemos um som mais agudo quandoautomóvel está se aproximando e mais grave quando se afasta. À medida que o carro se aproxima, cada onda temuma distância menor a percorrer para chegar aos nossos ouvidos. As ondas se acumulam e escutamos mais vibra-ções por segundo, aumentando a altura do som. À medida que o carro se afasta, cada onda, para chegar aos nossosouvidos, tem de percorrer uma distância maior e escutamos menos ondas por segundo (menor frequência).

O aparelho que faz esse exame também percebe algo parecido. Então, ele consegue identificar quando um de-terminado tecido ou parte de um órgão está se aproximando do receptor ou se afastando dele. Quanto mais rápidos

são esses movimentos, maior a percepção da variação da frequência. Na tela do aparelho, aparecem tons diferentesde azul (quando ocorre aproximação entre órgão e o receptor) e vermelho (quando o órgão se afasta do receptor).

© B

I R F

© C

h r i s G a l l a g h e r / P h o t o R e s e a r c h e r s / L a t i n s t o c k





i i r E T O I

Tema


Tópico de estudoTelecomunicações.

Entendendo a competênciaCompetência 1 – Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas,

percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade.

Qual a ideia que você tem a respeito das Ciências da Natureza? Muita gente acredita que elas são produtos de uns pou-

cos privilegiados e que, por isso, não fazem parte da história da humanidade. Muito cuidado com esse tipo de posição!

Todo o conhecimento científico estabelecido é fruto do trabalho de uma grande quantidade de pessoas, cada uma delas

com uma contribuição própria e importante. Procure, sempre que for estudar algum conceito, dar muita atenção à his-

tória do desenvolvimento do campo conceitual ao qual ele está ligado. Você verá que nenhuma ideia científica é fruto do

acaso. Além disso, o conhecimento científico não está pronto nos dias de hoje. Muito há, ainda, a ser feito! Mãos à obra!

Desvendando a habilidadeHabilidade 2 – Associar a solução de problemas de comunicação, transporte, saúde ou outro, com o correspondente

desenvolvimento científico e tecnológico.

O avanço da tecnologia tem encontrado um progresso nunca antes visto na história da humanidade. Você pode perce-

ber em propagandas de produtos eletrônicos, de veículos e em reportagens sobre tratamentos médicos ou criação de

novos medicamentos, a evolução da ciência e da técnica. Para cada notícia dessas que você ler, procure pensar em

como era antes da inovação e tente fazer previsões de como ela modificará a sociedade. Você perceberá um mundo em

evolução! Para mostrarmos como essa discussão se processa, trabalharemos com a evolução dos aparelhos celulares.

Situações-problema e conceitos básicos A evolução da tecnologia

dos celulares é incrível! Há al-guns anos eles eram grandes,pesados, a bateria durava pou-co e “só” se podiam fazer liga-ções telefônicas. Não vamosnem discutir o – alto – preço dosaparelhos e das ligações. Com opassar do tempo, novas tecno-logias permitiram melhorar to-das essas dificuldades. A tabelaa seguir mostra a evolução donúmero de aparelhos em funçãoda tecnologia utilizada.

Você percebeu a quantida-de de siglas presentes? CDMA,

GSM, 3G, ...

220,0

200,0

180,0

160,0

140,0

120,0

100,0

80,0

60,0

40,0

20,0

0,0

CDMA

Evolução Anual dos Celulares por Tecnologia

GSM

M i l h õ e s

3G AMPS TDMATerm. Dados

20012000 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011




Além disso, há uma observação interessante a ser feita: celulares com tecnologia TDMA deixaram de existir apartir de 2008, assim como aconteceu com os de CDMA em 2011.

Você saberia dizer o que essas siglas significam? Além disso, qual o motivo do comportamento das curvas mos-tradas no gráfico?

Vamos organizar esses assuntos a partir de alguns conceitos-chave da Física.Em primeiro lugar, vamos nos atentar à linguagem, o primeiro eixo do Enem. As tecnologias do celular são

organizadas em gerações, sendo:

1G (primeira geração): Sistemas analógicos (não digitais)

2G: Sistemas digitais como o GSM e o CDMA. A principal conquista foi o estabelecimento de uma oferta de dadospor pacotes, chamada de conexão permanente. É possível transmitir dados com até 144 kbps.

3G: A novidade apresentada é o ganho de velocidade, podendo chegar a 256 kbps.

4G: Além de aumentar ainda mais a velocidade de transmissão de dados, o tempo de latência (tempo de ida e vinda da informação) torna-se menor, assim como os custos.

Mas, o que essas siglas significam?Em primeiro lugar, é importante que você saiba que os celulares são um tipo mais sofisticado de rádio. Portanto,

eles devem ser capazes de emitir e receber ondas eletromagnéticas. Já discutimos as características mais gerais dasondas na ficha de estudo referente à habilidade 1, lembra-se?

Os celulares, porém, operam em frequências mais elevadas do que as de estações convencionais de rádio. E,

além disso, utilizam baixas potências de emissão em suas antenas. Essas duas características fazem total diferença. Você já notou que uma estação de rádio possui uma única antena emissora enquanto que há, ao longo das cida-des e das estradas, uma infinidade de antenas de celular? Sabe explicar o motivo disso? Pense um pouco a partir dascaracterísticas apresentadas acima e procure escrever suas conclusões.

Veja como os conceitos físicos estão presentes em seu cotidiano. As ondas emitidas pelas antenas dos celularespossuem maiores frequências do que as das estações de rádio. Dessa forma, o comprimento de onda dos celularesé menor do que o das ondas de rádio. Isso implica uma pequena capacidade de contornar os obstáculos presentesem uma cidade. Dizemos, na Física, que as ondas de celulares possuem pequena capacidade de difração. Assim, oalcance dessas ondas não é muito grande, mesmo se fossem utilizadas potências de emissão elevadas.

Qual foi a solução utilizada pelas pessoas que projetaram os sistemas de telefonia móvel? Vamos dividir as regi-ões em pequenas áreas – chamadas células – e, em cada uma, colocamos uma antena.

Assim, o alcance do sinal do celular é conseguido a partir dessas antenas de curto alcance. Seu aparelho celularreconhece a presença delas e se conecta à mais próxima sem que você perceba.

Apesar de haver reduções no tamanho das células e da potência das emissões (antenas operam em potênciaspróximas a 4 watts), há um maior custo na implantação da infraestrutura, visto que são necessárias muitas antenas.Por isso as operadoras não têm muito interesse em ampliar sua área de cobertura em regiões em que há poucosconsumidores em potencial.




Vamos, então, entender um pouco mais sobre as tecnologias.

2G – GSM

GSM – Global System for Mobile Communications. A ideia era a de estabelecer um sistema único para comunicações móveis na Europa. Esse sistema utiliza a tecno-

logia digital e opera na banda de 900 MHz, 1800 MHz. Foi a partir dessa tecnologia que os celulares ganharam maiorautonomia das baterias, puderam diminuir os tamanhos. Com isso, houve um aumento na quantidade de pessoasque utilizam esses dispositivos, com a consequente diminuição dos valores.

2,5G

Com essa tecnologia, foram implantadas as transmissões em modo pacote. Com isso, ocorreu o aumento dastaxas de transmissão, uma vez que foram utilizados novos canais e novos esquemas de codificação de canal.

Nesse cenário, temos a tecnologia GPRS – General Packet Service Radio que oferece maior largura de bandado que a infraestrutura GSM existente, o que é mais econômico para o cliente. A evolução para GPRS foi encaradapelos operadores como um passo em direção à terceira geração.

3G

Utiliza elevadas taxas de transmissão (144 kps até 2 Mbps). Possibilita a utilização de diversos serviços simultâne-os, além de melhor clareza nas transmissões de voz e permite o roaming entre as várias redes.

E agora, você já sabe se posicionar sobre as tecnologias e comunicação por celular?Escreva, a seguir, um pequeno texto no qual você apresenta a sua explicação sobre o motivo pelo qual os celula-

res com a tecnologia TDMA começaram a diminuir a partir de 2004 e deixaram de existir a partir de 2008.





i i r E T O I

Tema

Origem e evolução do Universo, do planeta e da vida

Tópico de estudoConceitos de calor e de temperatura.

Entendendo a competênciaCompetência 1 – Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas,percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade.Qual a ideia que você tem a respeito das Ciências da Natureza? Muita gente acredita que elas são produtos de uns pou-cos privilegiados e que, por isso, não fazem parte da história da humanidade. Muito cuidado com esse tipo de posição!Todo o conhecimento científico estabelecido é fruto do trabalho de uma grande quantidade de pessoas, cada uma delascom uma contribuição própria e importante. Procure, sempre que for estudar algum conceito, dar muita atenção à his-tória do desenvolvimento do campo conceitual ao qual ele está ligado. Você verá que nenhuma ideia científica é fruto doacaso. Além disso, o conhecimento científico não está pronto nos dias de hoje. Muito há, ainda, a ser feito! Mãos à obra!

Desvendando a habilidadeHabilidade 3 – Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no senso comum, ao longo do tempoou em diferentes culturas.Quando vemos algum fenômeno natural ocorrer, é comum querermos procurar explicações para ele. Essas explicaçõesque construímos para nós mesmos são feitas a partir do que já sabemos e pensamos, da interação com as outras pessoas,com o conhecimento científico estabelecido etc. Dessa forma, é possível que os nossos modelos de funcionamento danatureza não sejam exatamente aqueles que a ciência atualmente considera corretos. Uma boa atividade para aprenderde forma significativa é expor o que você pensa sobre algo (escrevendo ou falando para um colega) e, em seguida, verificarem livros, em sites confiáveis ou com seu professor, o que as Ciências da Natureza têm a dizer sobre isso.É isso que faremos a seguir com um tema que dá margem para uma grande discussão: o calor.

Situações-problema e conceitos básicos Vamos iniciar as nossas discussões com uma atividade prática bem simples: Coloque, sobre uma mesa, três reci-

pientes, todos contendo água. No primeiro, ponha água retirada da geladeira. No segundo, água retirada da torneira.No terceiro, água aquecida no fogão. Você pode conferir as diferenças de temperatura, colocando uma de suas mãos noprimeiro e a outra mão no terceiro recipiente. Perceba como o tato pode lhe informar qual das massas de água está maisquente! Para continuar o seu teste, coloque, simultaneamente, as duas mãos no segundo recipiente e relate as sensações.

7ºC

FRIO

FRIO

QUENTE

QUENTE

7ºC25ºC 25ºC45ºC

45ºC




O seu tato acaba de lhe pregar uma peça! É possível que a água esteja quente e fria ao mesmo tempo? Já con-seguimos, então, concluir que a noção de quente e frio é relativa.

Agora, uma pergunta bem direta: O que você entende por calor? Registre a seguir.

Resta, ainda, outra pergunta: O que você acha que é temperatura?

O domínio dos conceitos cotidianos

É possível que a sua resposta tenha sido algo parecido com “calor é alguma coisa quente” e “temperatura é aquantidade de calor de um corpo”. Desde quando começamos a falar, esses significados para calor e temperaturasão utilizados nas conversas cotidianas, nos programas de TV, nas redes sociais... A moça do tempo no telejornal falaque “hoje vai fazer muito calor...”, em reportagens lemos que “a pedra que saiu do vulcão ainda está quente porquenão perdeu seu calor”.

Essas situações e muitas outras nos fazem acreditar, e usar nas situações práticas, as seguintes ideias.1. A temperatura é um índice que mostra quanto de calor um corpo tem. Corpos quentes têm muito calor.2. O calor está, sempre, associado a coisas quentes. Uma fogueira, por exemplo, nos transmite parte do seu ca-

lor. Já um cubo de gelo nos transmite o oposto, que vamos chamar de frio.3. Calor e frio, portanto, são duas entidades opostas.

Creio que, nesse momento, muitos de vocês devam estar dizendo (ou pensando): mas, não é assim? A resposta a essa pergunta é simples e está na base do que a habilidade que estamos estudando significa: DE-

PENDE!Quando você está com um grupo de amigos, em casa, em redes sociais, ou seja, em ambientes que não exigem

de você qualquer tipo de rigor científico, dizer essas coisas é completamente pertinente. Não cabe censura porque você diz que “pela janela aberta entrou um frio”.

Note como essa forma de falar aparece em vários locais. Em um antigo comercial de uma loja de varejo, havia oseguinte diálogo:

<<alguém bate na porta>>“- Quem bate?- É o frio.- Não adianta bater! Eu não deixo você entrar!”

E eu tenho certeza de que as pessoas entendiam a mensagem! Você concorda? Procure alguém para conversar sobre isso e mostre o seu ponto de vista. Tente perceber o ponto

de vista de seu colega. Debata!

O domínio dos conceitos científicos

Agora, imagine que o contexto mudou. Você está, agora, em um laboratório de Física e necessita aquecer massas

iguais de água e de óleo. Você dispõe de dois fogareiros idênticos que ficam ligados ao mesmo tempo. As vasilhasque contêm os líquidos são, também, idênticas. Após realizar esse experimento, os aquecimentos da água e do óleo serão iguais? Faça uma previsão sobre esse

resultado.Se você respondeu que SIM, os aquecimentos serão iguais, é possível que seu raciocínio tenha sido algo como:

“ora, se temperatura mede a quantidade de calor de um corpo e os dois líquidos receberam a mesma quantidade decalor, os dois aquecimentos deverão ser iguais.” Note que, nesse caso, você está utilizando uma formulação de umconceito cotidiano para resolver a questão. Isso, a princípio, não tem problema algum.

Mas, vamos analisar com mais calma essa situação!Se a sua resposta foi NÃO, de alguma maneira você já pode estar em um processo de construção de um conceito

científico para calor. De fato, quando esse experimento é feito, o óleo sofre um maior aquecimento que a água.Mas, resta a pergunta: Qual é o motivo disso ocorrer se os dois receberam a mesma quantidade de calor?

Antes da resposta, vamos a mais uma experiência nesse laboratório: você pega um cubo de gelo (feito a partirde água destilada) e mede a temperatura. Por exemplo, obtém o valor de – 3ºC. Daí, você coloca esse cubo em uma




vasilha, juntamente com um termômetro, e o conjunto é posto sobre a mesma chama da pergunta anterior. O queirá acontecer com a temperatura do gelo?

A resposta coerente com o modelo cotidiano é dizer que a temperatura deve aumentar o tempo todo, concorda?Ora, para quem acredita que temperatura é a quantidade de calor de um corpo, o fornecimento de calor feito pelachama deveria acarretar em um aumento gradual e contínuo na temperatura do gelo.

No entanto, o resultado desse experimento é muito diferente! Quando a temperatura chega perto do 0ºC, ela ficaconstante por algum tempo, até que o gelo se funda completamente. A partir daí, a temperatura volta a subir. Nova-mente: como explicar essa situação usando o modelo cotidiano da temperatura como a medida do calor?

São vários os exemplos que nos mostram que o modelo mostrado anteriormente para calor e temperatura é ina-dequado para tratar de situações que envolvam a necessidade de um discurso científico.

Dessas situações, tiramos algumas conclusões:1. A temperatura NÃO mede a quantidade de calor de um corpo.2. É possível haver calor mesmo quando os objetos estão frios.3. Não há a necessidade de termos duas grandezas – o calor e o frio – para tratarmos de situações de aquecimen-

to e resfriamento.

Ótimo! Já sabemos o que o calor e a temperatura NÃO são! Agora, vamos tentar entender o que as Ciências da Natureza entendem por calor e temperatura.Para bem definirmos temperatura, devemos admitir que

i. a matéria é composta por partículas – átomos, moléculas, íons. ii. essas partículas se movem aleatoriamente e incessantemente.iii. as partículas interagem entre si. Como o movimento das partículas é aleatório e se processa com velocidades diferentes, as suas energias cinéti-

cas são diferentes. Apesar disso, podemos determinar a energia cinética média das partículas, valor que não depen-de da quantidade de partículas que existe em uma amostra.

Dessa forma, podemos definir a temperatura como sendo um número relacionado ao grau de agitaçãodas partículas de um objeto.

Veja que a temperatura está relacionada com a energia cinética média das partículas de um corpo. Quando umobjeto é aquecido, temos um aumento na energia cinética média das partículas e quando este objeto é resfriado, aenergia cinética média das partículas diminui. Nas figuras a seguir, representamos as partículas de três corpos. O

corpo C é o que está à maior temperatura.

A B C

É importante notar que a variação da energia cinética média das partículas deve ser feita por meio de um processo que envolva transferência de energia.

Uma das formas de transferência de energia é o calor. O conceito físico de calor é o processo de transferên-

cia de energia que se estabelece pela diferença de temperatura entre dois sistemas.Note que há uma condição para que exista calor, que é a existência de dois sistemas em temperaturas diferentes.O sentido dessa transferência de energia é sempre o mesmo: vai do sistema de maior para o de menor temperatura.Nunca ocorre no sentido contrário.

Assim, podemos afirmar que calor não é sinônimo de altas temperaturas, ou seja, nem está relacionado com“coisas quentes”. Apesar de utilizarmos, em nosso cotidiano, a igualdade “calor = quente”, devemos ter cuidado emaplicar essa relação no nosso estudo da física.

Mostramos algumas evidências de que esse conceito cotidiano deve ser revisto.Para completar essa discussão, resta ainda um terceiro conceito: o equilíbrio térmico. Quando um objeto

transfere energia (calor) para outro, o que cedeu tende a diminuir a sua temperatura e o que recebeu tende a seraquecido. Você sabe que nem sempre ocorre essa variação de temperatura. É por isso que falamos em tendência.

Pois bem, se o corpo que estava quente tende a diminuir sua temperatura e o que estava frio tende a aumentá-la,é de se esperar que as temperaturas dos dois corpos atinjam, em um certo tempo, um valor comum. Quando issoacontecer, dizemos que os corpos estão em equilíbrio térmico.





i i r E T O I

Tema

Energia, ambiente e transformações

Tópico de estudoDestinos do Lixo.

Entendendo a competênciaCompetência 1 – Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas,percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade.Nada nas Ciências é por acaso. Nenhum cientista levantou um dia pela manhã e disse: – Eu vou inventar uma coisanova. Muito das teorias e leis que regem processos que utilizamos é fruto do trabalho de muita gente. Até chegar aoproduto final muitos trabalharam arduamente, muitos contribuíram e se dedicaram. Grande parte das descobertas par-tiu da observação de fenômenos, da curiosidade e uma vontade enorme de estudar daqueles que abraçaram a Ciênciacomo campo de estudo. Portanto procure sempre questionar, não aceitar respostas prontas e sempre ser observador.Nada está pronto, há muito o que fazer.

Desvendando a habilidadeHabilidade 4 – Avaliar propostas de intervenção no ambiente, considerando a qualidade da vida humana ou medidasde conservação, recuperação ou utilização sustentável da biodiversidade.Há um frágil equilíbrio que mantém a harmonia do meio ambiente de maneira que, quando a intervenção se faz necessá-ria, devemos levar em consideração todos os impactos positivos e negativos no sistema a ser alterado. Precisamos prevertodas as ações dos processos para que a relação homem-sociedade-natureza seja preservada e a sustentabilidade sejagarantida. Você pode começar a pensar no seu papel como cientista e avaliar, em bases científicas, as propostas de inter-venção no ambiente. É isso que faremos ao estudar os destinos que os resíduos que geramos tomam.

Situações-problema e conceitos básicos Você já passou por algum lugar assim?Há algo de estranho nesta foto. Por que há tanto resíduo no chão?

Não seria melhor caminhar por uma rua mais limpa? A análise e o acompanhamento da geração e do tratamento de resí-

duos é uma das principais dimensões para a formulação de políticas doMeio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável. É necessário reduzir o

volume de resíduos gerados, otimizar a reciclagem, buscar a reutilizaçãoe fazer a eliminação segura. Parte desse processo é responsabilidade dopoder público, mas parte dele é responsabilidade da população.

O que é responsabilidade do poder público e da população na coletae no tratamento de resíduos?

© D

e l f i m M a r t i n s / P u l s a r I m a g e n s




O lixo que é coletado pela prefeitura ou alguma empresa particular é recolhido por caminhões de lixo.Como você já deve ter visto todo o lixo recolhido é misturado e compactado dentro do caminhão. Esse lixo édestinado a lixões, aterros controlados ou aterros sanitários e lá é depositado. Dificilmente será aproveitado.

A maioria das cidades brasileiras produz uma quantidade enorme de resíduos e muitos deles são perigosos:materiais radioativos, resíduos hospitalares, embalagens de inseticidas etc. É tudo um desperdício muitogrande.

É possível aceitar que os resíduos de indústrias, de atividades econômicas e domésticos são desperdícios derecursos naturais? O que você tem a dizer dessa frase?É importante que façamos uso racional dos recursos. É necessário que separemos o lixo que produzimos e en-

caminhemos adequadamente os que se prestam para a coleta seletiva. Deve-se destinar apenas os materiais quenão podem ser reutilizados e reciclados para que o poder público recolha e dê um destino final a eles.

Para reforçar a ideia de evitar desperdícios, vamos saber como são tratados os resíduos coletados. Eles podemser destinados a: lixão, aterro controlado, aterro sanitário, incineração.

Lixão

É um local para onde pessoas e órgãos públicos destinam o lixo sem nenhum cuidado. Os líquidos geradospelos resíduos, que formam o chamado chorume, podem infiltrar-se no solo e contaminar o lençol freático daregião. Além disso, a água da chuva pode arrastar esse material para algum curso de água, contaminando-otambém. Os gases produzidos pela decomposição dos resíduos não são aproveitados e são lançados na atmos-

fera, contribuindo para o efeito estufa. Além disso, os lixões são ocupados por pessoas, que vivem de recolhermateriais diversos e ficam sujeitas a toda sorte de doenças. Há presença muito grande de animais que se ali-mentam de restos de comida.

Aterro controlado

No aterro controlado os resíduos são cobertos por uma camada de terra. Isso não resolve de todo o proble-ma, pois não evita que o chorume produzido entre em contato com o solo, contaminando-o. Mas de qualquer

forma é melhor que o l ixão. Ao cobrir o lixo com uma camada de terra tenta-se evitar os odores e a presençade animais.

Aterro sanitário

Antes de construir o aterro sanitário, o terreno é preparado e impermeabilizado com argila e mantas de plás-tico muito resistente. Dessa forma o lençol freático não será contaminado pelo chorume que é coletado e enca-minhado para tratamento. A operação do aterro sanitário, assim como a do aterro controlado prevê a coberturadiária do lixo, não ocorrendo a proliferação de vetores, mau cheiro e poluição visual.

Alguns resíduos são incinerados em fornos de alta temperatura. Existem algumas vantagens nesse processo:redução do volume do lixo, aproveitamento da energia gerada para produzir eletricidade. Há também desvanta-gens: é um processo caro e pode gerar resíduos tóxicos. A incineração gera gás carbônico, óxidos de enxofre enitrogênio, dioxinas, cinzas voláteis e contaminantes que não se queimam.

Então pense um pouco: você é daqueles que, ao adquirir um produto, analisa se a produção e o uso são pre- judiciais ao meio ambiente?




Ficha de EstudoFi h tu 65

i i E T I

Tema


Tópico de estudoPotências elétricas.

Entendendo a competênciaCompetência 2 – Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em diferentes contextos.

Vivemos num mundo tecnológico onde produtos e processos são lançados com extrema rapidez. Quando se fala em

tecnologias associadas às ciências naturais, muitas delas existem para proteger o consumidor. Quando se compra

combustível em um posto de abastecimento estamos comprando um produto de qualidade, um produto que foi obtido

por processos altamente complexos e padronizados. Muitas vezes conseguindo identificar e aplicar as tecnologias as-

sociadas a esses produtos podemos evitar fraudes, por exemplo. Procure algo de seu interesse e pesquise, veja como

ele foi produzido, que tecnologias foram empregadas. E da próxima vez que for comprar um produto aplique o que você

aprendeu.

Desvendando a habilidadeHabilidade 5 – Dimensionar circuitos ou dispositivos elétricos de uso cotidiano.

O nosso mundo atual depende fortemente da eletricidade. Tente se lembrar do transtorno que ocorre com a falta luz.

Dessa forma, saber dimensionar circuitos elétricos, mesmo os mais básicos, é uma habilidade de extrema importância.

Perceba que essa habilidade é essencial para a escolha de aparelhos a serem comprados. Uma boa forma de trabalhar

essa habilidade é utilizar o seu cotidiano. Sempre que possível, veja como os aparelhos são ligados na rede elétrica,

analise as contas de energia elétrica e investigue em sites das distribuidoras de energia elétrica quais são os parâmetros

importantes na distribuição de energia.

Situações-problema e conceitos básicos Você conhece casas em que, quando dois chuveiros são ligados simultaneamente, a chave de proteção se abre e

falta luz? Você sabe explicar o motivo desse fato? Propomos que você escreva no espaço a seguir a sua explicaçãopara isso. Depois, vamos discutir os modelos da eletricidade e você poderá rever o que escreveu.

Pegue um chuveiro e observe bem as os dados apresentados. Por exemplo, veja o chuveiro a seguir.

Extraído de http://www.da-educa.com/2010/04/prova-senai-2014.html. Acesso em 13.mai.2012.




O que os valores significam? A primeira informação relevante é “220V”, ou seja, esse chuveiro foi feito para funcionar corretamente em 220

volts. Essa é a chamada tensão nominal. Esse conceito essencial representa a quantidade de energia que cada car-ga elétrica é capaz de transferir ao sistema. A unidade de carga, chamada coulomb, corresponde a um grupo de6,25 × 1018 elétrons! Pois bem, cada grupo como esse consegue fornecer 220 joules de energia ao chuveiro. Note que,por se tratar de algo relacionado com a energia, a tensão (diferença de potencial) pode ser entendida como aquiloque ajuda na movimentação das cargas ao longo de um circuito. Vamos representar a tensão pela letra U.

A segunda informação é relativa à potência (P) do aparelho. Nesse caso, há dois valores indicados: 6 600W e 4 400W. Vamos discutir o porquê dos dois valores mais à frente. Mas, agora, vamos nos concentrar no conceito de potência.

Todo aparelho elétrico transforma parte da energia elétrica recebida de uma fonte (pilha, bateria, rede elétrica,etc) em outras formas de energia. No caso do chuveiro, essa outra forma de energia é térmica. Dessa forma, os chu-

veiros são classificados, genericamente, como resistores. A quantidade de energia transformada em cada segundoé chamada de potência e deve ser medida em watts. Assim, dependendo da ligação, o chuveiro pode transformar,de energia elétrica em térmica, 6 600 joules ou 4 400 joules de energia a cada segundo. Note que, no primeiro caso,a água deve sair mais quente do que no segundo caso, se você abrir a torneira da mesma forma.

A figura a seguir mostra um chuveiro em seu interior. Perceba onde entra a água fria e a posição do resistor (queestá sendo chamada de resistência elétrica).

Extraído de http://www.suzuki.arq.br/unidadeweb/aula%2011/aula11.htm. Acesso em 15.mai.2012.

Mas, de que maneira um aparelho como esse pode apresentar duas potências? Quando você altera a chave dochuveiro, alterando entre as indicações “água quente” e “água morna”, o que, exatamente, está sendo feito?

O resistor do chuveiro pode ser ligado à rede elétrica de duas formas diferentes. O ponto C é fixo, mas a chaveseletora pode ser colocada no ponto A ou no ponto B.

Você consegue perceber que, quando a ligação é feita no ponto A, o comprimento do resistor utilizado (entre A eC) é menor do que quando a ligação é feita no ponto B (entre B e C)? Essa diferença de comprimento está associadaà diferença de potência. Qual das duas formas de ligação corresponde à posição “água quente”?

Em ambas as ligações, a tensão elétrica é a mesma, pois a ligação foi feita à rede elétrica. No caso, o chuveiro foi

ligado à rede de 220V.




Agora, acompanhe o raciocínio. Se a quantidade de energia que cada carga fornece ao chuveiro é a mesma, sóexiste uma maneira de termos potências diferentes: no caso da maior potência, o chuveiro deve ter maior quanti-dade de cargas transferindo energia a cada segundo. É como se cada carga “pagasse um pedágio” para atravessaro chuveiro. Quanto mais cargas, maior a arrecadação! Essa quantidade de cargas que se move em cada segundoem cada região recebe o nome de intensidade da corrente elétrica e é representada pela letra i. Matematicamente,

podemos escrever, então, que i = P

U .

Resta, ainda, uma última pergunta: o que faz a intensidade da corrente ser diferente? Já dissemos que a tensão favorece a movimentação da corrente. Mas, há outra grandeza, chamada resistência elétrica (R) que funciona comouma espécie de impedimento à passagem da corrente. Se você mantiver a tensão constante, como é o caso que es-tamos estudando, quanto maior a resistência do fio, menor a corrente elétrica. Escrevendo de outra forma, temos

que R =U

i. Nessa situação, com a tensão em volts e a intensidade da corrente em ampères, a resistência terá como

unidade o ohm ().No chuveiro, essa variação da resistência é conseguida com a alteração do comprimento. Você já pode concluir,

então, que o comprimento do fio utilizado é proporcional à resistência. Na verdade, além do comprimento, a resis-tência também depende da área da seção do fio (A) e de uma propriedade do material de que é feito o fio, chamada

resistividade (). A expressão é R = L

A.

Quando um engenheiro eletricista faz o projeto elétrico de uma residência, ele deve planejar qual a corrente elé-trica máxima que cada parte irá receber e, com isso, projetar qual a espessura (bitola) da fiação para suportar essacorrente. Mas, para garantir que correntes mais intensas do que o planejado não circulem o circuito, são colocados,nas residências, os disjuntores. Cada disjuntor suporta um valor máximo de corrente elétrica e, se esse valor forsuperado, o disjuntor desarma (abre o circuito e impede a passagem da corrente).

Então, agora, você pode voltar ao texto que você escreveu no início dessa aula e verificar se o que foi pensadopor você está de acordo com o que discutimos.





i i E T I

Tema


Tópico de estudoEnergia e potência.

Entendendo a competênciaCompetência 2 – Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em diferentes contextos.

Vivemos num mundo tecnológico onde produtos e processos são lançados com extrema rapidez. Muitas tecnologias

associadas às ciências naturais existem para proteger o consumidor. Quando compramos combustível em um posto

de abastecimento estamos adquirindo um produto de qualidade, um produto que foi obtido por processos altamente

complexos e padronizados. Muitas vezes, conseguindo identificar e aplicar as tecnologias associadas a esses produtos,

podemos evitar fraudes, por exemplo. Procure algo de seu interesse e pesquise, veja como ele foi produzido, que tec-

nologias foram empregadas. E da próxima vez que for comprar um produto aplique o que você aprendeu.

Desvendando a habilidadeHabilidade 6 – Relacionar informações para compreender manuais de instalação ou utilização de aparelhos, ou siste-

mas tecnológicos de uso comum.

O que você faz quando compra um aparelho eletrônico novo? Lê o manual de instruções para aprender a utilizar os recur-

sos ou vai mexendo, procurando os recursos até aprender? Se sua resposta foi a segunda opção, cuidado! Deixar de seguir

alguns cuidados essenciais pode resultar em problemas até graves e até inutilizar o aparelho. Essa habilidade, portanto,

é essencial para o bom funcionamento dos aparelhos. Vamos lá: pegue os manuais de televisores, celulares, games,

computadores e procure as informações que tenham ligação com a Física: tensão, corrente, potência, frequência... Para

cada grandeza, pergunte a você mesmo: o que eu sei sobre essa grandeza? Como ela pode estar sendo aplicada nesse

contexto? Essa é uma ótima estratégia para desenvolver a habilidade.

Você comprou uma televisão nova e precisa ligá-la. An-tes, porém, vale ler e interpretar o manual, porque são vá-

rias as grandezas físicas envolvidas. Algumas dessas carac-terísticas já foram estudadas em outros momentos, comoas características ondulatórias (na habilidade 01) e o fun-cionamento dos circuitos elétricos (na habilidade 05). Mas,há novidades! Então, mãos à obra! Para cada característicaque for apresentada, você deve elaborar, mentalmente, umaexplicação física para a sua pertinência.

Logo no início, o manual mostra um selo como o que estáao lado.

O que você entende por eficiência? O selo Procel mos-trado indica quatro faixas de eficiência, sendo a faixa “A”a mais eficiente. Duas televisões podem fornecer imagenscom a mesma luminosidade e som com a mesma qualida-

de. Mas, para isso, o primeiro televisor pode requerer da © P

R O C E L

Situações-problema e conceitos básicos




rede elétrica menos energia do que o segundo. Isso é o que significa dizer que um aparelho é mais eficienteque outro.

De acordo com as normas do Inmetro, os televisores de LCD devem apresentar um consumo de energia elétricaem stand-by (modo de espera, que permite ligar o aparelho pelo controle remoto), inferior a 1Wh, o que dá um con-sumo mensal médio de 0,72kWh.

Outra informação importante, relacionada ao funcionamento do televisor, está apresentada na figura a seguir.

Atenção

ALTA VOLTAGEM – PERIGO:

Este símbolo alerta ao usuário a presença

de “voltagem perigosa” desprotegida com

a vedação do produto que pode ser de

magnitude suficiente para constituir um

risco de choque elétrico às pessoas

Uma televisão é ligada à rede de energia elétrica de 127V ou de 220V, mas seus componentes podem precisar de

mais do que essa tensão (que, no texto apareceu com o nome de “voltagem”). Existem elementos dos circuitos elétri-cos que são chamados de transformadores, cuja função principal é a de elevar ou diminuir tensões. Esses aparelhospossuem dois enrolamentos de fios (bobinas). A figura a seguir mostra um transformador.

Um transformador como esse possui dois enrolamentos de fios, um na entrada, outro na saída do circuito.Para que você entenda o seu funcionamento, é necessário saber dois pontos importantes:1. um fio percorrido por corrente elétrica gera, no espaço à sua volta, um campo magnético;2. todo campo magnético variável gera, em uma região fechada, uma corrente elétrica.

A corrente elétrica que entra no aparelho é alternada, o que significa dizer que ela oscila periodicamente como tempo. Dessa forma, o campo magnético gerado na entrada (recebe o nome de primário) é variável. Esse campomagnético variável induz, na saída (chamada de secundário), uma corrente elétrica. A relação entre as tensões e o

número de voltas de cada enrolamento pode ser dada por: U P N P

= U S N S

Além disso, a maioria dos aparelhos eletrônicos atuais consegue perceber qual é a tensão da rede e se ajustarpara que a tensão seja a adequada ao seu funcionamento. Para fazer esse ajuste, há um sistema que pode ligar so-mente uma bobina ou duas delas, alterando, assim, o número total de enrolamentos no secundário. A figura a seguirmostra um esquema desse tipo.

Saída C.A.

Entrada

C.A.

V

V1

Saída C.A.

V2

© B

I R F




Veja a tabela com alguns valores relativos a uma televisão de LCD.Um manual de televisão mostra a seguinte tabela, com valores importantes.

Modelo D42H931

Tamanho da tela (diagonal) 42”, 1067mm

Resolução 1920x1080

Saída áudio 7Wx2

Voltagem AC100-240V 50/60Hz

Consumo de energia (operação normal) (standby) 250W

Dimensões (com base) (L)x(A)x(P) (mm) 1016x678x276

DImensões para suporte de parede 200x200mm M6x10mm. 4pçs

Considerações ambientais

Temperatura de operação Umidade de operação Temperatura de armazenamento

Umidade de armazenamento

0∘C35∘C (32∘F95∘F)2080%

-10∘C50∘C (14∘F122∘F)

20

80%

Há algumas perguntas importantes que podem ser feitas baseadas nessa tabela e no que discutimosnessa aula:

1. Na linha “saída de áudio”, há a informação de uma potência. Essa potência é a mesma para qualquer volumedo som?

2. Por que, na linha “voltagem”, aparecem diversos valores para a tensão?





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Tema


Tópico de estudoCombustível.

Entendendo a competênciaCompetência 2 – Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em diferentes contextos.Vivemos num mundo tecnológico onde produtos e processos são lançados com extrema rapidez. Muitas tecnologiasassociadas às ciências naturais existem para proteger o consumidor. Quando compramos combustível em um postode abastecimento, estamos adquirindo um produto de qualidade, um produto que foi obtido por processos altamentecomplexos e padronizados. Muitas vezes, conseguindo identificar e aplicar as tecnologias associadas a esses produtos,podemos evitar fraudes, por exemplo. Procure algo de seu interesse e pesquise, veja como ele foi produzido, que tec-nologias foram empregadas. E, da próxima vez que for comprar um produto, aplique o que você aprendeu.

Desvendando a habilidadeHabilidade 7 – Selecionar testes de controle, parâmetros ou critérios para a comparação de materiais e produtos, tendoem vista a defesa do consumidor, a saúde do trabalhador ou a qualidade de vida.Hoje em dia é possível encontrar diferentes materiais ou produtos que cumpram a mesma finalidade. A oferta dessesmateriais é imensa. Alguns com preços melhores, outros com promessas de melhor desempenho etc. É preciso tercuidado. Para isso é importante que você saiba selecionar testes que permitam comparar esses produtos com base nasinformações do fabricante. Sempre que tiver dúvidas, procure ajuda dos órgãos de defesa do consumidor, de maneira queas especificações fornecidas pelo fabricante possam ser verificadas. Nesta ficha vamos apresentar um teste simples paraverificar possíveis adulterações em gasolina.

Situações-problema e conceitos básicos Você já viu a notícia que alguns postos de combustíveis estão vendendo gasolina adulterada? É praticamente

impossível, visualmente, percebermos essa adulteração, se ela for bem feita. Mas há um teste muito simples quequalquer pessoa pode realizar em caso de suspeita de combustível adulterado. Vamos procurar entendê-lo.

Segundo a ANP (Agência Nacional do Petróleo) o teor de etanol anidro na gasolina deve estar entre 20% e 25%.Mas por que se adiciona álcool (etanol) na gasolina? O que você acha disso?

A gasolina, um derivado do petróleo, é uma mistura de hidrocarbonetos saturados. Hidrocarbonetos saturadossão compostos constituídos de carbono e hidrogênio que possuem apenas ligações simples entre os carbonos. Paraque o carro funcione, a gasolina líquida é transformada em vapor e lançada no motor do carro. Dentro do motor, o

vapor é comprimido ao máximo e nesse instante uma faísca, produzida pela vela, provoca uma explosão. A energia

liberada na explosão do combustível é transformada em energia mecânica que faz com que o carro se movimente.




Se você quiser mais informações sobre o funcionamento do motor de um carro, leia a ficha de estudos número 81.Para que tudo funcione na mais perfeita ordem é necessário que a explosão se dê no momento certo, ou seja, que

o vapor da gasolina resista à compressão até o momento da faísca. Mas nem sempre isso acontece. Como a gasolinaé composta de mistura de substâncias, algumas suportarão a compressão e outras não. Quando a gasolina explodeantes da máxima compressão, o motor do carro produz um barulho estranho conhecido como batida de pino.

Para que se tenha um parâmetro em relação a essa taxa de compressão, criou-se uma escala de 0 a 100 denomi-nada índice de octanagem. Você sabe como isso funciona? Mediu-se a resistência à compressão de um dos compo-nentes da gasolina, o heptano, que explode muito facilmente quando comprimido. Deu-se a essa medida o valorzero. A mesma coisa foi feita com o isoctano que possui mais resistência à compressão. A essa outra medida, deu-seo valor 100. Quando uma gasolina é referida como sendo de 70 octanas, significa que ela oferece uma resistência àcompressão equivalente a uma mistura de: 30% de n-heptano + 70% de isoctano. Assim, se quisermos aumentar odesempenho do carro usamos gasolina com índice de octanas mais alto.

Mas, como você já deve ter pensado, há um problema! Quanto mais octanagem, maior o preço. Acontece que a pergunta que fizemos ainda não foi respondida: por que se adiciona álcool à gasolina? A resposta

é simples: como o álcool tem maior poder de compressão ele aumenta a octanagem da gasolina. Agora que você sabe o que significa índice de octanagem e como foi construído o parâmetro, reúna-se com um

grupo de colegas e responda à seguinte pergunta: O que ocorrerá se a octanagem da gasolina for maior que a idealpara o motor de um carro? E se, por outro lado, a octanagem for menor que a recomendada?

Você já ouviu dizer que a gasolina fica velha ou estragou? Como isso pode ocorrer?

A gasolina, como já falamos, é uma mistura de hidrocarbonetos. Assim, ela tem componentes mais “pesados”e mais “leves”. Quando mantemos por muito tempo a gasolina no tanque, os componentes mais “leves” evaporammais rapidamente que os mais “pesados”, que têm menor octanagem. Desse modo restam os componentes maispesados que são mais difíceis de virar vapor. Para você entender melhor o que foi dito, observe o esquema a seguir.

I II

A figura I representa dois hidrocarbonetos se atraindo, cada um deles com 6 átomos. Já na figura II temos hidro-

carbonetos com 8 átomos de carbono. Para que a substância se vaporize é necessário que as forças de coesão entreas moléculas sejam quebradas, o que requer certa quantidade de energia. Agora, responda: em qual das duas serámais difícil a quebra das ligações? Por quê?

Se você respondeu a II acertou! E a justificativa é simples: por que existem mais ligações. Então necessitamos demais energia. Se ambos estiverem num mesmo recipiente sob as mesmas condições, a substância da figura I eva-porará mais facilmente por que necessita de menos energia para isso. Isso explica o fato de a gasolina ficar “velha”,quando fica muito tempo estocada no tanque de combustível.

Veja outro exemplo:

I

II




Nesse caso qual das duas substâncias você acha que vai evaporar mais rápido? Discuta com seus colegas e re-gistre a conclusão a que chegaram.

Quem tem carro flex (carros bicombustível) pode ficar em dúvida sobre com qual combustível abastecer o carro:álcool (etanol) ou gasolina? É claro que vai depender do preço de cada um, não é? Mas é melhor ter cuidado!

Os especialistas dizem que se o preço do álcool (etanol) for igual a 70% do preço gasolina, tanto faz usar etanolou gasolina. Só é vantajoso usar etanol se o seu preço for menos que 70% do preço da gasolina. Será que existealguma explicação para isso?

É claro que sim e a explicação tem a ver com o poder calorífico da substância. Poder calorífico de uma substân-cia diz respeito à quantidade de energia liberada na combustão por unidade de massa do combustível queimada.

Observe a combustão da gasolina. Como a gasolina é uma mistura, não pode ser representada por uma fórmulaquímica.

Vamos considerar que a gasolina só possua octanos, compostos com oito átomos de

carbono: C8H18 + 25/2O2 8CO2 + 9H2O H = - 5400 kJ/mol

E do álcool: C2H5OH + O2 2CO2 + 3H2O H = - 1350 kJ/molPara decidir qual dos combustíveis tem maior poder calorífico precisamos ter alguns cuidados. A primeira vista

alguém poderá dizer que o octano é o combustível com maior poder calorífico, pois está liberando 5400 kJ para cadamol queimado, bem maior que o do álcool (etanol) que é de 1350 kJ por mol.

Só um detalhe: um mol é uma unidade de que contém 6 × 1023 entidades. Por exemplo, um mol de átomos decarbono possui 6 × 1023 átomos de carbono.

Ora, se a quantidade de matéria é a mesma, então por que não podemos fazer essa afirmação? Simplesmenteporque, apesar de ambos possuírem a mesma quantidade de partículas, suas massas são diferentes. Relembre quepoder calorífico é a quantidade de energia liberada por unidade de massa da substância queimada. Assim é ne-cessário que façamos a razão: energia liberada/massa da substância. Em 1 mol de octano, temos a massa de 114g e,

em 1 mol de etanol, 46g. Realizando a operação teremos:Octano =

5400= 47,4 kJ /g

114 Etanol =

1350= 29,34 kJ /mol

46

Para gerar uma mesma quantidade de energia precisamos de uma maior massa de álcool (etanol). É por essa ra-zão que um carro que utiliza álcool (etanol) como combustível consome mais que o mesmo carro utilizando gasolina.

Nesse momento você já está apto para decidir qual combustível usar para abastecer um carro. E saberá explicarpor que devemos levar em consideração as diferenças de preço entre o litro da gasolina e do álcool (etanol), masainda resta uma dúvida: o teor de álcool (etanol) na gasolina é o previsto por lei? E se o revendedor estiver adulte-rando a gasolina? Se houve essa dúvida é direito seu solicitar o teste.

O teste de acordo com o que a ANP estabelece, é bem simples:

colocar 50 mL de gasolina numa proveta limpa de 100 mL;

acrescentar mais 50 mL de uma solução de água e sal de cozinha a 10%; tampar a proveta e virá-la de cabeça para baixo e para cima pelo menos 10 vezes para que o álcool (etanol) pre-

sente na gasolina se separe,

deixar em repouso por 15 minutos.

Como saber se há irregularidade? Antes havia 50 mL de gasolina e 50 mL de água salgada. Se houver problema, você observará que a quantidade

de gasolina “diminuiu”, pois o álcool (etanol) presente nela se misturou com a água salgada.





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Tema


Tópico de estudoTratamento de água.

Entendendo a competênciaCompetência 3 – Associar intervenções que resultam em degradação ou conservação ambiental a processos produtivos

e sociais e a instrumentos ou ações científico-tecnológicas.

Muitas vezes a ação do homem (ação antropogênica) sobre o meio está relacionada com a degradação ambiental. Não

há maneiras de se explorar um ambiente sem interferir no frágil equilíbrio que rege sua constituição e manutenção. O

importante é que saibamos os impactos causados por tais interferências e atuemos no sentido de minimizar os seus

efeitos negativos. Para tal devemos lançar mão de todos os recursos científico-tecnológicos existentes para que qual-

quer ação de intervenção nos diversos ambientes seja realizada pautada na valorização dos recursos disponíveis e no

uso sustentável de tais recursos. Não é tarefa fácil, mas é possível de ser realizada.

Desvendando a habilidadeHabilidade 8 – Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos na-

turais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos.

A vida do homem contemporâneo está muito facilitada pela enorme diversidade de ferramentas, utensílios e processos

que visam à melhoria da sua qualidade de vida. Esses processos envolvem etapas distintas e são utilizados na obtenção,

na transformação, na utilização, na reutilização e na reciclagem de recursos. Reconhecer cada etapa desses proces-

sos se faz necessário para que se possa controlar, monitorar e aprimorar cada um deles no intuito de atingir o máximo

aproveitamento dos recursos naturais.

Situações-problema e conceitos básicos As pessoas necessitam de condições de saúde adequadas para viverem bem. Assim, é preciso garantir um con-

junto de procedimentos que proporcione uma situação higiênica saudável e evite a contaminação e a proliferaçãode doenças. Esses procedimentos mínimos e necessários fazem parte do que chamamos saneamento básico e se

constituem de tratamento de água, de canalização e tratamento de esgotos, de limpeza pública de ruas e avenidas,de coleta e tratamento de resíduos. Faremos, aqui, o estudo do processo de tratamento da água. A água que chega a sua residência é tratada? Ou você e sua família fazem uso de água de poço artesiano?Independente de onde vem a água que você utiliza, algumas ca-

racterísticas físicas e químicas devem ser observadas. É necessárioque a água tenha qualidade.

Se alguém lhe oferecesse dois copos de água (como os apresen-tados na figura) qual você escolheria para beber?

Parece brincadeira, não é? Mas, o mais provável seria que aspessoas escolhessem o segundo copo, ou seja, aquele que parececristalino.

Muitas vezes levamos em consideração as propriedades orga-

nolépticas para tomar uma decisão. Essas propriedades são aque-las que podem ser percebidas pelos órgãos dos sentidos.




Pensando nisso, que propriedades organolépticas poderíamos ter utilizado para escolher o segundo copo e nãoo primeiro?

Todas essas propriedades citadas por você estão inseridas dentro do aspecto estético da água: ausência de cor,sabor, odor etc.

Mas será que o fato da água ser cristalina garante que ela seja apropriada para o consumo humano? O que vocêacha? Explique.

Se você for procurar uma resposta para esse questionamento eu lhe diria que depende.Quando se fala de uso da água para o consumo humano, precisamos definir com que finalidade essa água seráutilizada.

Você usaria a água do primeiro copo para lavar o chão? É lógico que não! Mas com certeza usaríamos a água dosegundo copo para essa mesma finalidade.

Usaria a água do segundo copo para lavar as mãos? ___________________________________________________________

Voltemos à pergunta já feita: você beberia a água do segundo copo confiando apenas nas propriedades organo-lépticas? Eu não!

Com certeza você já ouviu falar em misturas homogêneas. Essas misturas apresentam um só aspecto em toda asua extensão, ou seja, mesmo que haja mistura, não conseguimos identificá-la, caso que não acontece com a águado primeiro copo. Se você mostrar esse copo com água a alguém e perguntar o que tem nele, é bem provável que apessoa responda: “Tem um líquido com mais alguma coisa que lhe confere a cor marrom”.

Nesse caso estamos falando de misturas heterogêneas, pois dá para perceber que há uma mistura no primeirocopo.

E no segundo copo, se além de água tiver também partículas finas em suspensão e micro-organismos patogê-nicos (causadores de doenças)? Com certeza, se bebêssemos dessa água estaríamos comprometendo nossa saúde.

Essa é a questão! Para ser considerada própria para o consumo humano a água deve ser potável.Procure em um dicionário o significado para a palavra potável e registre no espaço abaixo.

Diante do que foi apresentado e da definição da palavra potável no dicionário, responda:É confiável bebermos água de um poço artesiano ou de uma mina de água? E se forem usadas para lavar calça-

das? Justifique sua resposta.

Mais uma vez a adequação de sua resposta dependerá de sua justificativa.É necessário que a água utilizada para ingestão e no preparo de alimentos esteja isenta de odor, cor, partículas

dissolvidas e micro-organismos.

Em sua cidade/comunidade há estações de tratamento de água? _______________________________________________ Você sabe de onde é captada essa água? Se não, procure se informar.




Em geral, as estações de tratamento coletam água de rios e córregos. É fácil imaginar que na maioria das vezesa água captada não tem as mesmas características daquela que chega até sua casa. Para isso, as exigências estéticasdevem ser atendidas bem como a eliminação de sujidades dissolvidas e de micro-organismos.

Vamos agora acompanhar a água desde a sua captação até a chegada à torneira de sua casa.Que processos químicos, físicos e biológicos são utilizados para que a água de um rio se torne potável? Esse

aspecto está presente na habilidade trabalhada nesta ficha.Imagine que a água captada do rio apresenta uma cor escura com grande quantidade de material particulado. O

primeiro tratamento que essa água recebe é a filtração. Você sabe para que serve a filtração? Explique.

Em sua casa, que outros processos utilizam a filtração para a separação de misturas heterogêneas?

Bem, voltemos ao processo de tratamento. A água do rio foi filtrada e nessa etapa todas as sujeiras maiores fo-ram retiradas. Obtém-se água com características semelhantes à água do primeiro copo. É claro que na filtração, aspartículas muito pequenas e as dissolvidas não são retidas. Se fosse assim não conseguiríamos fazer um cafezinho.

A intenção de quem faz um café é reter o pó de café e deixar passar, junto com a água, material dissolvido que confere sabor e odor ao cafezinho.

O que fazer então com as partículas que ainda estão dissolvidas na água?Nas estações de tratamento de água é utilizado o sulfato de alumínio, A 2(SO4)3. É esse material que promoverá a

floculação: o objetivo é fazer com que as minúsculas partículas em suspensão se juntem (floculem), para que fiquemmais pesadas e possam, pela ação da gravidade, ir para o fundo do recipiente. Uma vez formados os flóculos, a águaem tratamento é deixada em repouso para que esse material possa decantar (ir para o fundo).

A água é novamente filtrada e então já está com um aspecto cristalino, mas não é potável. Afinal, a água aindapode conter micro-organismos causadores de doenças que precisam ser eliminados. Adiciona-se, então, o cloro quetem a finalidade de eliminar esses micro-organismos. Em alguns casos, ainda é adicionado o flúor.

Pronto, a água já está tratada e poderá ser consumida. É essa água que chega até as torneiras de sua casa.





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Tema


Tópico de estudoEcologia.


e sociais e a instrumentos ou ações científico-tecnológicos.

Qual é o papel das tecnologias na solução dos grandes problemas ambientais? Como podemos reverter a tendência para

a degradação e para a perda de qualidade de vida? O conhecimento científico tem um papel fundamental na produção

de tecnologias associadas ao desenvolvimento sustentável. Por meio do uso desse conhecimento é possível conciliar o

desenvolvimento econômico e social com práticas mais sustentáveis.

Desvendando a habilidadeHabilidade 9 – Compreender a importância dos ciclos biogeoquímicos ou do fluxo energia para a vida, ou da ação de

agentes ou fenômenos que podem causar alterações nesses processos.

A ciclagem da matéria envolve uma série de conhecimentos com os quais você já deve ter deparado, mesmo que em

disciplinas diferentes com abordagens específicas. Conhecer os processos físicos químicos e biológicos de forma inte-

grada e sistêmica permite ampliar as possibilidades de solução para problemas ambientais com dimensão global, como

é o caso das mudanças climáticas.

Situações-problema e conceitos básicos Você já se perguntou como é possível entender a ecologia e os problemas ambientais sem conhecer alguns

conceitos próprios da química, da física, da biologia e da geografia? Esse exercício de interdisciplinaridade é funda-

mental em uma preparação eficaz para a prova do Enem.

Vamos tomar como exemplo, para o estudo dos ciclos biogeoquímicos, o Ciclo do Carbono e as mudanças

climáticas.

O carbono é um dos principais componentes dos seres vivos. Na Terra, ele está presente em todas as substâncias

orgânicas. Veja na tabela a seguir o percentual do gás carbônico (CO2) comparado com o de outros gases presentesna atmosfera:

Gases Volume na Atmosfera

N2

78,1%

O2 20,9%

Ar 0,93%

CH4, CO

2, O

3 e N

2O 0,07%

Vamos iniciar com algumas questões básicas. Para os itens abaixo, escreva como você acredita que ocorrem os

processos:




1. A passagem do carbono na forma gasosa na atmosfera para os seres vivos.

2. O fluxo do carbono das plantas para os animais.

3. A passagem do carbono dos seres vivos para a forma gasosa na atmosfera.

4. A transformação do carbono em um combustível fóssil.

5. A passagem do carbono dos combustíveis fósseis para a forma gasosa na atmosfera.

Consulte a figura que ilustra o Ciclo do Carbono na natureza e verifique se as respostas que você deu estão deacordo com ela.

CO2 atmosférico

Respiração

Respiração

Decomposição

Combustão

Fotossíntese

Algas e vegetais

Alimentação

Animais

Morte

Restos orgânicos

Fossilização

Fósseis

Em todos os processos relacionados ao ciclo do carbono é possível integrar informações das diversas discipli-nas. Veja os processos a seguir.

A partir da equação geral da fotossíntese12 H20 + 6 CO2 C6H12O6 + 6 H20 +6 O2

Você pode perceber o carbono fluindo entre os reagentes e também nos produtos. Note que ele estava presenteno CO2 gasoso na atmosfera. A partir de uma sequência complexa de reações químicas, esse carbono passou a fazerparte da glicose (C6H12O6). Assim, você já pode compreender a importância desse processo na captura do carbonoatmosférico, não é mesmo? Esse é um tema muito trabalhado na Biologia.

Para mais detalhes sobre esse processo você pode acessar a página http://www.professorjarbasbio.com.br/ fotossintese.htm.

Já a equação geral da respiração celular

C6H12O6 + O2 6 CO2 + 6 H2O + energia

revela um movimento oposto do carbono. Você pode perceber o trânsito da glicose para o CO2. Nesse sentido,

os dois processos citados – fotossíntese e respiração celular – são opostos..




Você pode identificar outro processo biológico, além da respiração celular, que resulta em eliminação de gáscarbônico no processo aeróbico e de metano no processo anaeróbico, ambos liberados para a atmosfera?

Uma notícia interessante que você pode consultar está presente em http://planetasustentavel.abril.com.br/ noticia/desenvolvimento/conteudo_406728.shtml.

Você sabe a origem dos combustíveis fósseis? Admite-se que os combustíveis fósseis estejam relacionados à decomposição do plâncton, que ao longo de mi-

lhões de anos foram se acumulando no fundo dos mares e dos lagos, e pressionados pelos movimentos da crostaterrestre transformaram-se nessa substância oleosa que é o petróleo.

O petróleo desloca-se até encontrar um terreno apropriado aonde se concentra. Estes terrenos são denominadosbacias sedimentares, formadas por camadas ou lençóis porosos de areia, arenitos ou calcários. O petróleo aloja-seali, ocupando os poros rochosos e acumula-se formando jazidas.

Durante a Conferência das Nações Unidas sobre mudanças climáticas, o acordo do Protocolo de Kyoto, realizadono Japão com a presença de 150 países, propôs medidas para a redução da emissão de gás carbônico. Qual a parti-cipação da queima de combustíveis fósseis nessas emissões?

O aumento de CO2, um importante gás de efeito de estufa, teve origem, sobretudo nos combustíveis fósseis uti-lizados nos transportes, aquecimento e arrefecimento de edifícios, produção industrial entre outros. Estima-se queaproximadamente 75% do gás carbônico emitido sejam oriundos dos combustíveis fósseis.

Analise o gráfico abaixo que mostra a evolução das emissões globais de carbono fóssil em função da sua origem:

Emissões globais de carbono fóssil

1800 1850 1900 1950 2000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

M

i l h õ e s d e t o n e l a d a s m é t r i c a s / a n o

1800 1850 1900 1950 2000

7000

6000

5000

4000

000

2000

1000

M

i l h õ e s d e t o n e l a d a s m é t r i c a s / a n o

Em ssões globa s de carbono ss l

Total

Petróleo

Carvão

Gás natural

Produção de cimento

Fonte: IPCC

A industrialização estimulou o consumo de combustíveis fósseis, inicialmente utilizando o carvão. No século XXo consumo de petróleo começa a tornar-se significativo, e mais tarde o de gás natural.

O sistema de energia é o maior responsável pelas mudanças climáticas, o que representa cerca de 60 porcento dos gases do efeito estufa (GEE). Os atuais cenários de energia para o século XXI não são sustentáveis.Um dos grandes desafios para a humanidade neste século é o de fazer a transição para um futuro de energia

sustentável.Diante desse cenário a Assembleia Geral das Nações Unidas, proclamou o ano de 2012 como o Ano Internacionalda Energia Sustentável para Todos. Acesse:

http://www.peaunesco-sp.com.br/ano_inter/ano_energia/ano_internacional_da_energia_sustentavel_para_todos_rio_mais_20.pdf Segundo o documento da ONU, o conceito de sustentabilidade energética abrange não apenas a necessidade

imperiosa de garantir uma oferta adequada de energia para atender as demandas presentes e futuras. No atendi-mento dessa necessidade, devemos considerar múltiplos aspectos:

a) que seja compatível com a preservação da integridade fundamental dos sistemas naturais essenciais, inclusiveevitando mudanças climáticas catastróficas;

b) que estenda os serviços básicos de energia aos mais de 2 bilhões de pessoas em todo o mundo que atualmentenão têm acesso às modernas formas de energia;

c) que reduza os riscos à segurança e potenciais conflitos geopolíticos que de outra forma possam surgir devidoa uma competição crescente por recursos energéticos irregularmente distribuídos.




A escolha por energia renovável. Veja os exemplos:– Energia geotérmica– Sistema de energia das ondas– Sistema de Maré-motriz– PCH’s – Pequenas centrais hidroelétricas– Biodigestor– Turbina eólica ( três hélices )– Solar Fotovoltaico– Biocombustíveis

As energias renováveis têm um papel importante como solução às ameaças das mudanças climáticas, na redu-ção da poluição, além de substituírem os combustíveis fósseis.





i i E T I

Tema


Tópico de estudoPerturbações ambientais.



Muitas vezes a ação do homem (ação antropogênica) sobre o meio está relacionada com a degradação ambiental. Não

há maneiras de se explorar um ambiente sem interferir no frágil equilíbrio que rege sua constituição e manutenção. O

importante é que saibamos os impactos causados por tais interferências e atuemos no sentido de minimizar os seus

efeitos negativos. Deve-se lançar mão de todos os recursos científico-tecnológicos existentes para que qualquer ação de

intervenção nos diversos ambientes seja realizada pautada na valorização dos recursos disponíveis e no uso sustentável

de tais recursos. Não é tarefa fácil, mas é possível de ser realizada.

Desvendando a habilidadeHabilidade 10 – Analisar perturbações ambientais, identificando fontes, transporte e (ou) destino dos poluentes ou

prevendo efeitos em sistemas naturais, produtivos ou sociais.

A ciclagem da matéria envolve uma série de conhecimentos com os quais você já deve ter deparado, mesmo que em

O homem vem há muito, desde sua origem, modificando o ambiente no intuito de facilitar suas ações do dia a dia.

Uma das muitas intervenções no ambiente é justificada pela busca por fontes de energia. A demanda por esse recurso

cresceu muito ao longo do último século e no início do século XXI, provocando fortes pressões sobre o ambiente. Feliz-

mente, hoje, a utilização de uma determinada matriz energética é acompanhada por estudos que visam determinar as

perturbações causadas no entorno devido a essa ação e a redução desses impactos. Analisar alguns efeitos da produ-

ção de energia, suas fontes e efeitos sobre sistemas naturais é o que faremos a seguir.

Situações-problema e conceitos básicosUma primeira pergunta que poderíamos fazer a respeito dessa habilidade é: o que significa o termo perturbação

ambiental? Ou de outra forma, quando um ambiente sofre uma perturbação?Uma questão para você resolver:Cite um exemplo de um ambiente que você conhece e que sofreu uma perturbação. Justifique sua escolha.

Você provavelmente escolheu um ambiente cujas alterações causadas pelo homem são visíveis. Se isso for ver-dade, saiba que você citou um tipo de perturbação classificada como tipo 2 ou 3. Entenda melhor.

Perturbação tipo 2 é aquela que ocorre em um determinado ambiente e as populações biológicas são atingidas tem-porariamente, mas podem se recuperar. Esse tempo de recuperação dependerá da capacidade de retorno de cada es-




pécie aos níveis normais. Nesse caso, o agente causador da perturbação não permanece no ambiente por muito tempo.Perturbação tipo 3 é aquela em que o impacto é muito grande, de longo prazo ou permanente e impede ou di-

ficulta a recuperação das populações, porque os agentes causadores da perturbação permanecem por mais tempono ambiente.

E então, a perturbação que você citou é do tipo 2 ou 3? Justifique sua resposta.

Existe também um tipo de perturbação classificada como tipo 1. São perturbações não muito intensas que nãointerferem nas características naturais das populações, pois essas são capazes de resistir ao agente causador daperturbação. Portanto é um tipo de perturbação mais difícil de ser notado.

Você conhece algum ambiente que esteja sofrendo uma perturbação tipo 1? Por que ela sofre esse tipo de perturbação?

Se sua resposta foi negativa, não se preocupe. Às vezes é difícil notar que um determinado ambiente esteja sofren-do uma perturbação. Isso acontece porque nem sempre conseguimos identificar as fontes causadoras da perturbação.

Analise a foto a seguir que representa uma floresta urbana. Imagine que você esteja dentro da floresta que apa-rece nesta foto.

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e n a t a M e l l o / P u l s a r I m a g e n s




Você considera que essa floresta e toda sua biodiversidade estejam sofrendo algum tipo de perturbação? Por queisso está ocorrendo?

Diante do que já foi discutido é provável que essa floresta esteja sofrendo perturbações do tipo 1.Nesse momento poderíamos especular que perturbações seriam essas quais seriam as causas?Poderíamos relacionar essas perturbações à poluição causada pelos escapamentos dos carros?É claro que sim, mas alguém poderia dizer: lá na floresta não há carros! É verdade, mas muitas vezes essas per-

turbações são causadas em outro local e são levadas pelo vento. Então podemos estar certos de que as poluiçõesatingem locais muito distantes de onde foram gerados.

A música Reconvexo de Caetano Veloso tem o seguinte verso: “sou o vento que lança a areia do Saara sobre osautomóveis de Roma”.

É verdade. O vento é um grande responsável pelo transporte de poluentes. Cientistas já detectaram areia doSaara em Toronto, no Canadá!Outra pergunta poderia surgir agora: a areia do deserto é um poluente? O que você acha?

Para o nosso estudo, vamos considerar que poluente é toda e qualquer matéria ou energia lançada ou liberadanas águas, no ar e no solo com intensidade, em quantidade e concentração em desacordo com padrões de emissõesestabelecidos por lei.

E então, agora que você já sabe o que é um poluente, a sua resposta à pergunta anterior foi assertiva?

Para terminar essa discussão vamos pensar um pouco sobre as usinas nucleares.Em poucas palavras, usina nuclear é uma instalação utilizada para produzir energia elétrica utilizando materiaisradioativos. Reações nucleares provocadas dentro de um reator produzem o calor utilizado para transformar águaem vapor que moverá uma turbina. O giro das turbinas produzirá energia elétrica. O vapor utilizado é resfriado poruma fonte externa e a água utilizada nesse resfriamento retorna aquecida ao meio ambiente.

Tendo uma ideia mínima desse processo, podemos analisar diversas perturbações ambientais provocadas portais instalações. Uma usina nuclear utiliza materiais radioativos que precisam ser minerados. Em geral, mineraçõesprovocam fortes impactos ambientais. Uma vez utilizados, esses materiais se tornam rejeitos radioativos que ne-cessitam ser adequadamente acondicionados sob pena de contaminarem o ar, o solo e as águas. A água utilizadapara o resfriamento dos sistemas que se aquecem retorna ao meio ambiente aquecida, provocando perturbaçõesambientais que afetam a biodiversidade envolvida. Por último, ocorrem pequenos vazamentos de materiais radio-ativos que contaminam o ambiente.

É por essas e outras razões que esses impactos precisam ser analisados, suas fontes identificadas, a maneira

como esses poluentes são transportados e os efeitos sobre sistemas naturais, produtivos e sociais sejam previstos.É o que propõe a habilidade trabalhada.





i i E T I

Tema


Tópico de estudoTransmissão da vida.



Qual a ideia que você tem a respeito de tecnologias? Muita gente pensa que elas são produtos associados com a enge-

nharia ou ciências exatas. Todo o conhecimento científico pode gerar tecnologias? Você verá um bom exemplo de como

processos de produção, desenvolvimento econômico e social também são integrados às ciências biológicas. Além

disso, o conhecimento científico pode gerar muita polêmica. Vamos conferir!

Desvendando a habilidadeHabilidade 11 – Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia, considerando estruturas e pro-

cessos biológicos envolvidos em produtos biotecnológicos.

Você já deve ter ouvido falar em biotecnologia. Desde processos de melhoramento genético, conservação de alimentos até

chegar aos transgênicos e células-tronco. Você conhece essas tecnologias? E os seus benefícios extraordinários? A ciência

sempre traz mais perguntas do que respostas. Algumas dizem respeito às questões éticas. Para ter uma opinião, é preciso

argumentos que fundamentem sua posição, seja a favor ou contra. Procure ler os noticiários que frequentemente apresentam

novidades e avanços da ciência. Quando o assunto gera muita polêmica, identifique posicionamentos referentes aos diversos

setores da sociedade, verificando quais são os argumentos utilizados. Fique atento para reconhecer a utilidade e acessibilida-

de dessas tecnologias. Avalie como as mesmas vêm influenciando a sociedade e o comportamento das pessoas no dia a dia.

Situações-problema e conceitos básicosEntre tantos avanços da ciência vamos destacar as contribuições no campo da genética. As principais transfor-

mações podem ser observadas na área da reprodução humana que se tornaram fonte de esperança para muitoscasais que desejam gerar um bebê.

Você já ouviu falar sobre as técnicas de Reprodução Assistida?Durante algum tempo essas técnicas receberam a denominação de “Bebê de Proveta”. Para que se discuta essa,

é fundamental compreender a diferença entre inseminação artificial e fertilização in vitro. Atualmente, essas duastécnicas são amplamente utilizadas e já fazem parte do cotidiano da medicina.

Reprodução Assistida é um termo geral, utilizado para designar um conjunto de técnicas para tratamento dainfertilidade conjugal. Entre essas técnicas estão a inseminação artificial e a fertilização in vitro. A legislação emrelação às técnicas de reprodução assistida e à doação de gametas é específica em cada país.

Inseminação Artificial: É uma técnica de baixa complexidade onde os espermatozoides são manipulados emlaboratório para a inseminação intrauterina. Esta técnica é indicada em alguns casos de esterilidade masculina.

Fertilização in vitro: é indicada para mulheres com obstrução da tuba uterina, ou que possuem sequelas dedoenças inflamatórias pélvicas, em casos de mulheres que perderam as trompas, ou para casais que não conseguemengravidar sem causa aparente.

Em mulheres que nasceram sem útero é necessário uma “barriga de aluguel”.




Você é a favor ou contra a manipulação de embriões em laboratório?Pois bem, esse é o ponto de maior polêmica com relação a essa técnica. Você consegue reconhecer o benefício,

comum às duas técnicas? A resposta é bem simples: a possibilidade de gerar filhos.Enquanto no processo de inseminação artificial manipulam-se os gametas masculinos, na fertilização in vitro,

além da manipulação de gametas masculinos e femininos, é necessário manter um embrião em desenvolvimentoem ambiente laboratorial, até que se possa implantá-lo no útero de uma mulher.

Na técnica de injeção intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI), os espermatozoides são colocados dentrodo óvulo para que ocorra a fertilização.

Transferência de embriões: Embriões com quatro ou cinco dias são transferidos para o útero materno. A legis-lação brasileira permite que se transfiram, no máximo, quatro embriões. Logo após é feito o diagnóstico da gestação.

O diagnóstico de doenças genéticas antes da implantação do embrião já é possível, entretanto levanta questõeséticas como a seleção de embriões para escolha do sexo.

Qual seria o impacto se isso fosse permitido no Brasil?Será que alteraria a proporção sexual de indivíduos na população?O que fazer com os embriões excedentes?Segundo o Conselho Federal de Medicina, os embriões excedentes da Fertilização in vitro podem ter três desti-

nos: congelamento, doação a outro casal ou doação para pesquisa com células-tronco.O ganhador do prêmio Nobel de medicina em 2010 foi o Professor G. Edwards, pioneiro nas técnicas de fertili-zação “in vitro” (FIV).

Muitas crianças foram geradas a partir dessa técnica depois de Louise Brown, o primeiro bebê de proveta, nas-cida em 1977.

Hoje, estima-se que 2% a 3% dos nascimentos nos países desenvolvidos são resultantes de fertilização assistida,um número não desprezível. Mas o que o Prof. Edwards não poderia imaginar é que a técnica de FIV abriria as por-tas para pesquisas importantíssimas: as das células-tronco embrionárias.

As novas pesquisas com células-tronco têm despertado um grande debate. O primeiro relato de pesquisa comcélulas-tronco, utilizando células embrionárias humanas, foi publicado em1998 pela equipe do Prof. James A. Thom-son, da Universidade de Wisconsin/EUA. Naquele mesmo ano, a equipe do Prof. John D. Gearhart, da UniversidadeJohns Hopkins, realizou pesquisas com células-tronco fetais humanas.

Qual a utilidade das células-tronco? As células-tronco foram obtidas de um embrião em fase de blástulae, posteriormente, colocadas em meio de

cultura para se multiplicarem.

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C I - C O M M

S T U D I O S / S P L / L a t i n s t o c k




As células-tronco embrionárias podem solucionar problemas de saúde atualmente incuráveis. Que característi-cas dessas células-tronco permitem que os pesquisadores possam utilizá-las no futuro para esse fim?

É interessante destacar que tais técnicas de reprodução humana desencadearam calorosos debates éticos, mo-rais, religiosos e políticos.

No caso da FIV havia um temor que as crianças nascidas com essa técnica não seriam normais.

“Os cientistas estariam brincando de Deus?”

Outra preocupação: Tal técnica levaria à clonagem humana, com aparecimento de fábricas de bebês.Por enquanto, nada disso aconteceu. O que se sabe é que a FIV permitiu que inúmeros casais com problemas de

fertilidade pudessem ter seus próprios filhos. Atualmente, há grande esperança de que as pesquisas com as células-tronco embrionárias permitam reestabe-

lecer a qualidade de vida para milhões de pessoas que sofrem de diversas doenças.





i i E T I

Tema


Tópico de estudoDiversidade da vida.

Entendendo a competênciaCompetência 3 – Associar intervenções que resultam em degradação ou conservação ambiental a processos produtivose sociais e a instrumentos ou ações científico-tecnológicos.Considerar o papel central das pessoas e instituições na gestão e conservação dos recursos naturais bem como nodesenvolvimento sustentável, numa perspectiva sistêmica e integrada. Apresentar os benefícios proporcionados pelamanutenção dos processos ecológicos contribuindo para a produção agropecuária e para a qualidade de vida nos cen-tros urbanos.

Desvendando a habilidadeHabilidade 12 – Avaliar impactos em ambientes naturais decorrentes de atividades sociais ou econômicas, conside-rando interesses contraditórios.O entendimento sobre a importância da conservação dos recursos naturais precisa ser apresentado sob os mais diver-sos pontos de vista. Seja pela ótica da produtividade em sistemas agropecuários e urbanos, seja pela influência dosprocessos ecológicos na produção e conservação da água, da biodiversidade e do solo. Conciliar tantos interesses nãoé uma tarefa fácil, principalmente no processo de reformulação de um código florestal em um país como o Brasil dedimensões continentais e grande diversidade de ecossistemas. Busque mais informações sobre os problemas ambien-tais tanto no nível global, como no nível local. É importante o raciocínio de causa e efeito, porém para avaliar impactosem ambientes naturais é fundamental considerar todo um conjunto de fatores de maneira sistêmica e integrada. Fiqueatento para os conflitos socioambientais relacionados com a produção de energia (hidrelétricas e usinas nucleares),bem como para os impactos do processo crescente de concentração de pessoas em grandes centros urbanos.

Situações-problema e conceitos básicosEsta ficha apresenta algumas reflexões sobre o Código Florestal brasileiro: o processo de atualização do seu

conteúdo normativo e a repercussão na sociedade provocada pela polêmica de algumas de suas alterações. Você acompanhou as discussões sobre o novo código florestal brasileiro? Certamente notou que esse debateganhou muito espaço nos meios de comunicação.

Trata-se de matéria naturalmente polêmica, pois o Código Florestal condiciona o domínio sobre a propriedadede imóvel rural, discussão que ocorre em torno de duas figuras jurídicas: a Reserva Legal (RL) e as Áreas de Preser-

vação Permanente (APP).De um lado, o ponto de vista dos ambientalistas que entre outras coisas contesta o fim da obrigação de se recu-

perarem áreas desmatadas ilegalmente até 2008.De outro lado, o ponto de vista dos ruralistas que garantem que grande parte da produção agrícola (grãos, fibras,

pecuária, florestas plantadas, biocombustíveis etc.) está sendo feita sobre áreas que deveriam ser Reserva Legal ePreservação Permanente. Com o rigor da lei, haveria uma redução drástica da área cultivada no Brasil.

A reserva legal está localizada no interior da propriedade e deve ser mantida com a sua vegetação origi-nal. Tem a função de assegurar o uso econômico sustentável dos recursos naturais, promover a conservaçãoda biodiversidade e dos processos ecológicos. O tamanho da área varia de acordo com o bioma onde a pro-




priedade está localizada. Na floresta Amazônica, é de 80% da área total da propriedade, no Cerrado 35% e20% para outros biomas.

Quais são os biomas brasileiros? Segundo o IBGE “Bioma é conceituado no mapa como um conjunto de vida(vegetal e animal) constituído pelo agrupamento de tipos de vegetação contíguos e identificáveis em escala regional,com condições geoclimáticas similares e história compartilhada de mudanças, o que resulta em uma diversidadebiológica própria”.

Veja o mapa:

Biomas continentaisbrasileiros

Área aproximada(km2)

Área / total Brasil

Bioma Amazônia 4.196.943 49,29%

Bioma Cerrado 2.036.448 23,92%

Bioma Mata Atlântica 1.110.182 13,04%

Bioma Caatinga 844.453 9,92%

Bioma Pampa 176.496 2,07%

Bioma Pantanal 150.355 1,76%

Área total Brasil 8.514.877

As APPs são margens de rios, cursos d’água, lagos, lagoas e reservatórios, topos de morros e encostas com de-clividade elevada, cobertas ou não por vegetação nativa. Têm a função ambiental de preservar os recursos hídricos,a paisagem, a estabilidade geológica, a biodiversidade, além de proteger o solo e assegurar o bem estar da popula-ção humana, pois são áreas sensíveis e sofrem riscos de erosão, enchentes e deslizamentos.

O Código Florestal (Lei no 4.771, de 15-09-1965), tem sido um valioso instrumento para a proteção do patrimônionatural do Brasil. Recentemente, vem passando por um processo de reformulações. Nesse caminho, espera-se queincorpore uma nova dimensão da sustentabilidade ambiental e do desenvolvimento socioeconômico, pois é precisoentender que apesar do Código tratar de florestas, não é unicamente de vegetação que ele cuida. As florestas guar-dam uma relação de total interdependência com o solo, a água e a fauna.

Como atores desse debate, de um lado, aqueles que defendem uma perspectiva de plena utilização da proprieda-de imóvel rural, representados pela bancada ruralista do poder legislativo federal, e, de outro, as Organizações Nãogovernamentais Ambientalistas, membros do Ministério Público, cientistas e o Conselho Nacional do Meio Ambiente.

O intensivo uso predatório dos imóveis rurais no passado, sem observância da Lei e das práticas recomendadasde conservação do solo e água, com cultivos e criações criaram o quadro de crise que estamos vivendo hoje. O Brasilé uma das poucas, se não a única Nação do mundo com nome de árvore, o pau-brasil, incluído na lista das espéciesda flora brasileira ameaçadas de extinção. É hora de refletir e tomar decisões responsáveis.

Desafios para o novo código:

– Reconhecer a necessidade de dar às APPs tratamento compatível com o uso humano já consolidado. Ex. Agri-cultura familiar.

– Reserva Legal: evitar sua inexigibilidade, já que é uma obrigação instituída desde o Código de 1934, ratificadaem 1965 e em 1989, em todas as ocasiões pelo Congresso Nacional, e não por Medida Provisória.

Algumas questões sobre as florestas:

– As florestas, que recobrem 30% da superfície terrestre, possuem 80% do total de espécies do planeta.– As florestas estão sendo destruídas a uma taxa alarmante para dar lugar a pastagens, plantações, minerações,expansão de áreas urbanas etc.

– As florestas não podem ser vistas apenas como um grupo de árvores, mas como fornecedoras de benefícios vitais.Benefícios ambientais promovidos pelas florestas:

– Manutenção da estabilidade climática favorecendo as chuvas contribuindo para safras produtivas e fartas.– Manutenção das nascentes e dos rios que são usados para a irrigação.– Controle da erosão, prevenindo a perda de solo e a desertificação.– Preservação de polinizadores essenciais às lavouras.– Abastecimento de reservatórios em períodos de escassez de água para a geração de energia.– Fornecimento de matéria prima de plantas e animais das florestas para uso medicinal, baseado no conheci-

mento das populações tradicionais.– Fornecimento de madeiras para a construção de móveis e casas: cedro, jatobá, mogno, jacarandá, angelim,

massaranduba.





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Tema


Tópico de estudoTransmissão da vida.

Entendendo a competênciaCompetência 4 – Compreender interações entre organismos e ambiente, em particular aquelas relacionadas à saúdehumana, relacionando conhecimentos científicos, aspectos culturais e características individuais.A busca de soluções para minimizar os problemas relacionados à saúde pública merece muita atenção. Procure conhe-cer aspectos gerais das principais epidemias, pandemias e endemias. Estude corretamente as informações biológicasenvolvidas, como o agente causador, via de transmissão e as profilaxias, e não se esqueça de considerar as questõessociais e econômicas envolvidas. Associe os fatores ambientais e culturais separando dados e informações científicasdo conhecimento popular.

Desvendando a habilidadeHabilidade 13 – Reconhecer mecanismos de transmissão da vida, prevendo ou explicando a manifestação de carac-terísticas dos seres vivos.Os seres vivos possuem uma surpreendente capacidade de reprodução proliferando-se em populações que se inte-gram nas comunidades. É claro que todo esse potencial biótico não é infinito. Existem fatores limitantes que mantém oequilíbrio das populações. Reconhecer essa complexa rede de relações nos faz refletir sobre a interdependência entreas espécies. Pense, por exemplo, na relação da presa e do predador, no parasita e seu hospedeiro. Além dos aspectosecológicos, considere também a hereditariedade no processo de continuidade da vida. Identifique os processos repro-dutivos e os mecanismos que promovem a variabilidade genética, tais como a reprodução sexuada e as mutações. Fi-que atento para o modo como as populações se sucedem de maneira dinâmica, de acordo com as suas característicasem interação com o meio.


Vetores de Doenças

Veja a foto ao lado, você conhece esse mosquito?Leia a reportagem sobre epidemia de dengue:

Epidemia de dengue atinge dois municípios do Rio

Niterói e a capital fluminense registram mais

de 300 casos por 100 mil habitantes.

No estado, foram notificados 76.064 casos suspeitos de dengue. Após a secretaria municipal de saúde do Rio anunciar, há dez dias, que

a capital vive uma epidemia de dengue, a cidade de Niterói, na região me-tropolitana, também entrou nesse perigoso estágio. Considera-se epide-

mia quando a quantidade de pessoas infectadas ultrapassa 300 casos por100 mil habitantes. Em Niterói, há 384 casos por 100 mil habitantes. De janeiro a abril deste ano, foram notificados 1951casos da doença na cidade, sendo 167 confirmados – 57 são do tipo 4. Uma pessoa morreu em decorrência da dengue.

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Na cidade do Rio, de 1o de janeiro a 21 de abril houve 50.016 casos da doença e 12 mortes. A secretaria desaúde realizou 2.125.322 inspeções neste ano. Durante essas visitas foram eliminados 26,9 bilhões de criadourosdo mosquito.

No estado, de janeiro a 28 de abril de 2012, foram notificados 76.064 casos suspeitos de dengue. Até o momento, há 13 óbitos confirmados por dengue no estado. Considerando o total de casos graves, o grau de letalidade da dengueestá em 5%, segundo a secretaria estadual de saúde. No ano de 2011, nas primeiras 17 semanas epidemiológicas, fo-

ram registrados 108.130 casos de dengue no estado do Rio de Janeiro. Há presença do vírus tipo 1 da dengue em Barra do Piraí, Campos dos Goytacazes, Itaboraí, Mesquita, Niterói,

Nova Iguaçu, Resende, Rio de Janeiro, Valença, Vassouras e Silva Jardim. Há notificações do tipo 3 no Rio de Janeiro, ea presença do tipo 4 em Belford Roxo, Japeri, Mesquita, Nilópolis, Niterói, Nova Friburgo, Nova Iguaçu, Rio de Janeiro,São Gonçalo e São João de Meriti.

Fonte: http://veja.abril.com.br

Como controlar as doenças transmitidas por mosquitos?

Veja algumas sugestões amplamente divulgadas pelos meios de comunicação:

1. Eliminar criadouros com água parada, tais como: – calhas – lixo

– vasos – pneus

2. Tampar as caixas d’água

3. Usar inseticidas

4. Usar repelentes

5. Instalar telas nas janelas.

Existem outras medidas preventivas, mas precisamos tratar caso a caso. Então é necessário saber quais são asprincipais doenças transmitidas por insetos.

– Viróticas: Dengue e febre amarela – As duas doenças podem ser transmitidas pelo mesmo vetor, Aedes ae-gypti, portanto as medidas de controle são as mesmas. É importante lembrar que a febre amarela, tambémpode ser evitada com vacinação. Infelizmente isso ainda não ocorre com a dengue. Os vírus da dengue e da

febre amarela são diferentes e transmitidos apenas pelos insetos. A reprodução desses micro-organismosocorre no interior das células do ser humano.

– Bacterianas: Tifo e peste bubônica – No caso da peste bubônica, que ficou conhecida com a peste negra,a transmissão se dá pela pulga dos roedores e, por isso, a prevenção está relacionada com o controle deratos. O tifo é um termo genérico para identificar um conjunto de doenças causadas por bactérias do gê-nero das Rickettsias . Podem ser transmitidas por piolhos, pulgas e até carrapatos.

– Protozooses: Malária, chagas e leishmanioses. Dessas apenas a malária é transmitida por um mosquito( Anopheles sp), que se reproduz em água parada, tal como o Aedes Aegypti. É interessante destacar que oprotozoário Plasmodium sp, causador da malária, se reproduz sexuadamente no mosquito (hospedeiro defini-tivo) e assexuadamente no ser humano (hospedeiro intermediário).

A doença de Chagas é transmitida por um barbeiro e a leishmaniose pelo mosquito-palha ou flebótomo quenão se reproduzem em água.

– Verminoses: Elefantíase ou filariose que é transmitida apenas pela picada da fêmea do mosquito Culex quin-quefasciatus. Esse inseto pertence ao mesmo gênero do pernilongo comum e sua disseminação também estáassociada a criadouros em água parada.

A prevenção das doenças transmitidas por insetos, sobretudo aquelas, cujas larvas do vetor, se desenvolvem emágua parada, tem sido prioridade para as autoridades de saúde que organizam visitas domiciliares por agentes de

saúde, além de muita propaganda na TV, rádio, internet etc. Infelizmente, só isso não tem adiantado, como pudemos




constatar no artigo. É preciso o engajamento de toda a população, de cada morador, tomando as providências nasua casa. Veja as dicas:





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Tema


Tópico de estudoIdentidade dos seres vivos.

Entendendo a competênciaCompetência 4 – Compreender interações entre organismos e ambiente, em particular aquelas relacionadas à saúde

humana, relacionando conhecimentos científicos, aspectos culturais e características individuais.

A qualidade de vida das pessoas está diretamente relacionada com o ambiente que ocupam. No Brasil e no mundo

nota-se uma clara tendência de concentração das populações nos centros urbanos. Nesse contexto vamos estudar

aspectos da saúde pública e a evolução do conhecimento científico ao destacarmos o processo de reprodução humana

decorrente de uma nova posição da mulher na sociedade.

Desvendando a habilidadeHabilidade 14 – Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio

interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros.

A opção de ter filhos é um direito de cada ser humano e principalmente da mulher. Nesse sentido é preciso conhecer

os processos fisiológicos relacionados com a reprodução humana e os métodos contraceptivos disponíveis.

Qual é o sistema mais importante do organismo humano? Não há uma função mais importante que a outra. A respira-

ção, a excreção, a circulação, a digestão e a coordenação nervosa e endócrina estão intimamente integradas. O equilí-

brio dos processos vitais depende do bom funcionamento de todos os órgãos e sistemas em conjunto. Lembre-se que

existem métodos de avaliação de alguns padrões fisiológicos, como a pressão arterial, contagem de células sanguíneas,

reflexos nervosos, visão, audição, capacidade reprodutiva entre outros. Procure identificar como os fatores ambientais

podem alterar esses padrões de equilíbrio. Fatores como a alimentação inadequada, falta de atividade física, tabagismo

e o stress precisam ser levados em consideração. Fique atento para as diversas campanhas de saúde pública, tais como

prevenção de doenças cardiovasculares e câncer, campanhas de vacinação, métodos contraceptivos e DSTs.


A opção de ter filhos é um direito de cadaser humano e principalmente da mulher.Nesse sentido é preciso conhecer os proces-sos fisiológicos relacionados com a repro-dução humana e os métodos contraceptivosdisponíveis.

Vamos iniciar analisando o gráfico doIBGE sobre a Taxa de fecundidade total, se-gundo as Unidades da Federação – 2009.

O que significa Taxa de Fecundidade?

Taxa de Fecundidade é o número mé-dio de filhos que uma mulher teria ao final

do seu período fértil. A média brasileira é

B r a s i l

1 , 9

4

A c r e

2 , 9

6

A m a p á

2 , 8

7

T o c a n t i n s

2 , 6

0

P a r á

2 , 5

1

A m a z o n a s

2 , 3

8

R o n d ô n i a

2 , 3

2

R o r a i m a

2 , 2

0

M a r a n h ã o

2 , 3

1

A l a g o a s

2 , 2

9

P a r a í b a

2 , 2

5

C e a r á

2 , 1

5

R

i o G r a n d e d o N o r t e

2 , 1

1

P e r n a m b u c o

2 , 0

6

P i a u í

2 , 0

5

B a h i a

1 , 8

7

S e r g i p e

1 , 8

4

E s p í r i t o S a n t o

1 , 8

8

S ã o P a u l o

1 , 7

8

M i n a s G e r a i s

1 , 6

7

R i o d e J a n e i r o

1 , 6

3

S a n t a C a t a r i n a

2 , 0

8

R i o G r a n d e d o S u l

1 , 9

3

P a r a n á

1 , 8

4

M a t o G r o s s o

2 , 3

2

G o i á s

1 , 8

4

D i s t r i t o F e d e r a l

1 , 8

4

M a t o G r o s s o d o S u l

1 , 8

2




de 1,94 filho. Segundo o IBGE, esse valor traduz o resultado de um processo intenso e acelerado de declínio da fecundidade ocorrido na sociedade brasileira nas últimas décadas.

De acordo com o gráfico, os níveis mais baixos da taxa de fecundidade se encontram nos estados da Região Su-deste, sobretudo no Rio de Janeiro e em Minas Gerais com valores um pouco acima de 1,60 filho por mulher.

Como você pode explicar esse fato?Uma hipótese é o aumento na escolaridade feminina o que estaria relacionado com reduções nas taxas de fe-

cundidade. Esse cenário reflete a mudança que vem ocorrendo no Brasil em especial com a urbanização e com aentrada da mulher no mercado de trabalho.

Outras hipóteses são o planejamento familiar e a contracepção.Nos últimos anos, houve uma ampliação da oferta de métodos contraceptivos, o que permitiu às mulheres exer-

cer a sexualidade sem medo de uma gravidez não planejada. Nesse sentido cabe ao casal decidir quando e quantos filhos querem ter.

A escolha de um método contraceptivo.

Métodos químicos:

Seria possível evitar a gravidez sem que a mulher precisasse tomarpílulas anticoncepcionais? É claro que sim! Existem vários tipos demétodos contraceptivos. Você conhece todos eles?

Existem mulheres que não podem fazer uso de pílulas anticoncep-cionais., como por exemplo: as portadoras de doença cardiovascularpassada ou atual (ex: AVC e trombose venosa profunda) e de diabetes hámais de 20 anos, fumantes,portadoras de doença hepática ativa e grave,que apresentem pressão arterial igual ou superior a 160/100mmHg, serportadora ou já ter tratado tumor maligno de mama. Por esses motivosé necessária uma avaliação médica cuidadosa, pesquisando a históriadas doenças familiares antes deescolher o método contraceptivo ideal.

Você já sabia que não se deve tomar a pílula sem uma consulta médica?Não existe a melhor pílula anticoncepcional. Existe a pílula anticoncepcional mais indicada para cada mulher. É

fundamental consultar o ginecologista.Em geral as pílulas são compostas por dois hormônios – o estrógeno e a progesterona. Mantendo concentrações

adequadas desses hormônios no sangue ocorrerá inibição do amadurecimento de folículos ovarianos. Sem óvulosnão há ovulação, sem ovulação não há fecundação e sem fecundação não há gravidez.

É necessário combinar a pílula com algum outro método anticoncepcional? A resposta é sim. Deve-se usar a camisinha para evitar doenças sexualmente transmissíveis. A pílula não previne

DSTs e isso precisa ficar bem claro.

Outros métodos contraceptivos: Além da pílula existem diversos outros métodos contraceptivos que podem ser químicos, cirúrgicos, de barreira

ou naturais.

Entre os métodos químicos, há a pílula do dia seguinte.É um método anticoncepcional de emergência que possui uma alta dose de hormônios, da classe das progeste-

ronas. A pílula deve ser tomada até 72 horas após a relação sexual e seu mecanismo de ação altera a camada interna

do útero no endométrio, impedindo a fixação do embrião.Outros métodos químicos: injeções intramusculares anovulatórias mensais ou trimestrais, implantes subdérmi-

cos e o gel espermicida.

Métodos de barreira:

Dispositivo intrauterino (DIU)Impede a fertilização ou a implantação do embrião no útero. Só pode ser colocado no útero de uma mulher por

um médico. O DIU normalmente é inserido durante o período menstrual, quando o colo cervical está ligeiramenteaberto. Pode permanecer no útero por 1 a 10 anos com uma eficiência de 97% na prevenção da gravidez.

Caso ocorra gravidez usando o DIU, há um maior risco de gravidez ectópica (tubária), além disso, pode haver umaumento da hemorragia menstrual.

Preservativo feminino

Além de evitar a gravidez também é eficaz para prevenir a AIDS e outras DSTs.

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I R F




Como é a aceitação do preservativo feminino por mulheres e homens?

Não altera o prazer nem prejudica a sensibilidade, porém alguns especialistas destacam dois inconvenientes: umseria estético e o outro econômico, pelo seu preço elevado.

Preservativo masculino

A camisinha é o método mais eficaz para prevenção de DSTs, como a AIDS, alguns tipos de hepatites e a sífilis,por exemplo. Além disso, evita uma gravidez não desejada, desde que usado da maneira correta.

Além da AIDS, você se lembra de outras DSTs?

Viróticas: Herpes, HPV e Hepatite B; Bacterianas: Sífilis e gonorreia; Protozoose: Tricomoníase.

Diafragma

Diafragma é um anel flexível recoberto por uma película de látex ou silicone que é colocado pela mulher dentroda vagina antes da relação sexual. Deve ser usado com um gel espermicida. Embora não evite as doenças sexual-mente transmissíveis, evita que bactérias penetrem no útero e provoquem a doença inflamatória pélvica. Em cadacem mulheres que usam o diafragma, de duas a seis podem engravidar. Segundo o médico Nilson Roberto de Melo,o melhor diafragma do mundo é o brasileiro, pois é o único feito de silicone e não de látex.

Métodos cirúrgicos

Laqueadura (ligadura tubária) e vasectomia (deferectomia) Você sabia que todas as mulheres já trazem nos ovários, desde o nascimento, todos os folículos que irão amadu-

recer ao longo da sua vida fértil? A partir do primeiro ciclo menstrual, na puberdade, de mês em mês até chegar à menopausa, um gameta é liberado

durante a ovulação nas tubas uterinas. É nesse momento, que pode ocorrer a fecundação por um espermatozoide. A Laqueadura é um processo de esterilização feminina definitiva, que consiste no fechamento das tubas uteri-

nas para impedir a descida do óvulo e consequentemente o encontro com o espermatozoide.

– Qual a sua opinião sobre o acesso universal à anticoncepção financiada pelo governo?

Vasectomia

É um procedimento cirúrgico que interrompe a passagem dos espermatozoides produzidos nos testículos e con-duzidos através dos canais deferentes que desembocam na uretra. É um método de esterilização masculina seguroque consiste em seccionar os dois canais deferentes.

Esse procedimento torna o homem estéril, mas não interfere na produção de testosterona nem em seu desem-penho sexual.

Segundo os médicos, a reversão da vasectomia é viável e possível. Se for feita três ou quatro anos depois dacirurgia o resultado é mais eficaz.

Em países como nos Estados Unidos, de 6% a 8% das vasectomias são revertidas a pedido do paciente.





i i E T I

Tema


Tópico de estudoIdentidade dos seres vivos.



Uma verdade científica pode se distinguir de outras possíveis verdades. Você pode desvendar os fenômenos intuitivamente,

ou utilizar conhecimentos populares, porém, nas ciências naturais, são necessários procedimentos padronizados para que

uma possível explicação possa ser aceita, compartilhando um jeito de compreender determinados fatos ou fenômenos.

Desvendando a habilidadeHabilidade 15 – Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer

nível de organização dos sistemas biológicos.

As ciências naturais utilizam modelos e experimentos que propõem explicações para determinados processos biológicos. A

interpretação desses experimentos requer compreender a lógica do pensamento científico ou dos métodos científicos. A aná-

lise dos resultados experimentais permitem conclusões que vão confirmar ou refutar uma hipótese anterior. Fique atento para

concluir se a investigação prática atingiu os objetivos esperados. Faça uma revisão em alguns experimentos clássicos como, por

exemplo, o de Louis Pasteur que confirmou a teoria da biogênese. Nas questões do ENEM que trazem experimentos pode ser

que você não conheça os dados apresentados, entretanto considere apenas a necessidade de interpretá-lo na sua metodologia.

Situações-problema e conceitos básicosUm experimento científico biológico pode ser realizado dos níveis molecular, celular, de sistemas, de organismos

até o de populações. Esses experimentos permitem explicar fenômenos testando hipóteses, confirmando-as ou nãoatravés da análise dos resultados obtidos.

O que é pensar cientificamente?

É a tentativa de explicar os fatos ou fenômenos observados. As hipóteses podem ser definitivas ou temporárias,

dependendo de como vamos testá-las. É necessária uma observação criteriosa.

Metodologia científica

Fato – Fenômeno

Observação

Problema

Hipóteses

Experimentos

Resultados

Hipótese confirmada

Teoria




Experimentos são fundamentais para a ciência

Devem-se levantar todos os dados possíveis para experimentar a hipótese. Não se pode examinar todos os fato-res de uma única vez. Corre-se o risco, ao final, de não se poder afirmar qual o fator responsável ou não pela rejeiçãoou confirmação da hipótese. Por isso os experimentos são controlados.

Deve-se examinar um fator de cada vez

Vamos utilizar como exemplo a questão abaixo. Aliás, lembre-se, questões que relacionam experimentos sãobem comuns na prova do Enem.

Questão para estudo – Enem

Três dos quatro tipos de testes atualmente empregados para a detecção de príons patogênicos em tecidos cerebrais de gado

morto são mostrados nas figuras a seguir. Uma vez identificado um animal morto infectado, funcionários das agências de

saúde pública e fazendeiros podem removê-lo do suprimento alimentar ou rastrear os alimentos infectados que o animal

possa ter consumido.

O objetivo do experimento, conforme o enunciado, é a detecção de príons patogênicos em tecidos cerebrais de gado morto.

Analise os testes I, II e III:

Cérebrobovino

TESTE I

Amostrade tecido

seringa

A

B

Camundongo(ou outro animal de teste)

A morte do animal B no teste I indica a presença do príon.

Você pode não saber o que são príons patogênicos e mesmo assim ser capaz de interpretar os resultados dos experimentos.

Veja no teste II a aplicação de um anticorpo que reconhece o príon.

Lâmina

TESTE II

Anticorpo quereconhece o

príon patogênico[PrPSC]

Amostra

A

B

Microscópio

O resultado positivo de anticorpos está representado na lâmina A que indica a presença de príon. Observe nas alternativas que,

através desses dois resultados, já é possível acertar o exercício.

O teste III se refere a uma técnica um pouco mais complexa que avalia a presença dos príons através da aplicação de umaprotease.

Protease

TESTE III

Marcador específicopara o príonpatogênico [PrPSC]

AmostraA

B

Legenda: [PrPSC] – proteínas do Príon

No teste III, a protease não agiu sobre o substrato do gel B, indicando a presença do príon, pois este é resistente à enzima.




Analisando os testes I, II e III, para a detecção de príons patogênicos, identifique as condições em que os resultados foram

positivos para a presença de príons nos três testes:

a) Animal A, lâmina B e gel A.

b) Animal A, lâmina A e gel B.

c) Animal B, lâmina A e gel B..

d) Animal B, lâmina B e gel A.

e) Animal A, lâmina B e gel B.

Essa e outras questões do ENEM que avaliam a habilidade de interpretar os experimentos biológicos terão umconteúdo de fundo como contexto, e não como alvo do exercício.





i i E T I

Tema


Tópico de estudoEvolução.



As teorias científicas apresentam um ponto de vista sobre as interações entre os organismos que propicia possibilidades

de intervenções no sentido de apoiar a manutenção da saúde e do bem estar, porém é fundamental perceber que como

são teorias estão sujeitas a modificações e interpretações ao longo do tempo e conforme a cultura vigente.

Desvendando a habilidadeHabilidade 16 – Compreender o papel da evolução na produção de padrões, processos biológicos ou na organização

taxonômica dos seres vivos.

A teoria evolucionista de Darwin pressupõe a seleção natural como mecanismo de transformação das espécies. Sua

interpretação tem levado a muitas discussões, entretanto, passados mais de 150 anos, ela continua propiciando expli-

cações plausíveis para a biodiversidade e para os processos ecológicos. Fique atento para a interpretação de texto nos

enunciados e alternativas referentes ao processo de evolução. Uma pequena mudança na frase pode alterar o sentido

biológico. Considere as frequências gênicas no processo evolutivo e lembre-se da especiação como uma consequência

dinâmica da evolução dos seres vivos.


A evolução dos seres vivos

Duas hipóteses – Uma a favor e a outra contra

Hipótese fixista: as espécies vivas foram criadas por ato divino e se mantém tal como foram criadas.Hipótese evolucionista: os seres vivos se modificam ao longo do tempo, as formas atuais são descendentes deancestrais extintos.

Qual dos itens abaixo você considera a mais importante evidência da evolução dos seres vivos?

1. Os fósseis encontrados de diferentes períodos.2. A semelhança bioquímica entre os seres vivos que permite pensar sobre uma ancestralidade comum.3. A semelhança embriológica entre os mamíferos que também permite pensar sobre uma ancestralidade comum.4. Órgãos vestigiais, herança talvez de uma espécie ancestral.5. Comparações anatômicas que possibilitam supor convergências adaptativas ou irradiações evolutivas.Para Darwin (1809-1882), desvendar a origem das espécies era “o mistério dos mistérios”. E ele conseguiu resol-

vê-lo ao propor há mais de 150 anos, junto com Alfred Wallace (1823-1913), a teoria da evolução das espécies porseleção natural.

A teoria da evolução das espécies por seleção natural é uma das teorias mais conhecidas no mundo, mas tambémé uma das mais mal compreendidas.




Por quê? Qual a sua opinião sobre essa questão?Para pensar: Talvez por ser uma teoria que trata da existência da vida, da origem das espécies e pela polêmica e

controvérsia com a religião. A teoria da seleção natural de Darwin, por ser uma teoria, pode algum dia ser modificada? Mas ela persiste há

mais de 150 anos. Qual será o segredo desse sucesso? A teoria evolutiva de Darwin está baseada na seleção natural, que é o principal propulsor das transformações evo-

lutivas. Além disso, possui uma abrangência incrível e uma grande capacidade de explicar os processos ecológicos.

Os evolucionistas

Para Lamarck, os organismos se modificam para se adaptar às mudanças ambientais. “Lei do uso e desuso”Essas características adquiridas são inclusive transmitidas para os descendentes.

Para Darwin, os seres vivos, ou melhor, as espécies possuem diferenças pré-existentes que são selecionadasconforme o ambiente que ocupam. Assim ocorre a “seleção natural”. O ambiente seleciona, numa população, indi-

víduos com maior capacidade de sobrevivência. Algumas questões foram acrescentadas à teoria Darwinista para explicar a diversidade de características numa

espécie. O Neodarwinismo trouxe bases genéticas, mas não mudou a essência da teoria Darwinista.É importante entender as causas da variabilidade genética nas espécies para que possa haver seleção natural e

evolução.Quais são elas?

1. Reprodução sexuada.2. Permutação – crossing-over.

3. Mutações.

Analise o esquema abaixo:

seleçãonaturalmutação

variabilidade

recombinação

adaptação

evolução





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Tema


Tópico de estudoOrigem do Universo.

Entendendo a competênciaCompetência 5 – Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos.Método significa caminho ou processo racional para atingir um dado fim. E quando falamos em ciências referimo-nosao método científico. Em síntese, o método científico é um método de experimentação e o utilizamos para pesquisarrelações de causa e efeito. Inicia-se sempre com uma questão, uma pergunta sobre algo que observamos. É importantefazer a pergunta certa para evitar erros. Então elaboramos uma hipótese de tal forma que ela ajuda a responder a nossapergunta. Passamos então a testar a hipótese analisando dados e informações para verificar a veracidade ou não dahipótese proposta. Uma vez que a hipótese se confirmou, comunicamos nossos resultados. Daí a importância dessacompetência: para entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais devemos seguir esses passos.Pense nisso da próxima vez que for resolver uma questão.

Desvendando a habilidadeHabilidade 17 – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nasciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagemsimbólica.Ao longo do seu dia, você deve receber uma infinidade de informações vindas das mais diversas fontes. Para transmitiressas informações, são utilizadas diversas formas. Os gráficos e as tabelas servem para sistematizar uma grande quan-tidade de dados que, em linguagem verbal, ficaria muito difícil de mostrar. Especificamente nas ciências da natureza,essas formas de apresentação de dados são muito importantes. Uma boa maneira de desenvolver essa habilidade é, apartir de uma tabela (que você pode encontrar em jornais, revistas ou na internet), construir o gráfico correspondente.Para isso, você deverá escolher o tipo de gráfico mais adequado (linha, pizza, barra etc). Você pode começar a fazerisso, inclusive, a partir de dados encontrados em livros de Física. Para exemplificarmos a construção dessa habilidade,vamos trabalhar com o estudo dos movimentos das galáxias.

Situações-problema e conceitos básicosO que você conhece sobre a origem do Universo? Já parou para

pensar de onde viemos? Para onde vamos? Essas perguntas não eramdo domínio das ciências da natureza até o início do século XX. A histó-ria que você lerá a partir de agora é, também, uma história da sua vida!

No início do século XX, Vesto Melvin Slipher percebeu que a luzemitida por quase todas as galáxias são captadas aqui na Terra maisavermelhadas do que o normal. E, além disso, quanto mais distan-tes essas galáxias, mais intenso é esse efeito.

Na figura ao lado, a primeira galáxia é a mais distante. As linhas verticais pretas são as indicativas das cores recebidas.

4000 5000 6000 7000

4000 5000 6000 7000

Comprimento de onda (Å)Extraído de http://astro.if.ufrgs.br/univ/univ.htm#idade. Acesso em 20.mai.2012.




Esse fenômeno, aparentemente banal, foi interpretado como decorrente do efeito Doppler. Você já percebeuque, ao ouvir o som de uma ambulância, ele parece ser mais agudo quando ela se aproxima e mais grave quando seafasta? Pois é, isso ocorre também com a luz. Sempre que houver movimento relativo entre a fonte e o observador,haverá uma percepção diferente da frequência emitida pela fonte. Na aproximação, parece que a onda tem sua fre-quência aumentada (som mais agudo ou luz mais azulada). No afastamento, a onda é percebida com uma diminuiçãode frequência (som mais grave ou luz mais avermelhada). O interessante é que quanto mais rápido for o movimento,mais intenso é o Efeito Doppler.

Edwin Hubble conseguiu medir a intensidade do desvio para o vermelho para diversas galáxias e apresentouseus resultados com base no gráfico a seguir.

6

v = cz

r = L

4 πf 60

Distância (M anos-luz)

V e l o c i d a d e ( k m / s )

600

103

104

½

Extraído de http://astro.if.ufrgs.br/univ/univ.htm#idade. Acesso em 20.mai.2012.

Os pontos do gráfico são os valores encontrados por Hubble. A reta desenhada é a conclusão tirada por Hubble. Antes de discutirmos os resultados, seria interessante que você olhasse um pouco mais para os eixos do gráfico.No eixo vertical, temos a velocidade, escrita na unidade de km/s. Note que os valores são muito elevados! Você

conhece alguma coisa que se desloca com uma velocidade dessas? Escolha a velocidade de uma galáxia e determineo tempo que ela demoraria para percorrer o equivalente à circunferência máxima da Terra (40 000km, aproximada-mente).

Imagine uma galáxia cuja velocidade é de 2 000km/s, por exemplo. Ela daria a volta em torno da Terra em 20s! Éuma velocidade muito alta, não é?

No eixo horizontal você verá a distância entre a galáxia e a Terra, medida em milhões de anos-luz. Você sabe oque é um ano-luz?

Desde 1905, com o advento da Teoria da Relatividade de Albert Einstein, sabemos que a velocidade da luz no vácuo é a maior que existe. Seu valor é cerca de 300 000km/s em todas as direções e independe da fonte ou do observador. Note que, em apenas 1 segundo, a luz se desloca 300 000km! A unidade de distância que o gráfico apresentaé a distância que a luz percorre, no vácuo, em um ano. Isso dá cerca de 1 ano luz = 9,5 × 1012 quilômetros!

Agora, imagine as distâncias mostradas no gráfico. Elas representam valores em milhões de anos-luz. A inter-pretação possível é a que o Universo é muito grande!

No gráfico, você pode perceber que os pontos obtidos NÃO estão alinhados. No entanto, Hubble concluiu quehavia uma relação direta entre a velocidade das galáxias e a distância até a Terra.

A que você atribui essa posição do cientista?Quando se trata de cosmologia, as medidas não possuem uma precisão tão grande, o que obriga os cientistas a

trabalharem com tendências e fazer grandes extrapolações. A reta que Hubble enxergou pode, então, ser interpretada como sendo uma crença do cientista de que há uma

relação direta entre as grandezas mostradas. Ou seja, as duas grandezas indicadas no gráfico são, para Hubble,diretamente proporcionais. Logo, quanto mais afastada da Terra uma galáxia estiver, maior é a velocidade com queela se afasta de nós.

Essa conclusão, conhecida por Lei de Hubble, foi essencial para que fosse tirada a conclusão de que o Universoestá em expansão. Com isso, foi possível imaginar que, se o “filme” do Universo fosse rodado ao contrário, deveriater acontecido um momento em que tudo estava junto. Em determinado momento, esse Universo começou a ex-pandir.

Esse é, de forma bem simplificada, o modelo do Big Bang , uma bela teoria utilizada para explicar a origem donosso Universo.





i i E T I

Tema


Tópico de estudoOndas eletromagnéticas.

Entendendo a competênciaCompetência 5 – Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos.Método significa caminho ou processo racional para atingir um dado fim. E quando falamos em ciências referimo-nosao método científico. Em síntese o método científico é um método de experimentação e o utilizamos para pesquisarrelações de causa e efeito. Inicia-se sempre com uma questão, uma pergunta sobre algo que observamos. É importantefazer a pergunta certa para evitar erros. Então elaboramos uma hipótese de tal forma que ela ajuda a responder a nossapergunta. Passamos então a testar a hipótese analisando dados e informações para verificar a veracidade ou não dahipótese proposta. Uma vez que a hipótese se confirmou, comunicamos nossos resultados. Daí a importância dessacompetência: para entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais devemos seguir esses passos.Pense nisso da próxima vez que for resolver uma questão.

Desvendando a habilidadeHabilidade 18 – Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tec-nológicos às finalidades a que se destinam.Muitas tecnologias que utilizamos hoje estão baseadas em conceitos físicos importantes. Veja a relação entre a termo-dinâmica e a evolução dos motores de automóveis, ou entre a eletricidade e a eletrônica. A pergunta fundamental quevocê deve sempre se fazer para um bom desenvolvimento dessa habilidade é: o que tem de física aqui? Pergunte àspessoas, converse com amigos, pesquise em bons sites da internet. Você verá que o que se aprende na escola possuigrande interação com o seu cotidiano. Nessa aula, vamos explorar um pouco mais o funcionamento dos cinemas 3D.

Situações-problema e conceitos básicosSó conseguimos enxergar um objeto quando a luz por ele emitida atinge os nossos olhos.

Você já parou para pensar o motivo pelo qual nós conseguimos enxer-

gar em 3 dimensões? Faça a seguinte experiência. Feche o olho esquerdo.Erga o indicador esquerdo e posicione-o à frente do seu olho fechado, semesticar o braço totalmente. Coloque a mão direita atrás da cabeça e, de lá

faça um movimento em arco com seu braço direito para tentar encostar aspontas dos dois indicadores. E aí, conseguiu? Acho que não!

Quando somente um olho está aberto você não tem a noção de profundidade, ou seja, perde visão em 3D. Ao observar certo objeto, cadaolho percebe a imagem segundo um ângulo diferente. O seu cérebro,recebendo as duas informações, funde as imagens e, então, você per-cebe a profundidade.

Extraído de http://eletronicos.hsw.uol.

com.br/oculos-3-d-para-computador1.htm. Acesso em 20.mai.2012.




Um filme feito para ser visto em 3D leva essas características em consideração. Para isso, devem ser conseguidasduas imagens de cada cena que reproduzam os ângulos segundo os quais um ser humano veria essa cena. Isso podeser obtido com a filmagem utilizando duas câmeras posicionadas em posições determinadas. Em caso de anima-ções, os animadores devem produzir dois filmes. As figuras a seguir mostram esse processo.

Extraído de http://blog.hipertacular.com/2010/02/07/como-funciona-o-cinema-3d/. Acesso em 20.mai.2012.

Quando os filmes são projetados simultaneamente na tela, as duas imagens ficam superpostas. Se você olharpara a tela a olho nu, verá uma imagem sem nitidez, pois as duas imagens serão captadas pelos dois olhos.

Então, é necessário que algo seja feito para resolver esse problema. É aqui que entram os óculos que devem serusados nesses cinemas. Basicamente, há dois tipos.

No primeiro tipo as imagens são fundidas, mas são utilizados filtros (vermelho para a direita e azul ou verde paraa esquerda).

A sequência de fotos a seguir mostra a imagem captada por duas câmeras, a filtragem em azul e vermelho e a fusão das imagens.

Extraído de http://quipibid.blogspot.com.br/2011/12/oculos-3d-caseiro.html. Acesso em 20.mai.2012

Dessa forma, você precisa de óculos que sejam, também, filtros para essas cores. Assim, somente uma imagemserá captada em cada olho.

Os filtros ópticos são assim: eles só deixam passar por eles uma determinada cor.Esse tipo de tecnologia para fazer o cinema 3D altera, portanto, as cores originais. Além disso, não é muito indi-

cada porque pode causar dores de cabeça, tonteiras e mal estar nos espectadores.Outra técnica interessante tem sido utilizada nos cinemas ao redor do mundo. Ela consiste em produzir as duas

imagens com polarizações. Podem, inclusive, ser utilizados dois projetores, um com a imagem para o olho direito

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polarizada, por exemplo, horizontalmente. O outro, com a imagem para o olho esquerdo polarizada verticalmente.Nesse exemplo, a lente direita dos óculos utilizados é um polarizador horizontal e a esquerda, vertical. Isso garanteque cada imagem atinja um determinado olho.

Você sabe o que é polarizar uma onda? Quando você acende uma lâmpada, por exemplo, a luz que ela emite pos-sui vibrações em todas as direções. Um polarizador é um aparelho que, dentre todas essas direções, só deixa passaraquelas que ocorrem em determinada direção.

Extraído de http://www.rc.unesp.br/igce/petrologia/nardy/mopolfuncao.html. Acesso em 20.mai.2012

Os óculos dos cinemas 3D fazem essa polarização. Note que, com isso, a luminosidade que passa para o observa-dor é menor. Para tentar resolver esse problema nos cinemas, as telas são prateadas, o que aumenta a intensidadeda reflexão da luz projetada.

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i i E T I

Tema


Tópico de estudoConservação de alimentos.

Entendendo a competênciaCompetência 5 – Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos.Método significa caminho ou processo racional para atingir um dado fim. E quando falamos em ciências referimo-nosao método científico. Em síntese o método científico é um método de experimentação e o utilizamos para pesquisarrelações de causa e efeito. Inicia-se sempre com uma questão, uma pergunta sobre algo que observamos. É importantefazer a pergunta certa para evitar erros. Então elaboramos uma hipótese de tal forma que ela ajuda a responder a nossapergunta. Passamos então a testar a hipótese analisando dados e informações para verificar a veracidade ou não dahipótese proposta. Uma vez que a hipótese se confirmou, comunicamos nossos resultados. Daí a importância dessacompetência: para entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais devemos seguir esses passos.Pense nisso da próxima vez que for resolver uma questão.

Desvendando a habilidadeHabilidade 19 – Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticarou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.A todo momento, estamos resolvendo problemas sejam eles de qualquer natureza . Sempre que nos propomos a issousamos uma metodologia, um caminho, que julgamos ser suficiente para conduzir à resposta que procuramos. Muitasvezes percebemos que escolhemos o caminho errado e mudamos o rumo, o processo. Isso tudo faz parte da nossaavaliação acerca dos problemas a resolver e não há nada de errado nisso. Todas essas ações dependem da forma comoobservamos os fenômenos. É importante que nossas observações sejam minuciosas para que consigamos o maiornúmero de informações possíveis. Somente assim, podemos diagnosticar um problema para solucioná-lo da melhormaneira. Durante os estudos com esta ficha, pense a respeito disso, quando tratarmos das maneiras de se conserva-rem alimentos.

Situações-problema e conceitos básicosTodos os seres vivos, sejam animais ou vegetais, precisam de alimentos. A maneira com que os obtêm é que é

diferente.Como as plantas obtêm o alimento de que necessitam?

Os seres que conseguem produzir seu próprio alimento são chamados de autótrofos. Para isso realizam a fotos-síntese. Utilizam a luz do sol e o gás carbônico para produzir carboidrato.

Infelizmente, nós, assim como outros animais, somos heterótrofos pois não conseguimos produzir nosso pró-prio alimento e, portanto, precisamos ir à procura deles. Nesse sentido nossa vida é facilitada porque, ao contráriodos animais, nossos alimentos se encontram estocados em mercearias e supermercados, com prazo de validade.




Colocar um prazo de validade nos alimentos que compramos é de fundamental importância, porque os alimentosse estragam e não mais podem ser consumidos.

Levante algumas hipóteses que possam explicar por que os alimentos se estragam?

Para ajudá-lo a entender esse tema observe algumas figuras.

Você consegue perceber o que os alimentos têm em comum? Alguns poderão dizer que são alimentos que estão estragados ou se estragando. Isso é verdade, mas há algo

mais a ser observado. Se você estiver com dificuldades, observe uma fruta ou um pão embolorado. Se não tiver al-gum alimento nessa situação em sua casa, deixe um pedaço de pão umedecido em um local abafado. A razão disso

você vai compreender mais adiante.Se você tiver algum alimento nessa situação observe-o atentamente.O que se observa?

No caso do pão, ou de uma laranja a mancha cinza observada é formada por fungos. Fungos são seres vivos quenão produzem seu próprio alimento, portanto são heterótrofos. Para alimentar eles se fixam e crescem sobre ani-mais, vegetais, o pão, por exemplo, ou qualquer coisa que lhes sirvam de alimento. Se aceitarmos que outros seres

vivos fazem o mesmo podemos considerar que os alimentos se deterioram porque são atacados por esses seres. Éclaro que existem outros motivos como os provocados pela ação de enzimas que são substâncias químicas encon-tradas no interior das células.

Vamos nos deter na deterioração provocada por seres vivos. Agora volte às hipóteses que você levantou. Quais se confirmaram e quais você considera que são infundadas?

Registre.

Então, para que um alimento possa ser conservado temos que evitar que esses seres atuem sobre o alimento. Deque maneira podemos fazer isso?

F O T O S : © F a

b i o C o l o m b i n i




Você poderá dizer que uma das maneiras de se evitar que fungos e bactérias atuem sobre os alimentos é impedirque eles cheguem ao alimento ou ainda que, mesmo já presentes, eles não consigam se alimentar deles, não é?

Se você respondeu algo parecido, você acertou!Partindo dessa linha de raciocínio vamos levantar quais são os métodos de conservação de alimentos existentes

e a razão do seu uso.Mas, antes, pergunte às pessoas mais velhas de sua convivência, como elas faziam para conservar alimentos

antes da existência de geladeiras, por exemplo. Registre.

É provável que alguém se lembre de que nas fazendas era muito comum deixar carnes e embutidos expostos à fumaça dos fogões à lenha. Essa talvez seja a técnica mais antiga de conservação de alimentos. É a defumação.

Então, vamos lá!Por que será que a fumaça faz com que os alimentos se conservem por mais tempo? Pense que para conservar

alimentos ou impedimos que fungos e bactérias se instalem ou impedimos que cresçam e reproduzam. Nesse caso

o que poderá ocorrer? A fumaça impede a instalação desses seres ou impede que se alimentem? Acertou quem disse que a fumaça impede a instalação de fungos e bactérias. Isso ocorre porque há, na fumaça,

substâncias que são bactericidas (matam bactérias) e durante todo o tempo que essas substâncias permaneceremno alimento (linguiça, toucinho, presunto, queijo etc) as bactérias e fungos não conseguirão se instalar. O alimentoserá conservado por muito tempo.

Antes da geladeira era comum, também, as pessoas conservarem carnes imersas em gordura animal. Será queisso faz sentido?

É claro que sim, estando imersas em gorduras os alimentos não entram em contato com o ar e, portanto, dimi-nuem a possibilidade de contaminação por micro-organismos.

Outra forma de conservação é pelo uso de calor. O calor tem duas finalidades: ou mata bactérias e fungos oudiminui a quantidade de água (desidratação). Ao diminuir a disponibilidade de água estamos criando um ambientedesfavorável ao desenvolvimento desses micro-organismos. Não há como manter a vida num ambiente sem água.

Neste momento você deverá voltar ao texto e tentar explicar por que devemos umedecer o pão se quisermos queele embolore rapidamente.Registre.

O calor é utilizado numa técnica chamada de pasteurização. Pesquise na internet em que consiste a técnica depasteurização.

Registre.

Além da pasteurização, utiliza-se também a esterilização que consiste em usar temperaturas ainda mais altasque na pasteurização. Você já observou que os dentistas utilizam uma estufa de esterilização para descontaminar osinstrumentos que irá utilizar?

As coisas começam a ficar mais claras, não é? Cite nomes de alimentos que consumimos e que foram conservados por secagem, pasteurização e esterilização.




Alguns alimentos são conservados no frio, ou refrigerados ou congelados. Essa técnica se baseia no fato de que,em temperaturas baixas, os micro-organismos têm sua atividade celular diminuída e sua reprodução interrompida.

Sal e açúcar são frequentemente utilizados para preservar alimentos. Você já comeu frutas cristalizadas ou geleias?Quanto tempo elas duram? Nesse caso a preservação se dá também pela desidratação. Sal e açúcar provocam a osmo-se. Osmose é a saída de água da célula. Um químico diria que é a saída de um meio menos concentrado para o meiomais concentrado. Como já vimos um meio sem água é um meio desfavorável à reprodução de micro-organismos.

Outros dois métodos mais recentes são irradiação e adição de conservantes.Na irradiação, os alimentos são bombardeados com radiação que destrói total ou parcialmente os micro-orga-

nismos e combate ovos de insetos que possam danificar o alimento. Já os conservantes funcionam impedindo adeterioração dos alimentos causada pelos micro-organismos ou enzimas.





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Tema


Tópico de estudoGravitação Universal.

Entendendo a competênciaCompetência 6 – Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações-problema, interpretar, avaliar ou planejar

intervenções científico-tecnológicas.

A Física está presente em nosso dia a dia, seja por meio da utilização da tecnologia, seja por possibilidades de explica-

ções dos diversos fenômenos que nos cercam. Você consegue se lembrar de quando acreditava que vivia no interior da

Terra? Ou quando quis saber por que os objetos caem? Ou como se produz um raio?

Os conhecimentos produzidos no interior da Física nos permitem perceber o funcionamento do universo e propor solu-

ções tecnológicas para a saúde, o transporte, a produção de alimentos ...

Procure, ao aprender todos os conceitos, relacionar com o que você observa em seu dia a dia. Dessa forma, seu apren-

dizado será mais significativo e duradouro.

Desvendando a habilidadeHabilidade 20 – Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes.

Todos nós temos uma noção intuitiva sobre as causas dos movimentos. Vemos uma bola ser colocada em movimento

quando alguém aplica uma força nela. Essa bola percorre certa trajetória e ... para!

Vemos notícias “em tempo real” sobre fenômenos que ocorrem em diversos locais da Terra e que chegam à nossa

televisão via satélite. Será que há algo em comum entre essas situações? Muita atenção ao conceito científico de Força,

pois ele difere um pouco do que pensamos em nosso dia a dia.

Para ajudar a desenvolver essa habilidade, tente reconhecer a ação das diversas forças da natureza e procure verificar

o que há de comum em todas elas. Nessa aula, vamos trabalhar com uma força que sempre esteve presente em nossa

vida: a força gravitacional.


Você já sonhou em ser astronauta quando era criança? Já pensou em estar flutuando no céu, vendo estrelas? Alguns poucos seres humanos já tiveram esse privilégio a partir da década de 1960.Em 2005, a Agência Espacial Brasileira (AEB) e a Agência Espacial da Federação Russa (Roscosmos) assinaram

um acordo que possibilitou a realização da Missão Centenário, que levou o astronauta brasileiro Marcos CésarPontes à Estação Espacial Internacional (ISS, sigla em inglês). A missão recebeu esse nome em homenagem ao cen-tenário do voo de Santos Dumont no 14 Bis que aconteceu em Paris no dia 23 de outubro de 1906.

A missão do astronauta brasileiro durou 10 dias, dos quais 8 aconteceram na ISS, onde foram realizados os expe-rimentos. Durante essa missão, Marcos Pontes pôde perceber vários satélites geoestacionários, que são aqueles quese encontram parados relativamente a um ponto fixo sobre a Terra, sobre a linha do Equador. Como se encontramsempre sobre o mesmo ponto da Terra, os satélites geoestacionários são utilizados como satélites de comunicaçõese de observação de regiões específicas da Terra.

Já na estação espacial, que não é geoestacionária, são realizados vários experimentos com novos materiais e comdiversas espécies de seres vivos. Esses experimentos podem nos permitir compreender melhor como determinadasdoenças se desenvolvem e quais são as etapas necessárias para a produção de medicamentos e de novos materiais.




Para que eles ocorram, são necessárias condições especiais como, por exemplo, a chamada “gravidade zero”. Você acha que os satélites geoestacionários e a ISS estão em um ambiente de gravidade zero? Quais seriam as

consequências se isso ocorresse? Por que os astronautas (como o Marcos Pontes) parecem flutuar dentro da ISS?Pense em SUAS respostas para essas perguntas. Registre-as a seguir

Após ler o desenvolvimento teórico, compare o que você escreveu com as novas ideias apresentadas.

A Lei da Gravitação Universal de Newton

A partir da contribuição de diversos cientistas como Copérnico, Galileu e Kepler, e tentando unificar em uma sóexpressão os movimentos da terra e dos céus, Newton construiu um sistema complexo e abrangente para a explica-

ção dos movimentos dos corpos. Observando os corpos em queda na superfície terrestre e o movimento da Lua emTorno da Terra, Newton fez a suposição de que as forças envolvidas nesses dois fenômenos deveriam ter a mesmaorigem.

A primeira questão importante diz respeito à noção de inércia que, segundo Newton, é uma tendência dos cor-pos de manter constante a sua velocidade. Assim, concluiu o inglês, se a Lua executa uma órbita em torno da Terra éporque sofre a ação de uma força. Do contrário, nosso satélite deveria seguir uma trajetória retilínea. Da mesma for-ma, se você soltar uma pedra, ela cairá por causa da ação da Terra sobre ela. A origem dessas duas forças é a mesma!

Nesse sentido, Newton estabeleceu que: “Dois corpos se atraem com forças cuja intensidade é diretamente pro-porcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa”.

m

r

M

FG

FG

Essa lei se aplica para qualquer par de corpos!

O que você acha que irá acontecer com a intensidade da força de atração entre a Terra e a Lua se um grande

pedaço da Terra for transferido para a Lua?

A pergunta feita anteriormente não possui uma única resposta. Após escrever a sua resposta, você poderá en-contrar uma boa discussão sobre esse assunto em http://www.seara.ufc.br/questoes/fisica/qmec.htm

Mas, o que isso tem a ver com as perguntas iniciais?

Vimos que para que haja uma órbita é necessário que exista a força gravitacional. Ou seja, o termo “gravidadezero” não é cientificamente adequado para dar conta do que ocorre em um satélite geoestacionário ou na ISS. Mas,resta uma pergunta: por que os astronautas parecem flutuar?




A Terra exerce uma força de atração gravitacional sobre qualquer um de nós que é chamada de peso.

P = FG

O peso da pessoa é a força gravitacionalentre essa pessoa e a Terra

Quando uma nave está em órbita, ela está sob a ação do campo gravitacional terrestre que faz com que a veloci-dade da nave sofra alteração em sua direção. Os astronautas sofrem essa ação, também. Todo o sistema está sob aação da mesma aceleração, da mesma forma que ocorre naqueles brinquedos que sobem e despencam lá de cima.Parece, durante a queda, que perdemos o nosso peso! O que ocorre é que, por estarmos em queda, deixamos depressionar o nosso apoio e é ISSO que nos dá a SENSAÇÃO de ausência de peso.

Portanto, a ISS e os astronautas que estão lá dentro ficam, o tempo todo, em queda livre e, por isso, não sentema ação da gravidade terrestre.





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Tema


Tópico de estudoTermodinâmica.

Entendendo a competênciaCompetência 6 – Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar









Desvendando a habilidadeHabilidade 21 – Utilizar leis físicas e (ou) químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no

contexto da termodinâmica e(ou) do eletromagnetismo.

As leis físicas funcionam como regras de funcionamento da natureza. Elas são tentativas do ser humano de compre-

ender como as coisas acontecem, quais são as regularidades, o que varia e como varia. Mas, cuidado! As leis físicas

não são verdades inequívocas, válidas em qualquer contexto. Pelo contrário, estão sujeitas a novas interpretações e

ao estabelecimento de seus campos de validade. Dentro de cada campo, as leis físicas possuem a capacidade de

generalizar as explicações. Portanto, tanto para os fenômenos naturais, quanto para aqueles ligados à tecnologia, há

leis gerais de funcionamento que devem ser entendidas. Se você for trabalhar com todos os fenômenos eletromagné-

ticos, há um pequeno conjunto de regras que podem ser utilizados para gerar explicações e previsões. Você saberia

dizer qual é ele?

Situações-problema e conceitos básicosHá certas coisas que acontecem em nosso cotidiano e que, por parecerem muito normais, nós não nos pergun-

tamos sobre o motivo delas ocorrerem. Por exemplo, você já se perguntou o porquê do tempo sempre andar para frente? Estranha essa pergunta, não é? Mas, por trás da resposta, encontra-se uma das mais importantes leis da Na-tureza. Nesta ficha, vamos tratar das Leis da Termodinâmica e, com isso, poderemos responder a essa e a diversasoutras perguntas. Vamos lá?

Você sabe com funciona o motor de um automóvel? O que significam os termos 1.0 ou mpfi? Qual a diferençaentre um carro ter 8 ou 16 válvulas?

Para começo de conversa, é importante que você saiba que, dentro do motor, há os chamados cilindros decombustão, locais em que ocorre a transformação de energia térmica em cinética,. Normalmente, um motor possuiquatro cilindros, mas há veículos que possuem seis ou até 8 cilindros!

Para que o motor funcione regularmente, é necessário que nesses cilindros ocorra um ciclo de transformações.Cada fase do ciclo é chamada de tempo. No caso dos motores de carros, temos quatro tempos (há motos cujos mo-tores são de dois tempos, apenas).




Por que você acha necessário que um motor opere em ciclos?Esta figura mostra os quatro tempos do motor.

Extraído de http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/segunda_lei/segunda_lei.html. Acesso em 21.mai.2012

Na fase de admissão, uma válvula (ou duas, dependendo do modelo) permite a entrada de uma mistura de ar

e combustível no interior do cilindro. Quanto maior o volume do cilindro, maior a quantidade dessa mistura queentra. É justamente o volume desses cilindros que determina se o carro é 1.0, 1.3, 1,6, etc. Esses números se referemao volume dos cilindros em litros. Então, já dá para saber por que um carro 2.0 tende a ser mais potente (e gastarmais combustível) do que um 1.0?

A segunda fase é a de compressão. Por meio de um êmbolo móvel, essa mistura é comprimida. Fazendo isso,ocorre um aumento na densidade, na pressão e na temperatura da mistura, o que aumenta a possibilidade de co-lisões entre as moléculas de oxigênio do ar e as de combustível. Há combustíveis, como é o caso do diesel, que,quando comprimidos a certas pressões, eles explodem e liberam energia térmica.

Essa explosão é o que ocorre no terceiro tempo do ciclo. No auge da compressão, uma fagulha elétrica, produ-zida por uma vela (ligada ao sistema elétrico do carro), desencadeia uma combustão muito rápida e intensa. Esse

fenômeno explosivo libera certa quantidade de calor. Imediatamente após a combustão, os gases ali presentes atin-gem pressões muito elevadas e empurram o pistão para baixo. É somente nesse tempo que ocorre a liberação daenergia necessária ao funcionamento do automóvel. Note que, por causa do calor liberado, os gases conseguemrealizar um trabalho sobre o motor. Esse trabalho faz com que ocorra um aumento na energia cinética que é trans-mitida até os pneus.

O que você acha que iria acontecer com o funcionamento de um motor se(A) uma das velas ficasse sem funcionar?

(B) a explosão ocorresse antes do momento de máxima compressão?

A explosão gera gás carbônico, água e uma grande variedade de outros produtos. Assim, após a explosão, aconcentração de oxigênio dentro do cilindro não permite uma nova explosão. É necessário jogar fora esses gases.Então, outra válvula (ou outras duas) se abre, permitindo que ocorra a exaustão. Pronto! O ciclo se fecha e, em se-guida, começa novamente a fase da admissão ...

Para o bom funcionamento de um motor é necessário que os cilindros estejam em tempos diferentes. Isso garan-te que haja, sempre, um cilindro realizando trabalho.

Antigamente, os motores tinham apenas duas válvulas por cilindro (ou seja, tinham 8 válvulas) cujo comando era me-cânico. Hoje, é possível que se tenha quatro válvulas por cilindro (16 válvulas). Para que haja a entrada de muito combus-tível e ar no cilindro, o tamanho das válvulas é um fator importante. Assim, para aumentar a potência em altas rotações,os motores precisariam de válvulas grandes. Outra saída encontrada foi a colocação de duas válvulas para cada função.

Assim, a tendência é que motores de 16 válvulas tenham melhor desempenho que os de 8 válvulas em altas rotações. Além disso, a injeção de combustível e ar é controlada eletronicamente. Dessa forma, carros assim não precisam

do carburador, que era o local em que o combustível era misturado ao ar para ser injetado nos cilindros.

Admissão Compressão Combustão Exaustão




Agora, você acha que todo o calor liberado foi utilizado para a realização do trabalho?Escreva a seguir seus argumentos.

Vamos analisar isso bem. Quando um motor de automóvel está em funcionamento, ocorre a emissão de som,gases quentes são emitidos pelo cano de descarga e é possível que o próprio carro “trema”. De onde você acha que

vem a energia responsável por tudo isso? A resposta é direta: da energia liberada durante a combustão. Assim, par-te da energia não pode ser utilizada para a realização de trabalho. Dizendo de outra forma, a energia é algo que nãopode ser criada, nem destruída. Ela só se transforma. Essa é uma forma interessante de enunciar a Primeira Lei daTermodinâmica. Essa lei possui aplicações muito amplas em toda a Física. Por exemplo, é ela que explica a lógica detodos os regimes para emagrecer: se você “ingerir” menos energia do que utiliza, certamente deverá utilizar parteda energia que tem armazenada e, com isso, emagrecer! É muito fácil!

Mas, se a história da termodinâmica parasse aqui, tudo seria mais fácil para nós. Apesar de acreditarmos que a energia se transforma, parece que algumas transformações de energia nunca irão

acontecer.Por exemplo, imagine que você pegou uma lata com bolinhas de duas cores diferentes, organizadas como mos-

tra a figura da esquerda. Daí, você balançou a lata (transferiu energia, portanto) até que o sistema fique como na figura da direita.

Qual a possibilidade de as bolinhas se organizarem por elas mesmas e devolverem para você a energia que fora fornecida? Você espera que isso aconteça? Se você vir um filme em que isso ocorre, irá desconfiar de que ele estásendo rodado ao contrário, não é?

Pois bem, essa estranha situação não contraria a Primeira Lei da Termodinâmica, pois, no caso, a energia irá seconservar.

Mas, será que ela ocorrerá algum dia? O que você acha? Acho que você já percebeu que somente a Primeira Lei é insuficiente para explicar o mundo ao nosso redor. É ne-

cessário algo que restrinja a conservação da energia, dizendo quais transformações podem e quais não podem ocorrer.Olhe mais uma vez para a figura. Em qual das duas situações há mais organização? Certamente, na figura da es-querda, não é? Pois bem, se você deixar uma lata como a figura da esquerda em cima de uma mesa por longo tempo,devido às diversas interações com outros objetos, ela irá, lentamente assumindo maior desorganização. E mais: aorganização só irá voltar se você realizar um trabalho no sentido de produzir, novamente, a ordem. Essa tendênciaà desordem não é obra do acaso, é uma Lei Física.

A grandeza física que mede o grau de desordem de um sistema é chamada deENTROPIA . As transformações es-pontâneas de energia sempre ocorrem no sentido de aumentar a entropia. Dessa forma, podemos enunciar a SegundaLei da Termodinâmica da seguinte forma: A Entropia em sistemas fechados deve sempre que possível, aumentar.

Dessa forma, a entropia hoje é maior do que a de ontem e menor que a de amanhã. Isso é uma flecha para otempo!

O fluxo do tempo é, também, um fluxo para o aumento da entropia. Além disso, esse fato impede que qualquer máquina atinja um aproveitamento de 100% na conversão en-

tre calor e trabalho. Isso ocorre porque parte da energia tende sempre a se tornar indisponível. Por isso, outro




enunciado da Segunda Lei da Termodinâmica é: é impossível que uma máquina, operando em ciclos, aproveitetotalmente o calor recebido.

Por fim, é ainda possível que você utilize o aumento da entropia para explicar o sentido único do calor. Você selembra que vimos isso na ficha de estudos da habilidade 3? O calor sempre passa de um sistema com maior paraoutro de menor temperatura. Jamais no sentido contrário!

Pense em dois sistemas com temperaturas diferentes. Esse é um sistema organizado pois você sabe onde encon-trar partículas com grande energia e outras com pequena energia. Agora, como a tendência é a desordem, o calorse estabelece de tal forma que o corpo mais quente ceda energia e o mais frio, a receba. Dessa forma, eles podematingir o equilíbrio térmico, onde as temperaturas se igualam. Nesse momento, não sabemos mais onde estão aspartículas mais ou as menos energéticas. Perdemos informações úteis sobre o sistema. No equilíbrio térmico, aentropia atinge seu valor máximo.





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Tema


Tópico de estudoRadiações.

Entendendo a competênciaCompetência 6 – Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejarintervenções científico-tecnológicas.A Física está presente em nosso dia a dia, seja por meio da utilização da tecnologia, seja por possibilidades de explica-ções dos diversos fenômenos que nos cercam. Você consegue se lembrar de quando acreditava que vivia no interior daTerra? Ou quando quis saber por que os objetos caem? Ou como se produz um raio?Os conhecimentos produzidos no interior da Física nos permitem perceber o funcionamento do universo e propor solu-ções tecnológicas para a saúde, o transporte, a produção de alimentos ...Procure, ao aprender todos os conceitos, relacionar com o que você observa em seu dia a dia. Dessa forma, seu apren-dizado será mais significativo e duradouro.

Desvendando a habilidadeHabilidade 22 – Compreender fenômenos decorrentes da interação entre a radiação e a matéria em suas manifesta-ções em processos naturais ou tecnológicos, ou em suas implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais.Muito preconceito está envolvido quando o tema é radiação. Logo as pessoas pensam em coisas nocivas à saúde etêm medo. Por isso, essa habilidade é tão importante para a Física! Há uma grande quantidade de radiações e sabero que cada uma delas pode fazer quando interage com a matéria pode ajudar a prevenir inconvenientes ou até salvarvidas. Portanto, esteja atento para pesquisar os benefícios e os malefícios que determinada radiação pode provocar. Emgrande parte, você verá que, se as intensidades das radiações forem adequadas, mesmo aquelas mais temidas podemsalvar vidas. É isso que iremos tratar nesta ficha.

Situações-problema e conceitos básicos Você já ficou exposto à radiação alguma vez em

sua vida? Se a sua resposta foi “não”, é possível que você tenha pensado em radioatividade, raio X, usi-nas nucleares ou coisas do gênero. Mas, cuidado: oconceito científico de radiação é muito mais amplo!Radiação é a propagação da energia, seja por meiode partículas ou de ondas eletromagnéticas. Dessa

forma, acredito que você esteja querendo, agora,mudar sua resposta.

As ondas eletromagnéticas são aquelas que po-dem se propagar, inclusive, no vácuo. Elas podemser organizadas em grupos em função da frequênciada onda. Essa classificação recebe o nome de espec-tro eletromagnético.

Extraído de http://geoblogger10.blogspot.com.br/2011/03/espectro-eletromagnetico.html. Acesso em 20.mai.2012




Cada faixa de radiações desse espectro interage com a matéria de forma diferente.1) As ondas de rádio possuem frequências relativamente pequenas e grandes comprimentos de onda. Dessa

forma, algumas dessas ondas – sobretudo as ondas de rádio AM – podem contornar obstáculos (difração) e, assim,apresentar um alcance bem significativo. Algumas dessas ondas podem ser refletidas em uma camada da atmosfera– a ionosfera – o que provoca, também, um alcance significativo. Sintonizar uma estação de rádio significa construirum circuito elétrico que oscila em uma frequência igual à da onda, provocando uma ressonância.

2) Há um tipo de micro-onda que interage bem com a matéria. Essa microonda possui uma frequência igualà de vibração das moléculas de água. Isso faz com que haja uma grande absorção de energia (ressonância) e,com isso, os alimentos podem ser aquecidos no Forno de Micro-ondas. Os celulares operam em frequênciasde micro-ondas e por elas transmitem as informações. Essas ondas eletromagnéticas não possuem uma boapenetração em superfícies metálicas e, por isso, celulares que estejam dentro de caixas metálicas, gaiolas, etcnão funcionam bem.

3) O infravermelho é um tipo de onda associado às emissões térmicas. Todos nós emitimos termicamente (na verdade, todos os corpos fazem isso). O problema é que não vemos essa radiação e, por isso, precisamos de ajuda deoutras radiações para vermos as coisas. Mas, as câmeras que conseguem filmar/fotografar no escuro são sensíveisao infravermelho. O corpo humano, quando absorve essa radiação, tende a aumentar a temperatura, o que só nãoacontece por causa no nosso mecanismo de termorregulação. Há tratamentos musculares que se valem da radiaçãoinfravermelha.

4) A luz visível é nossa velha conhecida, não é? Todo o sentido da visão está associado a esse pequeno – mas

importante – pedaço do espectro eletromagnético. É aqui que temos as cores, que vão do vermelho (menores frequ-ências) ao violeta (maiores frequências).

ATENÇÃO: daqui em diante temos as chamadas radiações ionizantes.5) Uma aplicação interessante do ultravioleta é em relação ao bronzeamento. A ação dessa radiação sobre célu-

las especializadas da derme (melanócitos) é essencial para a produção da melanina. Por atingir camadas mais inter-nas da pele e por poder alterar a sequenciação genética, a exposição prolongada ao ultravioleta pode ser causa docâncer de pele. Além disso, o ultravioleta está associado à esterilização de alimentos e à indução de secagem rápidade certos materiais utilizados pelos dentistas. Você já fez restauração de algum dente e o dentista usou um aparelhoque emite uma luzinha meio roxa?

6) Os raios X gerados em aparelhos específicos dos hospitais são gerados pela frenagem brusca de elé-trons de alta energia. Ao serem freados, eles emitem ondas eletromagnéticas cuja energia está associada àenergia cinética que eles tinham. Em geral, essa radiação possui grande poder de penetração na matéria,

motivo pelo qual seu uso é restrito. As pessoas que trabalham com radiologia devem usar proteção especial(roupas e paredes com chumbo), têm uma jornada de trabalho menor e se aposentam mais cedo que a maio-ria. Além disso, o raio X pode ser usado, também, para investigar a estrutura interna de materiais. Comocuriosidade, foi a análise de raios X difratados que permitiu a Watson e Crick a construção do modelo doDNA como uma dupla hélice.

7) As radiações de maior frequência e, portanto, mais penetrantes na matéria são as chamadas radiações gama.Elas podem ser emitidas, por exemplo, por núcleos radioativos como o Urânio ou o Polônio. Essas radiações sãomuito perigosas e podem causar vários tipos de cânceres ou até matar rapidamente. Devido à capacidade de pene-tração e ao poder de destruição genética, essas radiações são utilizadas em tratamentos radioterápicos. Além disso,podem ser utilizadas para aumentar a conservação de alimentos.

Outra forma de radiação são as partículas. Vamos discutir duas delas: as radiações alfa e beta.Um núcleo atômico radioativo é instável porque possui mais energia que o mínimo necessário à sua estabilidade.

Essa instabilidade está na base das emissões radioativas. Lembre-se: as emissões radioativas são, sempre, nuclea-res. Dessa forma, raio X não é uma emissão radioativa!

Quando um núcleo emite radiação alfa, ele perde dois prótons e dois nêutrons. Você se lembra dos estudos dequímica? Pois é, quem caracteriza um elemento químico é o número de prótons. Dessa forma, ao emitir dois dessesprótons, há mudança no elemento químico. Por exemplo, quando o Urânio 238 (92 prótons e 146 nêutrons) emiteuma partícula alfa, ele se transmuta em Tório 234 (90 prótons e 144 nêutrons). Essa radiação possui pouco poder depenetração e, por isso, não é tão ofensiva ao nosso corpo.

Dentro de um núcleo radioativo, um de seus nêutrons pode sofrer uma quebra, dando origem a um próton eum elétron. Por causa de forças muito intensas (chamadas, não é à toa, de Força Nuclear Forte) presentes, o prótonpermanece ligado ao núcleo. Já o elétron é expelido com uma grande velocidade. Esse elétron é a partícula beta.Note que, no processo, apareceu um próton a mais, o que indica que houve alteração no elemento químico. Poroutro lado, houve a perda de um nêutron e o ganho de um próton. Dessa forma, não houve alteração no número demassa. Quando o Carbono 14 (6 prótons e 8 nêutrons) emite uma partícula beta, ele se transmuta em Nitrogênio 14

(7 prótons e 7 nêutros).





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Tema

Energia, Ambiente e Transformações

Tópico de estudoEnergia.

Entendendo a competênciaCompetência 6 – Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar









Desvendando a habilidadeHabilidade 23 – Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, consi-

derando implicações éticas, ambientais, sociais e/ou econômica.

Você é a favor ou contra a construção da Usina de Belo Monte? Apoia as usinas nucleares? Você acha que é melhor

investirmos em energias alternativas? O mais importante não é se você disse “sim” ou “não” a essas perguntas. Funda-

mental mesmo é o argumento que você utilizou. Para isso, você precisa desenvolver a habilidade proposta nesta ficha.

Toda vez que utilizamos parte da energia disponível para transformarmos em energia elétrica, pagamos um preço (que

pode variar, dependendo do processo), que é o da intervenção na natureza. Isso é inevitável!

Leia as reportagens sobre esses temas com um olhar bem crítico. Procure analisar os dois lados de uma discussão.

Conheça os argumentos e a lógica de cada pessoa. Essa é uma habilidade importantíssima que exige a utilização de

muitos recursos. A avaliação que você fará dependerá sempre de muitos fatores. Fique atento!

Situações-problema e conceitos básicos Você saberia dizer o que há de comum entre todas as formas de transformação de energia elétrica em larga es-

cala? Quais são as características comuns entre as usinas hidroelétricas, termoelétricas e termonucleares? E, alémdisso, o que elas têm de diferente?

Vamos começar pelas características em comum: o processo da indução eletromagnética.No século XIX, Hans Oersted demonstrou que uma corrente elétrica gera um campo magnético.Início: circuito aberto

1 2 3

Ao permutar as ligações

da pilha, inverte-se

o sentido da

corrente elétrica.

A agulha magnética

desvia-se em

sentido contrário.

Quando se fecha

o circuito a agulha

magnética desvia-se

da posição inicial.

Extraído de http://fqsanches.blogspot.com.br/2009/03/electromagnetismo-magnetismo-e-uma.html. Acesso em 20.mai.2012




Vários cientistas, então, começaram a melhorar o experimento que ele havia realizado.Na época, não havia ainda uma compreensão exata do que hoje se apresenta como as conclusões de Oersted.

A noção de campo magnético não estava ainda bem estruturada. Coube ao inglês Michael Faraday a realização deexperimentos para verificar se havia simetria na descoberta de Oersted. Em outras palavras, Faraday queria saberse um campo magnético pode gerar corrente elétrica.

A figura a seguir é uma ilustração de um dos experimentos realizados por Faraday.

Extraído de http://clavedepi.blogspot.com.br/2009/12/michael-faraday.html. Acesso em 20.mai.2012

A bateria gera uma corrente elétrica contínua na bobina quando a chave for fechada. No entanto, não há con-dução de eletricidade entre as duas bobinas, pois os fios são esmaltados. Com uma corrente elétrica, o campo mag-nético gerado pela bobina da direita atua sobre a da esquerda. Se isso bastasse para haver uma corrente elétrica àesquerda, a bússola deveria sofrer um desvio em sua orientação sempre que a chave ficasse fechada.

Também é possível verificar a existência de corrente elétrica quando um ímã e uma bobina sãocolocados em movimento um em relação ao outro, como indicado nesta figura.

A movimentação relativa entre um ímã e uma bobinainduz o aparecimento de uma corrente elétrica.

Assim, você pode concluir que qualquer variação do fluxo magnético em uma região fechada está associada aoaparecimento de uma corrente elétrica (chamada de corrente induzida). Experimentos posteriores permitem mos-trar que, quanto mais rápida for a variação do fluxo magnético, mais intensa é a corrente elétrica induzida.

A aplicação mais direta desse fenômeno é a geração de corrente elétrica em usinas hidrelétricas, termelétricasou nucleares.Em uma usina hidrelétrica, a água represada possui energia potencial gravitacional. Ao se deslocar para baixo,

a água vai ganhando energia cinética. Quando passa pela turbina, faz com que ela gire rapidamente, acionando ogerador. A quantidade de energia elétrica que pode ser liberada depende, portanto, do tamanho do reservatório deágua. Por isso, grandes hidrelétricas exigem a formação de um grande lago, o que, certamente, afeta o ecossistemalocal. Além disso, há uma questão relacionada às pessoas que moram nessa região. Às vezes, cidades devem serinundadas e, com elas, diversas recordações, locais sagrados, belezas naturais, etc.

Nas usinas termelétricas (a gás, carvão, óleo, nucleares), há uma fonte inicial de energia potencial que, após serliberada, aquece água e a faz ferver. O vapor assim formado é pressurizado e faz o gerador elétrico funcionar. Para“fechar” o ciclo, é necessário que parte dessa energia seja lançada no ambiente, o que provoca desequilíbrios ecoló-gicos. Além disso, algumas dessas usinas emitem poluentes no ar atmosférico. Apesar disso, elas ocupam, em geral,pequenos espaços. A energia original nesse processo pode ser liberada pela combustão (no caso do gás, do carvãoe do óleo) ou pela fissão de átomos radioativos como o Urânio 235 (que é o caso das usinas nucleares).




O funcionamento desse gerador é semelhante ao que está mostrado a seguir.

Esquema de funcionamento de um gerador.Um ímã gera um campo magnético e, com a rotação

da espira, há a indução de corrente elétrica.

O gerador pode ser entendido como uma espira que gira dentro de um campo magnético muito intenso, geradopor ímãs muito fortes. Com o giro da turbina, a variação do fluxo magnético produzida induz o aparecimento deuma corrente elétrica, que é transmitida aos centros consumidores.





i i r E T O I

Tema


Tópico de estudoMacromoléculas.

Entendendo a competênciaCompetência 7 – Apropriar-se de conhecimentos da química para, em situações problema, interpretar, avaliar ou pla-

nejar intervenções científico-tecnológicas.

Para melhor apropriar-se de conhecimentos de química é preciso gostar de estudar química. Você, estudante, precisa

perceber que essa apropriação configura-se como um valioso instrumento para a efetiva formação de cientista. Comece

desde já a “ver” a química que ocorre nas diversas situações do seu cotidiano. Não veja a química como um conjunto

de verdades fechadas e prontas e nem aceite os princípios, as leis, conceitos ou teorias como cópia fiel da realidade.

Seja curioso, observador e criativo para interpretar e avaliar um fenômeno e, mais ainda, para planejar as devidas inter-

venções. Não tema em utilizar suas ideias intuitivas e se posicionar a respeito dos fenômenos observados. Mas estude

e procure se informar na literatura especializada e por meio da opinião de seus professores.

Desvendando a habilidadeHabilidade 24 – Utilizar códigos e nomenclatura da química para caracterizar materiais, substâncias ou transformações

químicas.

A química utiliza uma linguagem própria para a representação do real. Assim, é necessário que você, estudante, saiba

reconhecer e utilizar tal linguagem, sendo capaz de entender e empregar, a partir das informações, a representação

simbólica das transformações químicas. O conhecimento dos códigos e da nomenclatura da química deve levá-lo, à

compreensão de um mundo mais articulado. Não perca seu tempo em memorizar conceitos descontextualizados, mas

procure compreendê-los e fazer ligação com algo que você conheça. Ao observar uma transformação química, por

exemplo, não faça uma leitura estritamente visual do fenômeno, levando em consideração apenas os aspectos ma-

croscópicos. O entendimento das transformações químicas envolve também a busca de explicações recorrendo-se a

interpretações conforme modelos explicativos microscópicos. Portanto, use e abuse de sua curiosidade.


Nada como chegar após a aula em casa e tomar um banho! A pele humana possui glândulas que produzem suore sebo. Sem banho haverá um aumento gradativo dessas substâncias, que se somam as sujidades externas. O resul-tado você já deve imaginar, não será nada bom. Mas o que vem a ser o sebo? O sebo nada mais é que gordura. Para

facilitar nosso estudo vamos considerar que essa gordura seja um ácido graxo. Ácidos graxos são ácidos carboxíli-cos de cadeia longa. De uma maneira geral podemos representá-lo com a fórmula genérica:

R C

O

OH

O “R” representado na fórmula acima é um radical orgânico. Ao lado você tem alguns exemplos de ácidos graxos.

Láurico dodecanoico CH3- (CH2)10-COOH

Mirístico Tetradecanoico CH3- (CH2)12-COOH

Palmítico Hexadecanoico CH3- (CH2)14-COOH

Esteárico Octadecanoico CH3- (CH2)16-COOH




Você já experimentou tomar banho sem usar sabão ou sabonete?Não funciona, a água não consegue retirar a gordura de nossa pele.

Você saberia explicar o porquê?Formule uma hipótese, mais adiante iremos testá-la.Realmente o sabão é importante na higiene pessoal. Vamos entender como ele é produzido. Se você per-

guntar a alguém de sua casa como era feito o sabão antigamente provavelmente alguns irão dizer que era

feito com gordura e soda cáustica. Gordura já sabemos o que é e a soda a que se referem é hidróxido desódio, NaOH.Observe como ficam mais claras as questões: ora, se a gordura é um ácido graxo e a soda cáustica é uma base, a

reação que ocorre na produção de sabão é uma reação ácido-base com produção de sal e água.

RCOOH + NaOH RCOO–

Na+

+ H2O

O sal produzido na reação é o que chamamos de sabão. Mas atente para o fato de que o “R”, genérico, que utili-zamos na forma tem que possuir cadeia longa.

Existem outros tipos de gorduras como por exemplo os triglicerídeos. Eles também podem reagir com sodacáustica produzindo sabão.

H2C

H2O

H2C

HC

H2C

H2C

HC

OH

OH

OH

∆

O

O

O

O

O

-

O

-

O

-

R1

R2

R3

R1

R2

R3

C

O

C

O

C

NaOH

NaOH

Na

+

+ Na

+

Na

+

+ NaOH

O

C

O

C

O

C

triéster de ácidos

graxos e glicerol

hidróxido

de sódio

glicerol Sais de ácidos graxos

(R1, R2, R3 longos)

A vantagem dessa reação é que produz glicerol ou glicerina. Observe que o glicerol é um triálcool (possui 3 gru-pos –OH ligados a carbono saturado).

A glicerina tem um amplo uso na indústria: pode ser usado na indústria de cosméticos como umectante. Umec-tante é uma substância que mantém a umidade da pele. É muito utilizada em panetones com essa mesma finalidadee ainda pode ser usada na fabricação de explosivos: a nitroglicerina. Mas esse é um assunto para outro momento.

Até aqui já sabemos o que um sabão e como ele é fabricado.Mas como age o sabão na limpeza?

As moléculas de gordura têm caráter apolar e água é uma molécula polar. Não há possibilidade de surgir umainteração entre elas. Aí e que entra o sabão. Lembra que o sabão é formado por uma cadeia hidrocarbônica longae apolar e uma extremidade polar? Dessa forma ele consegue interagir com a gordura (pela parte apolar) e com aágua pela parte polar.

água

O esquema reproduzido é de uma micela. Vamos entendê-la melhor. Ao lavarmos um material engordurado,uma partícula muito pequena de gordura é envolvida pelo sabão. A parte apolar do sabão (hidrófoba) interage coma gordura e a parte polar do sabão que nesse caso está orientada para fora, interage com a água. Agora imagineincontáveis micelas se formando enquanto estamos lavando uma material gorduroso. Quando abrimos a torneirapara enxágue desse material, a água interage com o sabão arrastando a gordura (que está interagindo com o sabão)

para o ralo. Pronto, ficou limpo!




Quando falamos de sabão é comum aparecer o termo emulsificação. O que vem a ser isso?

Ação do ânion tensoativo do sabão

Ânion do sabão

Fibra dotecido

Gordura

Adesão Desligamento Emulsão

RepulsãoÁgua

Emulsificação nada mais é que o processo de formação das micelas. Nesse momento uma pergunta nova podeaparecer: detergente e sabão são a mesma coisa? É claro que não. Eles agem do mesmo modo, mas têm origensdiferentes. Sabões são derivados de ácidos graxos, gorduras animais e óleos vegetais. Detergentes são derivados

de ácido sulfônico, são sintetizados. SO

3

–Na

+

Ambos, sabão e detergente, possuem cadeia hidrocarbônica apolar grande, mas a parte polar diferente. Hojetemos uma variedade enorme de sabões e detergentes, mas todos eles possuem uma parte apolar grande e umaparte que possa interagir com a água.

Se você ler um rótulo de sabão em pó perceberá que não tem, em sua formulação, derivados de ácidos carboxí-licos. Portanto, o sabão em pó é na verdade detergente em pó. Outros exemplos de detergentes são: xampu, cremecondicionador, pasta de dente são todos detergentes. Leia o rótulo desses produtos.





i i E T I

Tema


Tópico de estudoPilhas.

Entendendo a competênciaCompetência 7 – Apropriar-se de conhecimentos da química para, em situações problema, interpretar, avaliar ou pla-nejar intervenções científico-tecnológicas.Para melhor apropriar-se de conhecimentos de química, é preciso gostar de estudar química. Você, estudante,precisa perceber que essa apropriação configura-se como um valioso instrumento para a efetiva formação de cien-tista. Comece desde já a “ver” a química que ocorre nas diversas situações do seu cotidiano. Não veja a químicacomo um conjunto de verdades fechadas e prontas e nem aceite os princípios, as leis, conceitos ou teorias comocópia fiel da realidade. Seja curioso, observador e criativo para interpretar e avaliar um fenômeno e mais aindapara planejar as devidas intervenções. Não tema em utilizar suas ideias intuitivas e se posicionar a respeito dosfenômenos observados. Mas estude e procure se informar na literatura especializada e por meio da opinião deseus professores.

Desvendando a habilidadeHabilidade 25 – Caracterizar materiais ou substâncias, identificando etapas, rendimentos ou implicações biológicas,sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção.Nesses últimos anos, vimos o aumento de aparelhos eletroeletrônicos portáteis. É comum ao andar pela rua ver muitaspessoas com seus i-pods , telefones celulares e outros. Ao mesmo tempo aumentou a demanda por pilhas ou bateriascada vez menores e mais leves. E, é lógico, existe um mercado para atender todas essas necessidades.A construção de pilhas envolve uma tecnologia muito avançada. Para que possamos compreender o funcionamentodesses materiais é importante que saibamos caracterizá-los.Utiliza-se metal como anodo de pilhas e baterias, porque são bons doadores de elétrons, mas qual o melhor metal? Qualmaterial fornece melhor custo-benefício? E como proceder no momento do descarte? O material utilizado é tóxico oupoluente? Quais as implicações disso tudo?Esta habilidade pretende responder a maioria dessas perguntas.

Situações-problema e conceitos básicos Vivemos num mundo tecnológico e convivemos com uma parafernália de aparelhos de todos os tipos. Os apare-

lhos eletroeletrônicos portáteis utilizam como fonte de energia pilhas e baterias.Pare um pouco e pense na quantidade de aparelhos que você usa e que necessitam de pilhas ou baterias. Com

certeza são muitos. Você sabe com o funciona uma pilha? É provável que você responda algo do tipo: Quando os eletrodos são

conectados a um aparelho elétrico uma corrente flui através de um circuito.Se isso ocorreu saiba que você está certo. Se não conseguiu responder, vamos entender o funcionamento de

uma pilha.Uma pilha é constituída de dois eletrodos. Para que ela funcione, é necessário que o material de um dos eletrodos

oxide-se espontaneamente liberando elétrons (anodo ou eletrodo negativo), enquanto o material do outro eletrodoreduza-se usando esses elétrons (catodo ou eletrodo positivo).




Há dois processos significativos ocorrendo: oxidação e redução. Então responda:O que é oxidar?

O que é reduzir?

Para que fiquem mais claros esses fenômenos, vamos construir uma pilha.Primeiramente necessitamos de um material, um metal, que libere elétrons espontaneamente. Vamos considerar

o zinco, Zn.Quando um metal perde elétrons, transforma-se num íon de carga positiva que pode ser representado da se-

guinte maneira. Zn(s) Zn+2(aq) + 2 e-.

Para que ocorra um fluxo de elétrons é necessário que outra espécie use esses elétrons. Vamos considerar paraessa situação que essa espécie que vai receber os elétrons seja o Cu2+

(aq). Assim: Cu2+(aq) + 2e- Cu(s).

Vejamos um esquema de uma pilha aquosa, a pilha de Daniell.

Ânodo de Zn Cátodo de Cu

Ponte salina

Amperímetro

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+

Zn2+Zn

2+

Cu2+

Cu2+ Cu

2+

Cu2+

A

alina

+

u + Cu

2+

Cu2+

Cu2+ Cu2+

Zno Zn2+ + 2e– Cu2+ + 2e– Cuo

No anodo, a placa de Zn oxida, perde elétrons, e vai para a solução aquosa na forma de Zn2+(aq). Os elétrons então

passam através do circuito externo (fio condutor) até a placa de Cu onde ocorre a redução: Cu2+(aq) + 2e- Cu(s).Qual seria o polo negativo? Justifique.

Qual seria o polo positivo? Justifique.

Mas há um elemento na pilha que é muito importante: a ponte salina. Para que ele serve? Vamos pensar um pouco sobre o que ocorre no eletrodo de Zn(s). À medida que a pilha funciona, o Zn se torna

Zn2+ e vai para a solução. Isso significa que a solução, antes eletricamente neutra (não se esqueça que foram repre-sentados apenas os cátions no esquema), torna-se positiva por causa dos cátions de zinco.

Fenômeno contrário ocorre na solução de Cu2+ que, antes eletricamente neutra, começa a ficar negativa, porcausa dos íons positivos que deixam a solução após sofrer redução e se tornam metálicos.

Se isso ocorrer, a pilha não irá funcionar. É necessário que se mantenha a eletroneutralidade das soluções.É aí que entra a ponte salina. Nesse caso, a ponte salina é um tubo em U que contém outra solução salina (ele-

trólito). Ela tem a função de repor para solução de zinco, íons negativos e para a solução de cobre íons positivos,mantendo assim a neutralidade das soluções.

Pronto temos uma pilha pronta para funcionar. De uma maneira geral todas as pilhas funcionam sob o mesmoprincípio. Existe no anodo uma espécie que cederá elétrons e outra espécie, no catodo, que receberá esses elétrons.




Vejamos uma pilha seca, dessas que são usadas em aparelhos domésticos.

Cobertura de aço

Lacre de cera

Bastão de grafite

Separação porosa

Folha de zinco

Envoltório externo

(+) Cátodo

Camada isolantede areia

NH4C

ZnC2

MnO2

(pasta)

(–) Ânodo

Fonte: http://2.bp.blogspot.com/-ndj-MuXKfdA/Tb3K0T3i4pI/AAAAAAAAAAw/3UlqvssW1nE/s1600/vcsabia_pilha.jpg

Nessa pilha o anodo é o zinco metálico, o catodo é um bastão de grafite rodeado por uma mistura de dióxido demanganês e um eletrólito formado pela mistura de cloreto de amônio e cloreto de zinco.

As reações que ocorrem durante o funcionamento da pilha são complexas, mas resumidamente podemos repre-sentá-las da seguinte maneira.

Anodo: Zn(s) Zn+2(aq) + 2 e-

Catodo: 2MnO2 + H3O+ + 2e- Mn2O3 + 2H2O

Essa pilha oferece um custo benefício muito bom além de ser barata. Mas apresenta alguns problemas que você já deve conhecer.

Vamos a eles:Depois de um certo tempo de uso contínuo da pilha, há formação de gases hidrogênio e amônia que impedem o

fluxo de elétrons, fazendo com que a corrente caia. Então a pilha para de funcionar. Se retirarmos a pilha do apare-lho, após um certo tempo ela volta a funcionar.É lógico que a pilha não recarregou. Simplesmente as bolhas de gases formados são desfeitas. É daí que surgiu a

crença que, se deixarmos esse tipo de pilha na geladeira, elas voltam a se recarregar. Não é nada disso, agora você já sabe.Outro problema muito comum é que essas pilhas vazam. A explicação para isso está no fato de que essas pilhas

são ácidas, e ácidos atacam metais. Então ela pode vazar por dois motivos: pelo ataque ácido ou pela pressão dosgases formados a ponto de romper o invólucro da pilha. O grande “problema” dessas pilhas é o fato de ter um ele-trólito ácido. Se trocarmos esse eletrólito por um básico esses problemas desaparecem.

Já ouviu falar em pilhas alcalinas? Nessas pilhas o princípio continua o mesmo, apenas o eletrólito é alcalino. Além disso, o recipiente externo é feito de aço para garantir melhor vedação e prevenir o risco de vazamento.

Polo positivo

Eletrólito(NaOH)

Catodo(dióxido demanganês)

Separador

Tubo isolante(polietileno)

Anodo(zinco em pó)

Recipiente em aço

Coletor decorrente

–

Polo negativo

+



E por que não podemos jogar essas pilhas no lixo comum?Em muitos casos o material utilizado no anodo é uma liga de zinco com cádmio, chumbo ou mercúrio que são

metais pesados. Então, da próxima vez que for descartar essas pilhas por favor faça-o em um local adequado. Muitas lojas e

agências bancárias aceitam esse material para descartá-lo adequadamente.

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