Contextualização

O universo ao nosso redor é composto de muitos estados da matéria. Um dos mais comuns e essenciais para a vida como a conhecemos é o estado gasoso. O ar que respiramos, a água que evapora, o gás que utilizamos para cozinhar, são todos exemplos de gases em nossa vida quotidiana. Compreender as propriedades e o comportamento dos gases é, portanto, vital para entender e manipular o mundo ao nosso redor.

A equação geral dos gases é uma fórmula matemática derivada das leis de Boyle, Charles e Avogadro, que descreve como as propriedades de um gás ideal - sua pressão, volume, temperatura e a quantidade de mols - estão inter-relacionadas. É denotada como PV = nRT onde P é a pressão, V é o volume, n é o número de mols, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura. A partir da manipulação dessa equação, podemos derivar outras fórmulas úteis, como a Lei de Boyle P1V1 = P2V2 que descreve a relação inversa entre pressão e volume, ou a Lei de Charles V1/T1 = V2/T2 que descreve a relação direta entre volume e temperatura.

Este conceito, embora simples em sua essência, tem aplicações abrangentes em quase todos os ramos da ciência e da engenharia, desde a química e a física até a meteorologia e a engenharia de processos químicos. No nosso corpo, por exemplo, os pulmões funcionam seguindo a Lei de Boyle, já que quando inalamos, o volume do nosso peito aumenta, diminuindo a pressão interna e permitindo a entrada do ar. Na indústria, a equação geral dos gases é usada para projetar e operar uma ampla gama de equipamentos e processos que envolvem gases, como compressores de ar, sistemas de refrigeração e de aquecimento, processos de fermentação, entre outros.

Para aprofundar o estudo sobre o tema, sugerimos as seguintes referências confiáveis:

1. Educação Uol: Equação dos gases ideais
2. Mundo Educação: Estudo dos Gases
3. Brasil Escola: Equação de estado dos Gases Perfeitos
4. Khan Academy (em espanhol): Leis dos gases

Atividade Prática

Título da atividade: De gás a balão: explorando a equação geral dos gases

Objetivo do Projeto:

O projeto tem por objetivo aprofundar o entendimento dos alunos sobre a equação geral dos gases através da realização de um experimento prático, visando correlacionar a teoria com a prática. Além disso, os alunos irão adquirir habilidades socioemocionais como o trabalho em equipe, gestão de tempo, pensamento crítico, entre outros.

Descrição Detalhada do Projeto:

Cada equipe, composta por 3 a 5 alunos, deve conduzir um experimento que explore a equação geral dos gases com o uso de um balão, uma garrafa de refrigerante vazia, água e um freezer. Os alunos irão inflar um balão, colocá-lo sobre a boca de uma garrafa de refrigerante vazia e, em seguida, colocar a garrafa com o balão no freezer. Após um determinado período de tempo, os alunos irão retirar a garrafa do freezer e observar o que ocorreu com o balão.

Materiais Necessários:

• Balão
• Garrafa de refrigerante vazia (2 litros)
• Freezer
• Água
• Relógio ou cronômetro
• Termômetro (opcional)

Passo a Passo Detalhado para a Realização da Atividade:

1. Primeiro, os alunos devem inflar o balão e colocá-lo sobre a boca da garrafa de refrigerante vazia.
2. Em seguida, deve-se encher a garrafa com água até a metade e tampá-la cuidadosamente com o balão inflado.
3. Anotar a temperatura da água usando um termômetro, se disponível.
4. Colocar a garrafa com o balão no freezer.
5. A cada 30 minutos, observar e anotar o que está acontecendo com o balão. Use o termômetro para medir a temperatura da água, se disponível.
6. Após 2 horas, retirar a garrafa do freezer e observar o que aconteceu com o balão.
7. Discutir em grupo as observações e tentar interpretá-las à luz da equação geral dos gases.
8. Repetir o experimento variando a quantidade de água na garrafa e/ou a temperatura inicial da água (usando água quente, por exemplo) e comparar os resultados.

Entrega do Projeto:

Após a execução da atividade prática, os alunos devem redigir um relatório detalhado, contendo quatro seções principais: Introdução, Desenvolvimento, Conclusões e Bibliografia utilizada.

Na seção de Introdução, o aluno deve contextualizar o tema, explicar a relevância da equação geral dos gases e declarar o objetivo do projeto.

Na seção de Desenvolvimento, o aluno deve descrever a teoria por trás da equação geral dos gases, explicar a atividade prática, discutir a metodologia utilizada e, por fim, apresentar e discutir os resultados obtidos.

Na seção de Conclusão, o aluno deve reiterar os principais pontos do relatório, destacar o que foi aprendido durante o projeto e explicar quais conclusões foram extraídas.

Na seção de Bibliografia, o aluno deve citar todas as fontes que foram utilizadas para realizar o projeto.

Evidenciem a importância da equipe na realização deste experimento, discutindo as decisões tomadas em conjunto e a contribuição de cada membro do grupo para conduzir o experimento e elaborar o relatório.