ROBERTO

Flashcards: Quantidade de calor Estudamos anteriormente que, se houver uma diferença de temperatura entre os corpos, ocorre a transferência de energia térmica do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. Estudamos também que essa energia térmica em transferência se chama calor. Mas será que a massa de um corpo influencia na quantidade de calor que devemos fornecer para elevar a temperatura dele? Para responder a essa questão, analisaremos o experimento a seguir. Marina colocou 2 L de água em uma panela (A) e 1 L de água em outra (B), ambas à temperatura ambiente e posicionadas em um mesmo fogão. Em seguida, ela acendeu as chamas do fogão, ao mesmo tempo, a fim de verificar em qual delas a água entraria em ebulição primeiro. Considerando que as duas chamas do fogão fornecem a mesma quantidade de calor, em qual das panelas a água entrará em ebulição primeiro? Justifique sua resposta. Para a situação apresentada, foi necessário transferir quantidades de calor distintas para a água das panelas A e B entrar em ebulição. A panela com mais água (A) tem maior quantidade de moléculas; consequentemente, precisou receber maior quantidade de calor para aumentar o estado de agitação de suas moléculas até que a água entrasse em ebulição. Já a panela contendo menos água (B) tem menor quantidade de moléculas; consequentemente, precisou receber menor quantidade de calor para aumentar o estado de agitação de suas moléculas, até que a água entrasse em ebulição. Com isso, podemos concluir que a massa da matéria influencia a quantidade de calor necessária para alterar o estado de agitação de suas moléculas. Questão 11. Panelas sobre um fogão: uma contendo 2 L de água (A), e a outra, 1 L de água (B). JOSÉ VITOR ELORZA/ASC IMAGENS Questão 11. Resposta: Na panela B. Por ter menor quantidade de moléculas, 1 L de água entrará em ebulição primeiro do que 2 L , pois quanto menor a quantidade de moléculas, menor a quantidade de calor que deve ser fornecida para aumentar o estado de agitação delas. 258 • Leve os alunos à cozinha da escola para mostrar o exemplo das panelas com água. Providencie duas panelas de mesma capacidade e coloque-as nas bocas menores do fogão. Coloque um litro de água na primeira e dois litros na segunda. Peça aos alunos que observem, mas sem tocar nas panelas ou no fogão, para evitar acidentes. Se considerar interessante, cronometre o tempo que a quantidade de água de cada uma das panelas demora para entrar em ebulição. Enquanto isso, pergunte aos alunos em qual panela a água entrará em ebulição mais rapidamente, aproveitando para levantar hipóteses. Pergunte também por que a menor massa de água entra em ebulição antes. Essa abordagem permite o trabalho com a Competência geral 2 e com a Competência específica de Ciências da Natureza 2, pois incentiva os alunos a recorrer à abordagem própria da ciência, incluindo a investigação, a reflexão e a análise crítica, para elaborar e testar hipóteses. Associe esses resultados à quantidade de matéria e, consequentemente, de moléculas de água em cada panela e sua agitação. Atividade a mais • Ao trabalhar a atividade sugerida anteriormente, é possível investigar a questão 11 na prática. As respostas poderão ser utilizadas como levantamento de hipóteses. Com isso, mostre aos alunos que a quantidade de massa influencia de maneira diretamente proporcional a quantidade de calor necessária para variar a temperatura de uma mesma substância. Trabalhar a prática com as panelas com quantidades diferentes de água permite a aplicação da metodologia ativa one-minute paper. Para isso, confira orientações a respeito dessa estratégia no tópico Metodologias e estratégias ativas nas orientações gerais deste manual. Disponibilize folhas de papel sulfite recortadas em fichas de tamanho padrão para cada aluno. Leia a questão 11 e cronometre 1 minuto para que eles formalizem a resposta e devolvam as fichas. Não é necessário se identificarem nessa ficha. Por fim, fixe as fichas na lousa e leia cada resposta com a turma, discutindo se está de acordo com o esperado. Se estiverem equivocadas, oriente-os a corrigir as respostas. Metodologias ativas A. B. 259 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. A unidade de medida de calor no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o joule ( J ) . No entanto, é muito comum encontrarmos a unidade caloria ( c al ) , definida como a quantidade de calor necessária para variar a temperatura de 1 grama de água em 1 ° C . A caloria é uma unidade de medida geralmente utilizada na área de nutrição para medir a quantidade de energia que os alimentos podem fornecer ao corpo humano. Além dessa, frequentemente também nos deparamos com a unidade quilocaloria ( k cal ) , que equivale a 1000 cal . Além da massa da matéria, a transferência de calor é influenciada por outra característica dos materiais: o calor específico. Vamos estudá-lo a seguir. Informações nutricionais presentes no rótulo de uma caixa de suco. Calor específico Outra característica dos materiais é o calor específico. Para iniciar o estudo desse assunto, considere a situação a seguir. Mauro posicionando as bacias (A e B) sob incidência direta de luz solar. JOSÉ VITOR ELORZA/ASC IMAGENS ANDRÉ L. SILVA/ASC IMAGENS Mauro colocou 1 kg de areia em uma bacia (A) e 1 L de água em outra (B), correspondente à massa de 1 kg de água. Depois, ele colocou as duas bacias, ao mesmo tempo, em um mesmo local, para que ambas recebessem luz solar diretamente, por aproximadamente 50 minutos. Após esse tempo, usando um termômetro, Mauro verificou a temperatura da areia e a temperatura da água e percebeu que a areia apresentava maior temperatura. Se, após o experimento, Mauro colocar as bacias em um local que não recebe luz solar diretamente, em qual desses materiais (areia e água) a temperatura diminuirá mais rapidamente? Questão 12. Questão 12. Resposta: A temperatura da areia diminuirá mais rapidamente do que a da água. 259 • Realize a atividade mostrada nesta página. Para isso, providencie dois recipientes de mesmo tamanho, areia, água e uma balança. Na balança, meça um quilograma de areia e o coloque em um dos recipientes; no outro, coloque água. • Com os alunos, leve os dois recipientes a um local da escola que receba luz solar diretamente. • Peça-lhes que elaborem hipóteses sobre o que vai acontecer nos dois casos com relação à temperatura. Trata-se de uma oportunidade para trabalhar a investigação científica, como sugerido na Competência geral 2 e na Competência específica de Ciências da Natureza 2. Questione por que a temperatura da areia fica maior do que a da água, isso no mesmo intervalo de tempo sob o Sol. Espera-se que os alunos percebam que a areia tem a capacidade de absorver e ceder mais calor do que a água. Associe esses resultados ao conceito de calor específico, ou seja, a areia precisa de menos calor para atingir determinada temperatura do que a água. A questão 12 permite aplicar a metodologia ativa turn and talk. Para isso, confira orientações a respeito dessa estratégia no tópico Metodologias e estratégias ativas, nas orientações gerais deste manual. Leia o enunciado da questão para os alunos e oriente-os a fim de refletirem sobre as possíveis respostas. Depois, peça-lhes que formem duplas e compartilhem as ideias entre si, complementando as respostas uns dos outros. Atividade a mais Metodologias ativas 260 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Como você deve ter percebido no resultado obtido no experimento de Mauro, sob as mesmas condições, a areia apresentou maior temperatura que a água, mesmo que ambos os materiais tenham recebido a mesma quantidade de calor. Isso ocorreu porque alguns materiais têm maior facilidade de receber ou ceder energia térmica do que outros. A medida da capacidade de cada material absorver e ceder energia é conhecida como calor específico (c). A unidade de medida usual do calor específico é cal/g⋅° C , lida “caloria por grama vezes graus Celsius”. A água apresenta calor específico de 1 cal/g⋅° C . Assim, em pressão atmosférica constante, a quantidade de calor necessária para que 1 g de água varie sua temperatura em 1 ° C é de 1 cal . Podemos calcular o calor específico usando a seguinte equação. em que: • c é o calor específico do material; • Q é a quantidade de calor recebida ou cedida; • m é a massa do material; • ΔT é a v ariação de temperatura do material. Analise a seguir um exemplo. Qual é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 200 g de água líquida de 20 ° C para 80 ° C ? Considere o calor específico da água igual a 1 cal/g ⋅° C . Calculando o calor necessário para variar a temperatura da água em 60 ° C , temos: c = Q ― m ⋅ ΔT ⇒ 1 = Q ― 200 ⋅ 60 ∴ Q = 12 000 cal Conclusão: A quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 200 g de água de 20 ° C para 80 ° C é 12 000 cal . Resolução: Calculando a variação de temperatura da água, temos: ΔT = T f − T i ΔT = 80 ° C − 20 ° C ΔT = 60 ° C Dados: m = 200 g T i = 20 ° C T f = 80 ° C c água = 1 cal/g ⋅° C Q = ? c = Q ―m ⋅ Δ T 260 • Para que os alunos possam comprovar, por meio de cálculos, por que a areia se aquece mais rápido que a água, peça-lhes que calculem a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 200 g de areia de 20 ° C para 80 ° C , considerando que ela tem calor específico de 0,2 cal/g ⋅ ° C. Dados: m = 200 g T i = 20 ° C T f = 80 ° C C areia = 0,2 cal/g ⋅ ° C Q = ? Resolução: Calculando a variação de temperatura da areia, temos: ΔT = T f − T i ΔT = 80 − 20 ΔT = 60 ° C Calculando o calor necessário para variar a temperatura da água em 60 ° C, temos: C = Q ―m ⋅ ΔT ⇒ ⇒ 0,2 = Q ―200 ⋅ 60 ∴ Q = 2 400 cal • Compare esse resultado com o valor encontrado para a água. Pergunte aos alunos qual das substâncias, areia ou água, precisa de menor quantidade de calor para elevar a temperatura de 20 ° C para 80 ° C . Espera-se que eles concluam que a mesma massa de areia necessita de menor quantidade de calor para elevar a temperatura em 60 ° C . Atividade a mais • Comente com os alunos que o calor específico de uma substância é uma característica relacionada com a resistência oferecida à mudança de temperatura. Cite como exemplo a seguinte situação: dois corpos constituídos de mesma massa, porém de materiais diferentes, ao receber a mesma quantidade de calor, não sofrerão igual variação de temperatura. • Explique aos alunos que, na praia, durante o dia, normalmente os ventos ocorrem do mar para o continente; durante a noite, isso se inverte, ocorrendo do continente para o mar. Um dos fatores que provoca esse fenômeno é o fato de o calor específico do solo (areia) ser menor que o da água. Temperatura (ºC) Tempo (min) –20 0 6 I II 10 261 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Variação da temperatura da água em fusão Calor latente Estudamos que, se um corpo receber ou ceder energia na forma de calor, sua temperatura apresentará variação. Essa quantidade de calor responsável por variar a temperatura dos corpos é denominada calor sensível. Quando um corpo troca energia na forma de calor sem apresentar variação de temperatura? Converse com um colega sobre o assunto. Ao receber ou ceder certa quantidade de calor, o material pode sofrer uma variação de temperatura ou uma mudança de estado físico. O gráfico a seguir representa os valores da temperatura da água registrados em um experimento, no qual certa quantidade de gelo, que estava a − 20 ° C , recebeu calor até passar completamente para o estado físico líquido. Questão 13. O que aconteceu com a temperatura da água nos intervalos I e II do gráfico? Ao analisar o gráfico, podemos perceber que, ao receber calor, a temperatura da água no estado físico sólido (gelo) aumenta. Conforme a temperatura se eleva, o estado de agitação de suas moléculas também aumenta e, ao atingir 0 ° C , ao nível do mar, ocorre o processo de fusão. Durante esse processo, a temperatura da água permanece constante até que toda a água no estado físico sólido, contida no recipiente, passe para o estado físico líquido. Durante esse período, mesmo recebendo calor, a temperatura da água permanece constante. Questão 14. Fonte de pesquisa: HEWITT, Paul G. Física conceitual. Tradução: Trieste Freire Ricci. 12. ed. Porto Alegre: Bookman, 2015. p. 330. RENAN FONSECA/ARQUIVO DA EDITORA Questão 13. Resposta: Espera-se que os alunos mencionem que a troca de calor sem causar variação de temperatura ocorre quando o corpo está mudando de estado físico. Questão 14. Resposta: No intervalo I do gráfico, a temperatura da água aumentou até atingir 0 ° C . No intervalo II, a temperatura permaneceu constante. 261 • Se os alunos tiverem dificuldade para responder à questão 13, oriente- os a pensar se é possível um corpo utilizar a energia absorvida na forma de calor para alterar uma propriedade além do grau de agitação de suas partículas. Sugestão de avaliação Faça um esquema na lousa mostrando apenas os estados físicos e peça aos alunos que o completem com o nome de cada mudança de estado físico. • A interpretação do gráfico desta página permite uma conexão com o componente curricular de Matemática. Em seguida, trabalhe a questão 14 e oriente os alunos a explicar o que aconteceu com a água entre 6 minutos e 10 minutos. Espera-se que eles constatem que, nesses quatro minutos, a água estava mudando de estado físico. • Se julgar interessante, explique aos alunos que a energia trocada por um corpo durante a mudança de fase é utilizada para que as moléculas que o constituem assumam uma configuração de organização diferente da atual; por isso, o grau de agitação, isto é, sua temperatura, não sofre variação. Em seguida, solicite a eles que relacionem as mudanças de estado físico às trocas de calor entre os corpos e entre os corpos e o ambiente. Espera-se que os alunos expliquem que, na passagem do estado sólido para o líquido (fusão) e de líquido para gasoso (vaporização), esses corpos recebem calor. Já quando ocorre a passagem do estado líquido para o sólido (solidificação) e de gasoso para líquido (condensação), os corpos cedem calor. Fusão Vaporização Solidificação Condensação Sólido Líquido Gasoso LAÍS GARBELINI/ARQUIVO DA EDITORA 262 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Panela de vidro sobre a chama de um fogão e com água em ebulição. ROMAN SIGAEV/SHUTTERSTOCK A quantidade de calor necessária para mudar o estado físico de um material, sem haver alteração de temperatura, é chamada calor latente ou calor de transformação. Podemos calcular o calor latente de um material por meio da equação a seguir. L = Q ―m em que: • L é o calor latente do material para determinada mudança de fase; • Q é a quantidade de calor cedida para o material ou absorvida por ele; • m é a massa do material. A unidade de medida do calor latente é cal/g (lê-se “caloria por grama”). O calor latente não é o mesmo para todos os materiais e também varia de acordo com a mudança de estado físico da matéria. A água, por exemplo, tem calor latente de fusão de 80 cal/g e calor latente de ebulição de 540 cal/g . A pressão também influencia a temperatura de mudança de estado físico dos materiais. Neste tópico, consideraremos que os experimentos foram realizados ao nível do mar e a uma pressão constante. Confira a seguir um exemplo. Qual é o valor do calor latente de ebulição da água, considerando que é necessário fornecer 54000 cal para transformar 100 g de água totalmente em vapor? Conclusão: O calor latente de ebulição da água é 540 cal/g , ou seja, cada grama de água líquida precisa de 540 calorias para passar completamente para o estado físico gasoso, ao nível do mar. Resolução: L = Q ―m ⇒ L = ― 54000 100 ∴ L = 540 cal/g Dados: Q = 54000 cal m = 100 g L = ? 262 • Se considerar interessante, mostre aos alunos o quadro a seguir, que destaca as temperaturas de fusão e ebulição e o calor latente de fusão de ebulição de algumas substâncias. Substância Temperatura de fusão ( ° C ) Calor latente de fusão ( cal/g ) Temperatura de ebulição ( ° C ) Calor latente de ebulição ( cal/g ) Água 0 80 100 540 Álcool − 114 25 78 204 Ferro 1535 64 3000 1508 Ouro 1063 15 2966 376 Oxigênio − 219 15 − 183 51 Fonte de pesquisa: TABELAS. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/cref/amees/tabela.html. Acesso em: 10 jun. 2022. 263 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Dilatação térmica Na construção de viadutos e pontes, por exemplo, é comum notarmos espaços entre cada uma das partes do concreto, como mostrado na foto a seguir. Quando a temperatura de um corpo varia, ele pode se dilatar ou se contrair. A dilatação térmica geralmente ocorre se um corpo receber calor. Nesse caso, suas dimensões aumentam, resultando no aumento de volume. Se um corpo ceder calor, provavelmente haverá a contração térmica, resultando na diminuição do seu volume. Por exemplo, quando o concreto recebe calor, elevando sua temperatura, a intensidade das vibrações das partículas que o compõem também aumenta. Com isso, a força das ligações químicas entre essas partículas diminui, aumentando a distância entre elas, o que resulta no aumento do volume do concreto. No entanto, se o concreto ceder calor ao ambiente, a intensidade das vibrações das partículas que o compõem diminui. Nesse caso, a distância entre essas partículas também é reduzida, provocando a diminuição do volume do concreto. Portanto, em razão da dilatação térmica ou da contração térmica do concreto, é necessário haver um espaço entre as partes dele, como você verificou na foto, pois, assim, elas não se empurrarão ao se dilatarem, o que evitaria as rachaduras, por exemplo. Por que é necessário deixar espaço entre as partes de concreto de um viaduto? O que ocorre na estrutura de um viaduto ou de uma ponte em um dia de verão, com temperatura elevada? O que pode ocorrer se não houver espaços entre as partes de concreto nesse tipo de ponte ou viaduto? Questão 15. Questão 16. Questão 17. Espaço entre duas partes de concreto de um viaduto nos Estados Unidos. 135 PIXELS/SHUTTERSTOCK Questão 15. Resposta: Esse espaço é necessário para evitar danos à construção, resultantes da dilatação ou da contração do concreto, que ocorre devido à variação de temperatura. Questão 17. Resposta: Caso não haja esses espaços, as partes de concreto empurrarão umas as outras, provocando rachaduras nas construções e danificando-as. Questão 16. Resposta: As partes de concreto recebem calor e, consequentemente, dilatam, aumentando seu volume. 263 Caso os alunos tenham dificuldade para responder às questões 15, 16 e 17, aplique a metodologia ativa think-pair-share. Para isso, confira orientações a respeito dessa estratégia no tópico Metodologias e estratégias ativas, nas orientações gerais deste manual. Peça aos alunos que reflitam sobre as questões e registrem suas respostas no caderno. Em seguida, oriente-os a formar duplas para que possam conversar sobre cada uma das questões. Depois, conduza uma discussão sobre as questões com a turma, solicitando às duplas que participem dando suas opiniões, possibilitando que todos os alunos contribuam para a atividade. Por fim, cada um vai refazer sua resposta, complementando suas anotações iniciais e realizando os ajustes que julgar necessário. Metodologias ativas • Explique aos alunos que o aumento e a diminuição do volume de determinado objeto causado pelo aumento e pela diminuição de sua temperatura resultam no aumento ou na diminuição de sua densidade, respectivamente. Entretanto, a água tem comportamento oposto quando analisado o intervalo de temperatura entre 0 ° C e 4 ° C . Esse comportamento anômalo é observado quando sua temperatura atinge 4 ° C . Caso continue diminuindo até atingir 0 ° C , seu volume aumenta, diminuindo a densidade. • Comente que o comportamento anômalo da água é responsável pela proteção a seres vivos que habitam lagos, localizados em ambientes de temperatura negativa, congelando apenas a superfície, mas mantendo a água em sua fase líquida abaixo da camada de gelo. espaço entre dois trilhos 264 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. MALINGAM/SHUTTERSTOCK DESIGN BYDX/SHUTTERSTOCK Na construção de ferrovias, também há dilatação térmica. Como as barras de ferro podem se dilatar ou se contrair, os trilhos são construídos com espaços entre eles. Por exemplo, os fios e os cabos condutores que ligam os postes de energia elétrica não são esticados ao serem instalados. Para evitar danos referentes aos efeitos da dilatação térmica, os fios apresentam uma curvatura entre um poste e outro. Alguns materiais se dilatam mais do que outros, mesmo quando são submetidos à mesma variação de temperatura. Objetos de cobre, por exemplo, sofrem maior dilatação do que objetos de vidro. Essa característica deve sempre ser levada em consideração no momento de escolher o material com que será confeccionado determinado objeto ou que será utilizado em uma construção, por exemplo. Existem casos em que a dilatação ou a contração dos materiais pode prejudicar o funcionamento ou danificar a estrutura do respectivo equipamento. Como observamos, o estudo da dilatação térmica é essencial para os engenheiros da construção civil, por exemplo. Baseados nesses conceitos, os engenheiros estabelecem as folgas nas estruturas de prédios, pontes e casas, a fim de evitar que a dilatação e a contração as danifiquem. Além das construções civis, em várias outras situações do cotidiano os efeitos da dilatação e da contração térmica devem ser considerados para evitar danificações quando a temperatura das estruturas variar. Espaço entre trilhos de uma ferrovia. Cabos elétricos entre postes da linha de transmissão de energia elétrica. 264 • Se possível, leve um termômetro de álcool para os alunos observarem. Explique a eles que a dilatação térmica é o princípio utilizado para que esse equipamento funcione. Mostre que o termômetro é formado por um tubo fino de vidro, ligado a um bulbo contendo álcool com corante. Quando ocorre a diminuição da temperatura do álcool desse bulbo, ocorre uma contração térmica e o nível do líquido abaixa. Já quando se eleva a temperatura do álcool, ocorre dilatação térmica e o nível do líquido aumenta. Caso os alunos façam questionamentos, explique que o vidro também sofre dilatação e contração por conta dessa variação de calor, mas a dilatação é menor do que a do álcool. • Explique aos alunos que a dilatação também pode causar problemas quando não é devidamente considerada. Em concreto e tijolos, por exemplo, pode provocar rachaduras nas paredes. Já a dilatação do metal dos trilhos de uma estrada de ferro leva à deformação desses trilhos, provocando o descarrilamento do trem. • Diga aos alunos que materiais em qualquer estado físico sofrem dilatação. A dilatação térmica de um material no estado líquido é maior do que no estado sólido e ainda maior do que no estado gasoso. Mostre a eles que a dilatação ocorre no comprimento, na largura e na profundidade do material. esfera de cobre 265 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Máquinas térmicas O que ocorre com a gasolina de um automóvel durante o funcionamento de seu motor? As máquinas térmicas são dispositivos construídos para converter parte da energia na forma de calor em trabalho. Os motores a combustão fazem os automóveis se deslocarem ao transformar parte da energia da queima do combustível em energia mecânica. Por isso, o motor a combustão é um exemplo de máquina térmica. O matemático e físico grego Heron de Alexandria, que viveu por volta de 10 d.C., idealizou uma máquina térmica chamada eolípila. Ela era formada por uma pequena esfera de cobre contendo água em seu interior e dois canos torcidos em forma de “L”. Posicionadas sobre o fogo, a esfera e a água recebiam calor. Assim, quando a água entrava em ebulição, o vapor saía pelos canos torcidos, fazendo a esfera girar e produzir trabalho. Questão 18. Glossário Modelo da eolípila, baseado nos manuscritos de Heron, do século XVI. Em 1698, o engenheiro inglês Thomas Savery (1650-1715) desenvolveu uma máquina a vapor que retirava água dos poços de minas de carvão. Essa foi a primeira máquina térmica que despertou o interesse industrial. Contudo, como utilizava vapor à alta pressão, havia um grande risco de explodir. Além disso, ela tinha um rendimento muito baixo, necessitando da queima de uma grande quantidade de carvão mineral. Para evitar a explosão e melhorar o desempenho da máquina a vapor de Savery, por volta de 1712, o inventor inglês Thomas Newcomen (1664-1729) idealizou uma máquina térmica que se tornou um sucesso durante o século XVIII. Essa máquina também usava carvão mineral em seu funcionamento. SSPL/GETTY IMAGES Questão 18. Resposta: A gasolina entra em combustão no motor do automóvel, transformando a energia química do combustível em energia mecânica. 265 • Se os alunos tiverem dificuldade para responder à questão 18, oriente- os a refletir sobre o que acontece com a temperatura do motor de um automóvel quando ele fica em funcionamento por um período de tempo ou ao se utilizar o acelerador. Espera-se que eles relacionem o aquecimento do motor à queima do combustível, responsável por produzir o movimento do automóvel. Sugestões de avaliação Peça aos alunos que citem outras máquinas térmicas, além dos motores dos automóveis à combustão. Eles podem mencionar geladeira, condicionador de ar, máquinas a vapor, entre outras. • Explique aos alunos que, basicamente, uma máquina térmica funciona em ciclos e apresenta duas fontes com temperaturas diferentes: a fonte quente, que recebe calor, e a fria, que é para onde o calor é direcionado. • Se julgar conveniente, faça na lousa o seguinte esquema. • Leia mais informações sobre o funcionamento da máquina a vapor no site disponível em: http://www. cepa.if.usp.br/energia/energia1999/ Grupo4A/maquinavapor.htm. Acesso em: 11 jun. 2022. Algo a mais • Essa abordagem contribui para trabalhar a habilidade EF07CI04, incentivando os alunos a avaliar o papel do equilíbrio térmico no funcionamento de máquinas térmicas. • Relembre a turma que o uso de máquinas térmicas tem relação com o advento da Revolução Industrial no século XIX. Aproveite para estabelecer uma conexão com o componente curricular de História. Questione-os sobre a necessidade do desenvolvimento de máquinas a vapor e como isso ajudou no processo de industrialização. MÁQUINA TÉRMICA recebe calor cede calor fonte quente trabalho realizado fonte fria LAÍS GARBELINI/ARQUIVO DA EDITORA 266 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Confira a seguir as máquinas criadas por Savery e Newcomen. Representação da máquina a vapor de Thomas Savery, publicada no livro The Romance of the Merchant Ship, de Ellison Hawks, em 1931. Máquina térmica de James Watt. “Maria-Fumaça” usada em passeio turístico, no município de Carlos Barbosa, RS, em 2018. Modelo da máquina térmica de Thomas Newcomen. Estudando a máquina de Thomas Newcomen, o fabricante escocês de instrumentos James Watt (1736-1819) procurou maneiras para aumentar a eficiência das máquinas térmicas utilizando menos combustível (carvão mineral). Em 1765, Watt desenvolveu uma máquina com um condensador que diminuía as perdas de calor. Assim, ela foi utilizada para movimentar moinhos e tornos, além de ter grande aceitação na indústria. Esse tipo de locomotiva se espalhou pelo mundo e era composto de três partes: caldeira, que produzia o vapor; máquina térmica, que transformava o vapor em trabalho; carroceria, que carregava pessoas e carga e também os combustíveis, madeira ou carvão mineral. No Brasil, essas locomotivas ficaram conhecidas como “Maria-Fumaça”, por causa da grande quantidade de vapor e fuligem que expeliam pela chaminé. As máquinas térmicas passaram também a ser utilizadas na locomoção. Em 1804, o inventor inglês Richard Trevithick (1771-1833) desenvolveu uma locomotiva a vapor. ISMAR INGBER/PULSAR IMAGENS HULTON ARCHIVE/GETTY IMAGES SSPL/GETTY IMAGES UNIVERSAL HISTORY ARCHIVE/GETTY IMAGES Imagens não proporcionais entre si. 266 • Ao abordar as máquinas térmicas, geralmente os alunos pensam em equipamentos antigos. Contudo, mostre a eles que geladeiras, ar condicionado, motores à combustão e turbinas a vapor também são máquinas térmicas. Esse conteúdo contempla a habilidade EF07CI01. • Para representar o funcionamento de uma máquina térmica, providencie os seguintes materiais: uma seringa descartável de 20 mL com agulha, borracha escolar, recipiente, água, cubos de gelo e dois copos. Divida os alunos em equipes. • Explique a todos que as equipes farão um relatório. Você deverá realizar a atividade. Portanto, não permita que os alunos manuseiem a seringa com agulha. • Coloque água com detergente em um copo e a ponta da seringa no líquido. Puxe e empurre o êmbolo algumas vezes, lubrificando a parte interna da seringa. Espete a agulha várias vezes na borracha, vedando sua abertura. Encaixe a agulha na seringa, puxando o êmbolo. Se este retornar à posição inicial, significa que a agulha está vedada. • Cubra a agulha com a tampa. Puxe o êmbolo até a marca de 10 mL . Aqueça água e coloque em um copo, de modo que cubra a seringa até dois terços de sua altura. Em seguida, coloque cubos de gelo no outro copo, preenchendo-o, e a seringa no copo com água quente, depois peça aos alunos que observem. Na sequência, deixe a seringa no copo com gelo e peça aos alunos que também observem. Em ambos os casos, eles têm de fazer anotações para o relatório. • Questione o que acontece com o êmbolo da seringa quando ela é colocada no copo com água quente e quando vai para o copo com gelo. Averigue se os alunos perceberam que: quando a seringa é inserida no copo com água aquecida, o êmbolo sobe, porque o ar no interior da seringa é aquecido, dilatando- se e empurrando o êmbolo; já quando a seringa é colocada no copo com gelo, o ar sofre resfriamento e uma contração térmica, fazendo o êmbolo retornar à posição inicial. Atividade a mais 267 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Gravura em aquarela representando trabalhadores em uma fábrica na Inglaterra, no século XIX, utilizando máquinas de tear a vapor, 1835. Durante o século XIX e início do século XX, os motores a vapor foram utilizados nos automóveis. Ainda hoje existem máquinas a vapor, por exemplo, em turbinas de certos tipos de usinas elétricas, como as termelétricas e as termonucleares. Novas tecnologias e possíveis impactos na sociedade e no meio ambiente Quais foram os impactos do desenvolvimento das máquinas térmicas na vida das pessoas? Converse com os colegas sobre o assunto. As máquinas térmicas proporcionaram vários benefícios econômicos, sociais e culturais para os seres humanos, pois foram fundamentais para melhorar os meios de locomoção, aumentar a produção das indústrias e gerar energia elétrica, por exemplo. Além disso, as máquinas térmicas desencadearam diversas mudanças na maneira como os trabalhos eram organizados e executados. Até o final do século XVII, por exemplo, a maior parte dos produtos era fabricada por artesãos. As inovações tecnológicas, entre elas o desenvolvimento das máquinas térmicas, contribuíram para substituir a força humana e a de outros animais por máquinas a vapor em diversas atividades. A indústria têxtil foi um segmento que sofreu diversas modificações resultantes do desenvolvimento de novas tecnologias, aprimorando as máquinas utilizadas a fim de aumentar seu rendimento e precisão na produção. Consequentemente, necessitava-se de menos trabalhadores e os produtos eram confeccionados com mais qualidade e rapidez. Questão 19. EVERETT HISTORICAL/SHUTTERSTOCK – COLEÇÃO PARTICULAR Questão 19. Resposta: Os alunos podem mencionar que um dos pontos positivos foi construir máquinas capazes de produzir objetos em larga escala, colaborando para a Revolução Industrial. No entanto, o ponto negativo corresponde ao impacto no meio ambiente, desde o aumento da extração de matéria-prima até a poluição causada pela emissão de gases na atmosfera. 267 • Se os alunos tiverem dificuldade para responder à questão 19, peça a eles que retomem os exemplos de máquinas térmicas mencionadas na página anterior. Depois, questione se a utilização dessas máquinas permite obter benefícios e quais vantagens trazem para a sociedade. • Explique aos alunos que o desenvolvimento de novas tecnologias para suprir as necessidades da sociedade trouxe inúmeros benefícios para o bem-estar e a qualidade de vida das pessoas. No entanto, a automação de processos de produção causou a substituição quase integral da mão de obra humana. Por conta disso, o mercado de trabalho exige cada vez mais qualificação de seus empregados, em que essas pessoas devem dominar o funcionamento das máquinas, para que seja possível a manutenção ou a operação, garantindo mais controle de qualidade do produto final. 268 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Com o uso da energia elétrica, as indústrias aumentaram sua produtividade, dando início à produção em larga escala. O mesmo aconteceu na indústria têxtil que, embalada pelas novas tecnologias de automação, criou novos meios de produção, exigindo menor quantidade de trabalhadores e produzindo uma variedade de tecidos com diferentes matérias-primas. O desenvolvimento da indústria têxtil não contribuiu apenas para alterar o modo de produção, mas também o modo de consumo das pessoas. A sua relevância econômica expandiu as maneiras de explorar os recursos naturais, além disso, criou a própria indústria da moda. Pessoa operando máquina em indústria têxtil automatizada, em Jiangxi, China, em 2022. Trabalhadores em linha de produção de indústria de automóveis, no município de Betim, MG, em 2020. PEDRO VILELA/GETTY IMAGES HUMPHERY/SHUTTERSTOCK Em outros ramos, como na indústria alimentícia e automobilística, também houve grandes avanços tecnológicos, como as novas técnicas e os novos materiais na produção de determinados itens. Por exemplo, a tecnologia automotiva corresponde a um conjunto de fatores responsáveis pelos grandes avanços da área. Atualmente, os automóveis contam com uma série de atributos importantes, tanto para as pessoas que os utilizam como para o meio ambiente. Para que toda a tecnologia automotiva fosse possível, o avanço na própria produção do automóvel contribuiu para desenvolver novas peças, novos processos, novos materiais e novas máquinas industriais. 268 Trabalhar o conteúdo sobre os impactos sociais causados pelo desenvolvimento de novas tecnologias permite a aplicação da metodologia ativa quick writing. Para isso, confira orientações a respeito dessa estratégia no tópico Metodologias e estratégias ativas, nas orientações gerais deste manual. Enquanto o conteúdo é trabalhado, solicite aos alunos que o ouçam com muita atenção. Depois, entregue uma folha de papel sulfite a cada um e peça-lhes que escrevam o que compreenderam sobre as vantagens que o desenvolvimento de novas tecnologias traz para a sociedade, bem como seus impactos no estilo de vida e na comodidade das pessoas. Após a realização da escrita, organize a turma formando um círculo e proponha um debate sobre as colocações de cada aluno. Tenha atenção para que todos participem e exponham seus argumentos sobre o assunto. Por fim, fixe as folhas de papel sulfite no mural da sala de aula, a fim de que a turma observe quais foram os argumentos desenvolvidos e defendidos pelos demais colegas. Metodologias ativas 269 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Trânsito congestionado na cidade de São Paulo, SP, em 2019. Usina termelétrica no município de Valparaíso, SP, em 2014. O desenvolvimento tecnológico não impacta apenas a sociedade como também o meio ambiente. Desde a Revolução Industrial até a sociedade atual, foi necessária grande quantidade de energia para executar as diversas atividades envolvidas na produção industrial. Muitas vezes, essa energia é obtida por meio da queima de combustíveis, principalmente de petróleo, de carvão mineral, de gás natural ou de lenha. Esses combustíveis são obtidos diretamente da natureza, causando prejuízos ambientais durante sua extração, como a contaminação do solo e das fontes de água. Além disso, muitos desses combustíveis, como o petróleo e o carvão mineral, não são renováveis, correndo o risco de serem esgotados no ambiente. Durante o processo de funcionamento, as máquinas térmicas liberam gases poluentes na atmosfera, que prejudicam a saúde dos seres vivos, intensificam o efeito estufa da Terra, além de causarem as chuvas ácidas. O aumento da produção e a facilidade de distribuir bens materiais estão diretamente relacionados ao consumo exagerado, o que resulta no aumento da produção de resíduos que, muitas vezes, são descartados no meio ambiente de forma incorreta. Confira a seguir algumas dessas máquinas térmicas e seus prejuízos ao ambiente. Os automóveis movidos a gasolina e diesel são exemplos de máquinas térmicas usadas diariamente. Eles lançam grandes quantidades de gases poluentes no ar atmosférico. As usinas termelétricas geram parte da energia elétrica no Brasil. Elas possuem máquinas térmicas que envolvem a queima de combustíveis fósseis, como o carvão, que liberam grandes quantidades de gases poluentes na atmosfera. Ao evitar o desperdício de energia elétrica, contribuímos para diminuir os prejuízos causados pela queima de combustíveis nas termelétricas. Explique como isso é possível. Questão 20. PAULO FRIDMAN/PULSAR IMAGENS FAGNER MARTINS/SHUTTERSTOCK Questão 20. Resposta: Ao evitar o desperdício de energia elétrica, diminui-se a demanda pela sua geração, reduzindo a necessidade de utilizar as usinas termelétricas, por exemplo. Consequentemente, reduz-se a emissão de gases poluentes e também a extração de combustíveis fósseis no ambiente. 269

Flashcards: QUANTIDADE DE CALOR 7 ANO Quantidade de calor Estudamos anteriormente que, se houver uma diferença de temperatura entre os corpos, ocorre a transferência de energia térmica do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. Estudamos também que essa energia térmica em transferência se chama calor. Mas será que a massa de um corpo influencia na quantidade de calor que devemos fornecer para elevar a temperatura dele? Para responder a essa questão, analisaremos o experimento a seguir. Marina colocou 2 L de água em uma panela (A) e 1 L de água em outra (B), ambas à temperatura ambiente e posicionadas em um mesmo fogão. Em seguida, ela acendeu as chamas do fogão, ao mesmo tempo, a fim de verificar em qual delas a água entraria em ebulição primeiro. Considerando que as duas chamas do fogão fornecem a mesma quantidade de calor, em qual das panelas a água entrará em ebulição primeiro? Justifique sua resposta. Para a situação apresentada, foi necessário transferir quantidades de calor distintas para a água das panelas A e B entrar em ebulição. A panela com mais água (A) tem maior quantidade de moléculas; consequentemente, precisou receber maior quantidade de calor para aumentar o estado de agitação de suas moléculas até que a água entrasse em ebulição. Já a panela contendo menos água (B) tem menor quantidade de moléculas; consequentemente, precisou receber menor quantidade de calor para aumentar o estado de agitação de suas moléculas, até que a água entrasse em ebulição. Com isso, podemos concluir que a massa da matéria influencia a quantidade de calor necessária para alterar o estado de agitação de suas moléculas. Questão 11. Panelas sobre um fogão: uma contendo 2 L de água (A), e a outra, 1 L de água (B). JOSÉ VITOR ELORZA/ASC IMAGENS Questão 11. Resposta: Na panela B. Por ter menor quantidade de moléculas, 1 L de água entrará em ebulição primeiro do que 2 L , pois quanto menor a quantidade de moléculas, menor a quantidade de calor que deve ser fornecida para aumentar o estado de agitação delas. 258 • Leve os alunos à cozinha da escola para mostrar o exemplo das panelas com água. Providencie duas panelas de mesma capacidade e coloque-as nas bocas menores do fogão. Coloque um litro de água na primeira e dois litros na segunda. Peça aos alunos que observem, mas sem tocar nas panelas ou no fogão, para evitar acidentes. Se considerar interessante, cronometre o tempo que a quantidade de água de cada uma das panelas demora para entrar em ebulição. Enquanto isso, pergunte aos alunos em qual panela a água entrará em ebulição mais rapidamente, aproveitando para levantar hipóteses. Pergunte também por que a menor massa de água entra em ebulição antes. Essa abordagem permite o trabalho com a Competência geral 2 e com a Competência específica de Ciências da Natureza 2, pois incentiva os alunos a recorrer à abordagem própria da ciência, incluindo a investigação, a reflexão e a análise crítica, para elaborar e testar hipóteses. Associe esses resultados à quantidade de matéria e, consequentemente, de moléculas de água em cada panela e sua agitação. Atividade a mais • Ao trabalhar a atividade sugerida anteriormente, é possível investigar a questão 11 na prática. As respostas poderão ser utilizadas como levantamento de hipóteses. Com isso, mostre aos alunos que a quantidade de massa influencia de maneira diretamente proporcional a quantidade de calor necessária para variar a temperatura de uma mesma substância. Trabalhar a prática com as panelas com quantidades diferentes de água permite a aplicação da metodologia ativa one-minute paper. Para isso, confira orientações a respeito dessa estratégia no tópico Metodologias e estratégias ativas nas orientações gerais deste manual. Disponibilize folhas de papel sulfite recortadas em fichas de tamanho padrão para cada aluno. Leia a questão 11 e cronometre 1 minuto para que eles formalizem a resposta e devolvam as fichas. Não é necessário se identificarem nessa ficha. Por fim, fixe as fichas na lousa e leia cada resposta com a turma, discutindo se está de acordo com o esperado. Se estiverem equivocadas, oriente-os a corrigir as respostas. Metodologias ativas A. B. 259 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. A unidade de medida de calor no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o joule ( J ) . No entanto, é muito comum encontrarmos a unidade caloria ( c al ) , definida como a quantidade de calor necessária para variar a temperatura de 1 grama de água em 1 ° C . A caloria é uma unidade de medida geralmente utilizada na área de nutrição para medir a quantidade de energia que os alimentos podem fornecer ao corpo humano. Além dessa, frequentemente também nos deparamos com a unidade quilocaloria ( k cal ) , que equivale a 1000 cal . Além da massa da matéria, a transferência de calor é influenciada por outra característica dos materiais: o calor específico. Vamos estudá-lo a seguir. Informações nutricionais presentes no rótulo de uma caixa de suco. Calor específico Outra característica dos materiais é o calor específico. Para iniciar o estudo desse assunto, considere a situação a seguir. Mauro posicionando as bacias (A e B) sob incidência direta de luz solar. JOSÉ VITOR ELORZA/ASC IMAGENS ANDRÉ L. SILVA/ASC IMAGENS Mauro colocou 1 kg de areia em uma bacia (A) e 1 L de água em outra (B), correspondente à massa de 1 kg de água. Depois, ele colocou as duas bacias, ao mesmo tempo, em um mesmo local, para que ambas recebessem luz solar diretamente, por aproximadamente 50 minutos. Após esse tempo, usando um termômetro, Mauro verificou a temperatura da areia e a temperatura da água e percebeu que a areia apresentava maior temperatura. Se, após o experimento, Mauro colocar as bacias em um local que não recebe luz solar diretamente, em qual desses materiais (areia e água) a temperatura diminuirá mais rapidamente? Questão 12. Questão 12. Resposta: A temperatura da areia diminuirá mais rapidamente do que a da água. 259 • Realize a atividade mostrada nesta página. Para isso, providencie dois recipientes de mesmo tamanho, areia, água e uma balança. Na balança, meça um quilograma de areia e o coloque em um dos recipientes; no outro, coloque água. • Com os alunos, leve os dois recipientes a um local da escola que receba luz solar diretamente. • Peça-lhes que elaborem hipóteses sobre o que vai acontecer nos dois casos com relação à temperatura. Trata-se de uma oportunidade para trabalhar a investigação científica, como sugerido na Competência geral 2 e na Competência específica de Ciências da Natureza 2. Questione por que a temperatura da areia fica maior do que a da água, isso no mesmo intervalo de tempo sob o Sol. Espera-se que os alunos percebam que a areia tem a capacidade de absorver e ceder mais calor do que a água. Associe esses resultados ao conceito de calor específico, ou seja, a areia precisa de menos calor para atingir determinada temperatura do que a água. A questão 12 permite aplicar a metodologia ativa turn and talk. Para isso, confira orientações a respeito dessa estratégia no tópico Metodologias e estratégias ativas, nas orientações gerais deste manual. Leia o enunciado da questão para os alunos e oriente-os a fim de refletirem sobre as possíveis respostas. Depois, peça-lhes que formem duplas e compartilhem as ideias entre si, complementando as respostas uns dos outros. Atividade a mais Metodologias ativas 260 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Como você deve ter percebido no resultado obtido no experimento de Mauro, sob as mesmas condições, a areia apresentou maior temperatura que a água, mesmo que ambos os materiais tenham recebido a mesma quantidade de calor. Isso ocorreu porque alguns materiais têm maior facilidade de receber ou ceder energia térmica do que outros. A medida da capacidade de cada material absorver e ceder energia é conhecida como calor específico (c). A unidade de medida usual do calor específico é cal/g⋅° C , lida “caloria por grama vezes graus Celsius”. A água apresenta calor específico de 1 cal/g⋅° C . Assim, em pressão atmosférica constante, a quantidade de calor necessária para que 1 g de água varie sua temperatura em 1 ° C é de 1 cal . Podemos calcular o calor específico usando a seguinte equação. em que: • c é o calor específico do material; • Q é a quantidade de calor recebida ou cedida; • m é a massa do material; • ΔT é a v ariação de temperatura do material. Analise a seguir um exemplo. Qual é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 200 g de água líquida de 20 ° C para 80 ° C ? Considere o calor específico da água igual a 1 cal/g ⋅° C . Calculando o calor necessário para variar a temperatura da água em 60 ° C , temos: c = Q ― m ⋅ ΔT ⇒ 1 = Q ― 200 ⋅ 60 ∴ Q = 12 000 cal Conclusão: A quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 200 g de água de 20 ° C para 80 ° C é 12 000 cal . Resolução: Calculando a variação de temperatura da água, temos: ΔT = T f − T i ΔT = 80 ° C − 20 ° C ΔT = 60 ° C Dados: m = 200 g T i = 20 ° C T f = 80 ° C c água = 1 cal/g ⋅° C Q = ? c = Q ―m ⋅ Δ T 260 • Para que os alunos possam comprovar, por meio de cálculos, por que a areia se aquece mais rápido que a água, peça-lhes que calculem a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 200 g de areia de 20 ° C para 80 ° C , considerando que ela tem calor específico de 0,2 cal/g ⋅ ° C. Dados: m = 200 g T i = 20 ° C T f = 80 ° C C areia = 0,2 cal/g ⋅ ° C Q = ? Resolução: Calculando a variação de temperatura da areia, temos: ΔT = T f − T i ΔT = 80 − 20 ΔT = 60 ° C Calculando o calor necessário para variar a temperatura da água em 60 ° C, temos: C = Q ―m ⋅ ΔT ⇒ ⇒ 0,2 = Q ―200 ⋅ 60 ∴ Q = 2 400 cal • Compare esse resultado com o valor encontrado para a água. Pergunte aos alunos qual das substâncias, areia ou água, precisa de menor quantidade de calor para elevar a temperatura de 20 ° C para 80 ° C . Espera-se que eles concluam que a mesma massa de areia necessita de menor quantidade de calor para elevar a temperatura em 60 ° C . Atividade a mais • Comente com os alunos que o calor específico de uma substância é uma característica relacionada com a resistência oferecida à mudança de temperatura. Cite como exemplo a seguinte situação: dois corpos constituídos de mesma massa, porém de materiais diferentes, ao receber a mesma quantidade de calor, não sofrerão igual variação de temperatura. • Explique aos alunos que, na praia, durante o dia, normalmente os ventos ocorrem do mar para o continente; durante a noite, isso se inverte, ocorrendo do continente para o mar. Um dos fatores que provoca esse fenômeno é o fato de o calor específico do solo (areia) ser menor que o da água. Temperatura (ºC) Tempo (min) –20 0 6 I II 10 261 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Variação da temperatura da água em fusão Calor latente Estudamos que, se um corpo receber ou ceder energia na forma de calor, sua temperatura apresentará variação. Essa quantidade de calor responsável por variar a temperatura dos corpos é denominada calor sensível. Quando um corpo troca energia na forma de calor sem apresentar variação de temperatura? Converse com um colega sobre o assunto. Ao receber ou ceder certa quantidade de calor, o material pode sofrer uma variação de temperatura ou uma mudança de estado físico. O gráfico a seguir representa os valores da temperatura da água registrados em um experimento, no qual certa quantidade de gelo, que estava a − 20 ° C , recebeu calor até passar completamente para o estado físico líquido. Questão 13. O que aconteceu com a temperatura da água nos intervalos I e II do gráfico? Ao analisar o gráfico, podemos perceber que, ao receber calor, a temperatura da água no estado físico sólido (gelo) aumenta. Conforme a temperatura se eleva, o estado de agitação de suas moléculas também aumenta e, ao atingir 0 ° C , ao nível do mar, ocorre o processo de fusão. Durante esse processo, a temperatura da água permanece constante até que toda a água no estado físico sólido, contida no recipiente, passe para o estado físico líquido. Durante esse período, mesmo recebendo calor, a temperatura da água permanece constante. Questão 14. Fonte de pesquisa: HEWITT, Paul G. Física conceitual. Tradução: Trieste Freire Ricci. 12. ed. Porto Alegre: Bookman, 2015. p. 330. RENAN FONSECA/ARQUIVO DA EDITORA Questão 13. Resposta: Espera-se que os alunos mencionem que a troca de calor sem causar variação de temperatura ocorre quando o corpo está mudando de estado físico. Questão 14. Resposta: No intervalo I do gráfico, a temperatura da água aumentou até atingir 0 ° C . No intervalo II, a temperatura permaneceu constante. 261 • Se os alunos tiverem dificuldade para responder à questão 13, oriente- os a pensar se é possível um corpo utilizar a energia absorvida na forma de calor para alterar uma propriedade além do grau de agitação de suas partículas. Sugestão de avaliação Faça um esquema na lousa mostrando apenas os estados físicos e peça aos alunos que o completem com o nome de cada mudança de estado físico. • A interpretação do gráfico desta página permite uma conexão com o componente curricular de Matemática. Em seguida, trabalhe a questão 14 e oriente os alunos a explicar o que aconteceu com a água entre 6 minutos e 10 minutos. Espera-se que eles constatem que, nesses quatro minutos, a água estava mudando de estado físico. • Se julgar interessante, explique aos alunos que a energia trocada por um corpo durante a mudança de fase é utilizada para que as moléculas que o constituem assumam uma configuração de organização diferente da atual; por isso, o grau de agitação, isto é, sua temperatura, não sofre variação. Em seguida, solicite a eles que relacionem as mudanças de estado físico às trocas de calor entre os corpos e entre os corpos e o ambiente. Espera-se que os alunos expliquem que, na passagem do estado sólido para o líquido (fusão) e de líquido para gasoso (vaporização), esses corpos recebem calor. Já quando ocorre a passagem do estado líquido para o sólido (solidificação) e de gasoso para líquido (condensação), os corpos cedem calor. Fusão Vaporização Solidificação Condensação Sólido Líquido Gasoso LAÍS GARBELINI/ARQUIVO DA EDITORA 262 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Panela de vidro sobre a chama de um fogão e com água em ebulição. ROMAN SIGAEV/SHUTTERSTOCK A quantidade de calor necessária para mudar o estado físico de um material, sem haver alteração de temperatura, é chamada calor latente ou calor de transformação. Podemos calcular o calor latente de um material por meio da equação a seguir. L = Q ―m em que: • L é o calor latente do material para determinada mudança de fase; • Q é a quantidade de calor cedida para o material ou absorvida por ele; • m é a massa do material. A unidade de medida do calor latente é cal/g (lê-se “caloria por grama”). O calor latente não é o mesmo para todos os materiais e também varia de acordo com a mudança de estado físico da matéria. A água, por exemplo, tem calor latente de fusão de 80 cal/g e calor latente de ebulição de 540 cal/g . A pressão também influencia a temperatura de mudança de estado físico dos materiais. Neste tópico, consideraremos que os experimentos foram realizados ao nível do mar e a uma pressão constante. Confira a seguir um exemplo. Qual é o valor do calor latente de ebulição da água, considerando que é necessário fornecer 54000 cal para transformar 100 g de água totalmente em vapor? Conclusão: O calor latente de ebulição da água é 540 cal/g , ou seja, cada grama de água líquida precisa de 540 calorias para passar completamente para o estado físico gasoso, ao nível do mar. Resolução: L = Q ―m ⇒ L = ― 54000 100 ∴ L = 540 cal/g Dados: Q = 54000 cal m = 100 g L = ? 262 • Se considerar interessante, mostre aos alunos o quadro a seguir, que destaca as temperaturas de fusão e ebulição e o calor latente de fusão de ebulição de algumas substâncias. Substância Temperatura de fusão ( ° C ) Calor latente de fusão ( cal/g ) Temperatura de ebulição ( ° C ) Calor latente de ebulição ( cal/g ) Água 0 80 100 540 Álcool − 114 25 78 204 Ferro 1535 64 3000 1508 Ouro 1063 15 2966 376 Oxigênio − 219 15 − 183 51 Fonte de pesquisa: TABELAS. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/cref/amees/tabela.html. Acesso em: 10 jun. 2022. 263 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Dilatação térmica Na construção de viadutos e pontes, por exemplo, é comum notarmos espaços entre cada uma das partes do concreto, como mostrado na foto a seguir. Quando a temperatura de um corpo varia, ele pode se dilatar ou se contrair. A dilatação térmica geralmente ocorre se um corpo receber calor. Nesse caso, suas dimensões aumentam, resultando no aumento de volume. Se um corpo ceder calor, provavelmente haverá a contração térmica, resultando na diminuição do seu volume. Por exemplo, quando o concreto recebe calor, elevando sua temperatura, a intensidade das vibrações das partículas que o compõem também aumenta. Com isso, a força das ligações químicas entre essas partículas diminui, aumentando a distância entre elas, o que resulta no aumento do volume do concreto. No entanto, se o concreto ceder calor ao ambiente, a intensidade das vibrações das partículas que o compõem diminui. Nesse caso, a distância entre essas partículas também é reduzida, provocando a diminuição do volume do concreto. Portanto, em razão da dilatação térmica ou da contração térmica do concreto, é necessário haver um espaço entre as partes dele, como você verificou na foto, pois, assim, elas não se empurrarão ao se dilatarem, o que evitaria as rachaduras, por exemplo. Por que é necessário deixar espaço entre as partes de concreto de um viaduto? O que ocorre na estrutura de um viaduto ou de uma ponte em um dia de verão, com temperatura elevada? O que pode ocorrer se não houver espaços entre as partes de concreto nesse tipo de ponte ou viaduto? Questão 15. Questão 16. Questão 17. Espaço entre duas partes de concreto de um viaduto nos Estados Unidos. 135 PIXELS/SHUTTERSTOCK Questão 15. Resposta: Esse espaço é necessário para evitar danos à construção, resultantes da dilatação ou da contração do concreto, que ocorre devido à variação de temperatura. Questão 17. Resposta: Caso não haja esses espaços, as partes de concreto empurrarão umas as outras, provocando rachaduras nas construções e danificando-as. Questão 16. Resposta: As partes de concreto recebem calor e, consequentemente, dilatam, aumentando seu volume. 263 Caso os alunos tenham dificuldade para responder às questões 15, 16 e 17, aplique a metodologia ativa think-pair-share. Para isso, confira orientações a respeito dessa estratégia no tópico Metodologias e estratégias ativas, nas orientações gerais deste manual. Peça aos alunos que reflitam sobre as questões e registrem suas respostas no caderno. Em seguida, oriente-os a formar duplas para que possam conversar sobre cada uma das questões. Depois, conduza uma discussão sobre as questões com a turma, solicitando às duplas que participem dando suas opiniões, possibilitando que todos os alunos contribuam para a atividade. Por fim, cada um vai refazer sua resposta, complementando suas anotações iniciais e realizando os ajustes que julgar necessário. Metodologias ativas • Explique aos alunos que o aumento e a diminuição do volume de determinado objeto causado pelo aumento e pela diminuição de sua temperatura resultam no aumento ou na diminuição de sua densidade, respectivamente. Entretanto, a água tem comportamento oposto quando analisado o intervalo de temperatura entre 0 ° C e 4 ° C . Esse comportamento anômalo é observado quando sua temperatura atinge 4 ° C . Caso continue diminuindo até atingir 0 ° C , seu volume aumenta, diminuindo a densidade. • Comente que o comportamento anômalo da água é responsável pela proteção a seres vivos que habitam lagos, localizados em ambientes de temperatura negativa, congelando apenas a superfície, mas mantendo a água em sua fase líquida abaixo da camada de gelo. espaço entre dois trilhos 264 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. MALINGAM/SHUTTERSTOCK DESIGN BYDX/SHUTTERSTOCK Na construção de ferrovias, também há dilatação térmica. Como as barras de ferro podem se dilatar ou se contrair, os trilhos são construídos com espaços entre eles. Por exemplo, os fios e os cabos condutores que ligam os postes de energia elétrica não são esticados ao serem instalados. Para evitar danos referentes aos efeitos da dilatação térmica, os fios apresentam uma curvatura entre um poste e outro. Alguns materiais se dilatam mais do que outros, mesmo quando são submetidos à mesma variação de temperatura. Objetos de cobre, por exemplo, sofrem maior dilatação do que objetos de vidro. Essa característica deve sempre ser levada em consideração no momento de escolher o material com que será confeccionado determinado objeto ou que será utilizado em uma construção, por exemplo. Existem casos em que a dilatação ou a contração dos materiais pode prejudicar o funcionamento ou danificar a estrutura do respectivo equipamento. Como observamos, o estudo da dilatação térmica é essencial para os engenheiros da construção civil, por exemplo. Baseados nesses conceitos, os engenheiros estabelecem as folgas nas estruturas de prédios, pontes e casas, a fim de evitar que a dilatação e a contração as danifiquem. Além das construções civis, em várias outras situações do cotidiano os efeitos da dilatação e da contração térmica devem ser considerados para evitar danificações quando a temperatura das estruturas variar. Espaço entre trilhos de uma ferrovia. Cabos elétricos entre postes da linha de transmissão de energia elétrica. 264 • Se possível, leve um termômetro de álcool para os alunos observarem. Explique a eles que a dilatação térmica é o princípio utilizado para que esse equipamento funcione. Mostre que o termômetro é formado por um tubo fino de vidro, ligado a um bulbo contendo álcool com corante. Quando ocorre a diminuição da temperatura do álcool desse bulbo, ocorre uma contração térmica e o nível do líquido abaixa. Já quando se eleva a temperatura do álcool, ocorre dilatação térmica e o nível do líquido aumenta. Caso os alunos façam questionamentos, explique que o vidro também sofre dilatação e contração por conta dessa variação de calor, mas a dilatação é menor do que a do álcool. • Explique aos alunos que a dilatação também pode causar problemas quando não é devidamente considerada. Em concreto e tijolos, por exemplo, pode provocar rachaduras nas paredes. Já a dilatação do metal dos trilhos de uma estrada de ferro leva à deformação desses trilhos, provocando o descarrilamento do trem. • Diga aos alunos que materiais em qualquer estado físico sofrem dilatação. A dilatação térmica de um material no estado líquido é maior do que no estado sólido e ainda maior do que no estado gasoso. Mostre a eles que a dilatação ocorre no comprimento, na largura e na profundidade do material. esfera de cobre 265 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Máquinas térmicas O que ocorre com a gasolina de um automóvel durante o funcionamento de seu motor? As máquinas térmicas são dispositivos construídos para converter parte da energia na forma de calor em trabalho. Os motores a combustão fazem os automóveis se deslocarem ao transformar parte da energia da queima do combustível em energia mecânica. Por isso, o motor a combustão é um exemplo de máquina térmica. O matemático e físico grego Heron de Alexandria, que viveu por volta de 10 d.C., idealizou uma máquina térmica chamada eolípila. Ela era formada por uma pequena esfera de cobre contendo água em seu interior e dois canos torcidos em forma de “L”. Posicionadas sobre o fogo, a esfera e a água recebiam calor. Assim, quando a água entrava em ebulição, o vapor saía pelos canos torcidos, fazendo a esfera girar e produzir trabalho. Questão 18. Glossário Modelo da eolípila, baseado nos manuscritos de Heron, do século XVI. Em 1698, o engenheiro inglês Thomas Savery (1650-1715) desenvolveu uma máquina a vapor que retirava água dos poços de minas de carvão. Essa foi a primeira máquina térmica que despertou o interesse industrial. Contudo, como utilizava vapor à alta pressão, havia um grande risco de explodir. Além disso, ela tinha um rendimento muito baixo, necessitando da queima de uma grande quantidade de carvão mineral. Para evitar a explosão e melhorar o desempenho da máquina a vapor de Savery, por volta de 1712, o inventor inglês Thomas Newcomen (1664-1729) idealizou uma máquina térmica que se tornou um sucesso durante o século XVIII. Essa máquina também usava carvão mineral em seu funcionamento. SSPL/GETTY IMAGES Questão 18. Resposta: A gasolina entra em combustão no motor do automóvel, transformando a energia química do combustível em energia mecânica. 265 • Se os alunos tiverem dificuldade para responder à questão 18, oriente- os a refletir sobre o que acontece com a temperatura do motor de um automóvel quando ele fica em funcionamento por um período de tempo ou ao se utilizar o acelerador. Espera-se que eles relacionem o aquecimento do motor à queima do combustível, responsável por produzir o movimento do automóvel. Sugestões de avaliação Peça aos alunos que citem outras máquinas térmicas, além dos motores dos automóveis à combustão. Eles podem mencionar geladeira, condicionador de ar, máquinas a vapor, entre outras. • Explique aos alunos que, basicamente, uma máquina térmica funciona em ciclos e apresenta duas fontes com temperaturas diferentes: a fonte quente, que recebe calor, e a fria, que é para onde o calor é direcionado. • Se julgar conveniente, faça na lousa o seguinte esquema. • Leia mais informações sobre o funcionamento da máquina a vapor no site disponível em: http://www. cepa.if.usp.br/energia/energia1999/ Grupo4A/maquinavapor.htm. Acesso em: 11 jun. 2022. Algo a mais • Essa abordagem contribui para trabalhar a habilidade EF07CI04, incentivando os alunos a avaliar o papel do equilíbrio térmico no funcionamento de máquinas térmicas. • Relembre a turma que o uso de máquinas térmicas tem relação com o advento da Revolução Industrial no século XIX. Aproveite para estabelecer uma conexão com o componente curricular de História. Questione-os sobre a necessidade do desenvolvimento de máquinas a vapor e como isso ajudou no processo de industrialização. MÁQUINA TÉRMICA recebe calor cede calor fonte quente trabalho realizado fonte fria LAÍS GARBELINI/ARQUIVO DA EDITORA 266 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Confira a seguir as máquinas criadas por Savery e Newcomen. Representação da máquina a vapor de Thomas Savery, publicada no livro The Romance of the Merchant Ship, de Ellison Hawks, em 1931. Máquina térmica de James Watt. “Maria-Fumaça” usada em passeio turístico, no município de Carlos Barbosa, RS, em 2018. Modelo da máquina térmica de Thomas Newcomen. Estudando a máquina de Thomas Newcomen, o fabricante escocês de instrumentos James Watt (1736-1819) procurou maneiras para aumentar a eficiência das máquinas térmicas utilizando menos combustível (carvão mineral). Em 1765, Watt desenvolveu uma máquina com um condensador que diminuía as perdas de calor. Assim, ela foi utilizada para movimentar moinhos e tornos, além de ter grande aceitação na indústria. Esse tipo de locomotiva se espalhou pelo mundo e era composto de três partes: caldeira, que produzia o vapor; máquina térmica, que transformava o vapor em trabalho; carroceria, que carregava pessoas e carga e também os combustíveis, madeira ou carvão mineral. No Brasil, essas locomotivas ficaram conhecidas como “Maria-Fumaça”, por causa da grande quantidade de vapor e fuligem que expeliam pela chaminé. As máquinas térmicas passaram também a ser utilizadas na locomoção. Em 1804, o inventor inglês Richard Trevithick (1771-1833) desenvolveu uma locomotiva a vapor. ISMAR INGBER/PULSAR IMAGENS HULTON ARCHIVE/GETTY IMAGES SSPL/GETTY IMAGES UNIVERSAL HISTORY ARCHIVE/GETTY IMAGES Imagens não proporcionais entre si. 266 • Ao abordar as máquinas térmicas, geralmente os alunos pensam em equipamentos antigos. Contudo, mostre a eles que geladeiras, ar condicionado, motores à combustão e turbinas a vapor também são máquinas térmicas. Esse conteúdo contempla a habilidade EF07CI01. • Para representar o funcionamento de uma máquina térmica, providencie os seguintes materiais: uma seringa descartável de 20 mL com agulha, borracha escolar, recipiente, água, cubos de gelo e dois copos. Divida os alunos em equipes. • Explique a todos que as equipes farão um relatório. Você deverá realizar a atividade. Portanto, não permita que os alunos manuseiem a seringa com agulha. • Coloque água com detergente em um copo e a ponta da seringa no líquido. Puxe e empurre o êmbolo algumas vezes, lubrificando a parte interna da seringa. Espete a agulha várias vezes na borracha, vedando sua abertura. Encaixe a agulha na seringa, puxando o êmbolo. Se este retornar à posição inicial, significa que a agulha está vedada. • Cubra a agulha com a tampa. Puxe o êmbolo até a marca de 10 mL . Aqueça água e coloque em um copo, de modo que cubra a seringa até dois terços de sua altura. Em seguida, coloque cubos de gelo no outro copo, preenchendo-o, e a seringa no copo com água quente, depois peça aos alunos que observem. Na sequência, deixe a seringa no copo com gelo e peça aos alunos que também observem. Em ambos os casos, eles têm de fazer anotações para o relatório. • Questione o que acontece com o êmbolo da seringa quando ela é colocada no copo com água quente e quando vai para o copo com gelo. Averigue se os alunos perceberam que: quando a seringa é inserida no copo com água aquecida, o êmbolo sobe, porque o ar no interior da seringa é aquecido, dilatando- se e empurrando o êmbolo; já quando a seringa é colocada no copo com gelo, o ar sofre resfriamento e uma contração térmica, fazendo o êmbolo retornar à posição inicial. Atividade a mais 267 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Gravura em aquarela representando trabalhadores em uma fábrica na Inglaterra, no século XIX, utilizando máquinas de tear a vapor, 1835. Durante o século XIX e início do século XX, os motores a vapor foram utilizados nos automóveis. Ainda hoje existem máquinas a vapor, por exemplo, em turbinas de certos tipos de usinas elétricas, como as termelétricas e as termonucleares. Novas tecnologias e possíveis impactos na sociedade e no meio ambiente Quais foram os impactos do desenvolvimento das máquinas térmicas na vida das pessoas? Converse com os colegas sobre o assunto. As máquinas térmicas proporcionaram vários benefícios econômicos, sociais e culturais para os seres humanos, pois foram fundamentais para melhorar os meios de locomoção, aumentar a produção das indústrias e gerar energia elétrica, por exemplo. Além disso, as máquinas térmicas desencadearam diversas mudanças na maneira como os trabalhos eram organizados e executados. Até o final do século XVII, por exemplo, a maior parte dos produtos era fabricada por artesãos. As inovações tecnológicas, entre elas o desenvolvimento das máquinas térmicas, contribuíram para substituir a força humana e a de outros animais por máquinas a vapor em diversas atividades. A indústria têxtil foi um segmento que sofreu diversas modificações resultantes do desenvolvimento de novas tecnologias, aprimorando as máquinas utilizadas a fim de aumentar seu rendimento e precisão na produção. Consequentemente, necessitava-se de menos trabalhadores e os produtos eram confeccionados com mais qualidade e rapidez. Questão 19. EVERETT HISTORICAL/SHUTTERSTOCK – COLEÇÃO PARTICULAR Questão 19. Resposta: Os alunos podem mencionar que um dos pontos positivos foi construir máquinas capazes de produzir objetos em larga escala, colaborando para a Revolução Industrial. No entanto, o ponto negativo corresponde ao impacto no meio ambiente, desde o aumento da extração de matéria-prima até a poluição causada pela emissão de gases na atmosfera. 267 • Se os alunos tiverem dificuldade para responder à questão 19, peça a eles que retomem os exemplos de máquinas térmicas mencionadas na página anterior. Depois, questione se a utilização dessas máquinas permite obter benefícios e quais vantagens trazem para a sociedade. • Explique aos alunos que o desenvolvimento de novas tecnologias para suprir as necessidades da sociedade trouxe inúmeros benefícios para o bem-estar e a qualidade de vida das pessoas. No entanto, a automação de processos de produção causou a substituição quase integral da mão de obra humana. Por conta disso, o mercado de trabalho exige cada vez mais qualificação de seus empregados, em que essas pessoas devem dominar o funcionamento das máquinas, para que seja possível a manutenção ou a operação, garantindo mais controle de qualidade do produto final. 268 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Com o uso da energia elétrica, as indústrias aumentaram sua produtividade, dando início à produção em larga escala. O mesmo aconteceu na indústria têxtil que, embalada pelas novas tecnologias de automação, criou novos meios de produção, exigindo menor quantidade de trabalhadores e produzindo uma variedade de tecidos com diferentes matérias-primas. O desenvolvimento da indústria têxtil não contribuiu apenas para alterar o modo de produção, mas também o modo de consumo das pessoas. A sua relevância econômica expandiu as maneiras de explorar os recursos naturais, além disso, criou a própria indústria da moda. Pessoa operando máquina em indústria têxtil automatizada, em Jiangxi, China, em 2022. Trabalhadores em linha de produção de indústria de automóveis, no município de Betim, MG, em 2020. PEDRO VILELA/GETTY IMAGES HUMPHERY/SHUTTERSTOCK Em outros ramos, como na indústria alimentícia e automobilística, também houve grandes avanços tecnológicos, como as novas técnicas e os novos materiais na produção de determinados itens. Por exemplo, a tecnologia automotiva corresponde a um conjunto de fatores responsáveis pelos grandes avanços da área. Atualmente, os automóveis contam com uma série de atributos importantes, tanto para as pessoas que os utilizam como para o meio ambiente. Para que toda a tecnologia automotiva fosse possível, o avanço na própria produção do automóvel contribuiu para desenvolver novas peças, novos processos, novos materiais e novas máquinas industriais. 268 Trabalhar o conteúdo sobre os impactos sociais causados pelo desenvolvimento de novas tecnologias permite a aplicação da metodologia ativa quick writing. Para isso, confira orientações a respeito dessa estratégia no tópico Metodologias e estratégias ativas, nas orientações gerais deste manual. Enquanto o conteúdo é trabalhado, solicite aos alunos que o ouçam com muita atenção. Depois, entregue uma folha de papel sulfite a cada um e peça-lhes que escrevam o que compreenderam sobre as vantagens que o desenvolvimento de novas tecnologias traz para a sociedade, bem como seus impactos no estilo de vida e na comodidade das pessoas. Após a realização da escrita, organize a turma formando um círculo e proponha um debate sobre as colocações de cada aluno. Tenha atenção para que todos participem e exponham seus argumentos sobre o assunto. Por fim, fixe as folhas de papel sulfite no mural da sala de aula, a fim de que a turma observe quais foram os argumentos desenvolvidos e defendidos pelos demais colegas. Metodologias ativas 269 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Trânsito congestionado na cidade de São Paulo, SP, em 2019. Usina termelétrica no município de Valparaíso, SP, em 2014. O desenvolvimento tecnológico não impacta apenas a sociedade como também o meio ambiente. Desde a Revolução Industrial até a sociedade atual, foi necessária grande quantidade de energia para executar as diversas atividades envolvidas na produção industrial. Muitas vezes, essa energia é obtida por meio da queima de combustíveis, principalmente de petróleo, de carvão mineral, de gás natural ou de lenha. Esses combustíveis são obtidos diretamente da natureza, causando prejuízos ambientais durante sua extração, como a contaminação do solo e das fontes de água. Além disso, muitos desses combustíveis, como o petróleo e o carvão mineral, não são renováveis, correndo o risco de serem esgotados no ambiente. Durante o processo de funcionamento, as máquinas térmicas liberam gases poluentes na atmosfera, que prejudicam a saúde dos seres vivos, intensificam o efeito estufa da Terra, além de causarem as chuvas ácidas. O aumento da produção e a facilidade de distribuir bens materiais estão diretamente relacionados ao consumo exagerado, o que resulta no aumento da produção de resíduos que, muitas vezes, são descartados no meio ambiente de forma incorreta. Confira a seguir algumas dessas máquinas térmicas e seus prejuízos ao ambiente. Os automóveis movidos a gasolina e diesel são exemplos de máquinas térmicas usadas diariamente. Eles lançam grandes quantidades de gases poluentes no ar atmosférico. As usinas termelétricas geram parte da energia elétrica no Brasil. Elas possuem máquinas térmicas que envolvem a queima de combustíveis fósseis, como o carvão, que liberam grandes quantidades de gases poluentes na atmosfera. Ao evitar o desperdício de energia elétrica, contribuímos para diminuir os prejuízos causados pela queima de combustíveis nas termelétricas. Explique como isso é possível. Questão 20. PAULO FRIDMAN/PULSAR IMAGENS FAGNER MARTINS/SHUTTERSTOCK Questão 20. Resposta: Ao evitar o desperdício de energia elétrica, diminui-se a demanda pela sua geração, reduzindo a necessidade de utilizar as usinas termelétricas, por exemplo. Consequentemente, reduz-se a emissão de gases poluentes e também a extração de combustíveis fósseis no ambiente. 269

Flashcards: e magnetismo 9 CAPÍTULO CHINE NOUVELLE/SIPA/SHUTTERSTOCK Ao longo do tempo, o ser humano desenvolveu várias tecnologias que facilitaram suas tarefas diárias, como a criação de lâmpadas, que iluminam ambientes, e de aparelhos elétricos e de transporte, como o trem Maglev. A criação desses e de outros objetos foi possível por meio do conhecimento acerca dos fenômenos naturais associados à eletricidade e ao magnetismo, bem como suas relações. O interesse da humanidade pelos fenômenos elétricos e magnéticos ocorre desde a Antiguidade, quando foram estudados, por exemplo, pelo f ilósofo grego Tales de Mileto (aproximadamente 624 a.C.-aproximadamente 556 a.C.). Leia a seguir algumas observações feitas por ele. Trem Maglev em Qingdao, China, em 2021. Imagem de Tales de Mileto, publicada em 1825 no dicionário Histórico de Crabbes. • Em relação à eletricidade, Tales de Mileto observou que, ao esfregar um pedaço de âmbar no pelo de alguns animais, ele adquiria a propriedade de atrair pequenos corpos, como a palha. • Já em relação ao magnetismo, Tales observou que pequenas rochas eram capazes de atrair materiais de ferro (Fe ) . Observações como essas feitas por Tales de Mileto e por vários pesquisadores ao longo dos anos são a base para a compreensão da eletricidade e do magnetismo, que vamos estudar com mais detalhes neste capítulo. Glossário DESIGN PICS INC/SHUTTERSTOCK – COLEÇÃO PARTICULAR Questão 1. Resposta nas orientações ao professor. Questão 2. Resposta nas orientações ao professor. Professor, professora: Os símbolos dos elementos químicos e as fórmulas químicas das substâncias serão apresentadas na primeira ocorrência, por capítulo. 212 • Conhecer e identificar os tipos de energia. • Entender o que são fontes de energia. • Diferenciar fontes de energia renovável e de energia não renovável. • Diferenciar eletrostática e eletrodinâmica. • Compreender o comportamento das cargas elétricas. • Conhecer como os corpos podem ser eletrizados. • Distinguir materiais condutores e isolantes elétricos. • Compreender os circuitos elétricos e seus componentes. • Compreender o conceito de corrente elétrica. • Distinguir corrente contínua de corrente alternada. • Conhecer os efeitos causados pela passagem de corrente elétrica por um condutor. • Conhecer conceitos e fenômenos relacionados ao magnetismo e ao eletromagnetismo. • Conhecer as propriedades dos ímãs. • Conhecer o conceito de campo magnético. • Compreender o magnetismo terrestre e o funcionamento da bússola. • Diferenciar ímãs naturais, artificiais e eletroímãs. Objetivos do capítulo Os conteúdos abordados neste capítulo são relevantes para que os alunos desenvolvam seus conhecimentos por meio dos conceitos de eletricidade e magnetismo, classificando as fontes de energia como renováveis e não renováveis, construindo circuitos elétricos e identificandoos em circuitos residenciais, além de conhecer e avaliar os diferentes tipos de usinas geradoras de energia elétrica, desenvolvendo as habilidades EF08CI01, EF08CI02 e EF08CI06. Justificativas • Caso os alunos apresentem dificuldade para responder às questões 1 e 2, leve para a sala de aula algumas lanternas e ímãs, deixando que interajam com esses objetos. Em seguida, perguntelhes o que faz os ímãs se atraírem e se repelirem e o que faz a lanterna funcionar. Respostas Questão 1. Resposta pessoal. É possível que os alunos respondam que a principal vantagem obtida pelos trens de levitação magnética é a redução das forças de resistência, como a de atrito entre as rodas e o trilho, exercida nos trens comuns. Assim, os trens Maglev conseguem atingir altas velocidades por meio de considerável economia de energia. Questão 2. Resposta pessoal. Esperase que eles relacionem as forças de atração e de repulsão entre ímãs à levitação necessária ao movimento dos trens Maglev. Eles podem citar exemplos como a atração ou repulsão entre dois ímãs permanentes, entre eletroímãs ou a interação entre ímãs e a agulha de uma bússola. 213 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. BOONLERT SAIKRAJANG/ SHUTTERSTOCK Ventilador em funcionamento. JACEK CHABRASZEWSKI/JOA SOUZA/SHUTTERSTOCK SHUTTERSTOCK Tipos de energia Antes de iniciarmos o estudo sobre a eletricidade, é necessário primeiro compreendermos o que é energia, bem como os tipos de energia existentes. A energia é uma grandeza física que está envolvida nos processos em que um corpo realiza trabalho e pode se manifestar de diferentes formas, como mecânica, térmica e elétrica. A energia pode ser transformada de uma forma para outra, transferida de um corpo para outro e conservada. Diferentes tipos de energia estão presentes em situações do nosso cotidiano. Por exemplo, os alimentos são formados por várias moléculas que estão ligadas umas às outras. Nessas ligações moleculares, há energia química armazenada. Quando ingerimos os alimentos, a energia química armazenada neles é transformada em outros tipos de energia. Assim, quando realizamos alguma atividade, como andar de bicicleta, a energia química, obtida dos alimentos em nosso organismo, é transformada em energia de movimento, a chamada energia mecânica. Pessoas andando de bicicleta. Painéis fotovoltaicos para geração de energia solar no telhado de uma escola pública no município de Salvador, BA, em 2022. Em aparelhos elétricos, como ventiladores e liquidificadores, a energia elétrica é transformada em energia mecânica, gerando a rotação das hélices, e também em energia térmica. Os painéis fotovoltaicos são estruturas capazes de transformar parte da energia luminosa dos raios solares em energia elétrica, utilizada no funcionamento de aparelhos elétricos em residências, por exemplo. Trabalho: grandeza escalar relacionada com a transferência de energia de um corpo para outro. Glossário Imagens não proporcionais entre si. 213 • Os conteúdos deste tópico permitem o desenvolvimento da habilidade EF08CI01, pois os alunos são incentivados a reconhecer diferentes tipos de energia utilizados no cotidiano. Essa abordagem também permite desenvolver a Competência específica de Ciências da Natureza 2, pois eles compreenderão conceitos fundamentais das Ciências de modo a argumentar no debate de aplicações tecnológicas, por exemplo. • Comente com os alunos que, ao andar de bicicleta, também ocorre a transformação de energia mecânica em energia térmica, a qual está relacionada à temperatura. Essa transformação ocorre por causa do atrito entre algumas das peças que compõem a bicicleta. • Diga aos alunos que em aparelhos elétricos, como liquidificadores ou ventiladores, a energia elétrica é transformada em energia que pode ser percebida pelo movimento de rotação das lâminas e hélices desses aparelhos, respectivamente, e outros tipos de energia, como térmica e sonora. • Ao abordar os painéis solares fotovoltaicos, comente que são uma alternativa para a geração de energia elétrica sustentável, pois utilizam uma fonte de energia renovável, a luz solar. Nesses painéis, a luz solar desloca elétrons de uma placa feita com material semicondutor, fazendo com que parte da energia luminosa proveniente do Sol seja transformada diretamente em energia elétrica. • Comente também as transformações de energia em outros equipamentos. > Nas lâmpadas elétricas, a energia elétrica é convertida em energia luminosa e energia térmica. Essa transformação pode ocorrer nos filamentos metálicos, por meio de descarga em gases ou LEDs (Light Emitting Diode), entre outras maneiras. > Nos altofalantes dos aparelhos de som, a energia elétrica é transformada em energia sonora e energia térmica. No entanto, nos microfones ocorre o contrário, a energia sonora é convertida em sinais elétricos que são transmitidos para um sistema amplificador e, depois, para um altofalante. motor de combustão motor elétrico 214 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Fontes de energia A foto a seguir mostra um carro híbrido, o qual funciona com a combinação de um motor elétrico e um motor de combustão. Analise a imagem. Glossário Quais são os tipos de energia que os motores de um carro híbrido utilizam em seu funcionamento? Em sua opinião, quais são as fontes de energia que proporcionam o funcionamento de um carro híbrido? Questão 3. Questão 4. Carro híbrido em Hong Kong, China, em 2021. Plataforma de exploração de petróleo na baía de Guanabara, no município do Rio de Janeiro, RJ, em 2021. Como você pode verificar na foto, o carro híbrido utiliza um motor elétrico e um motor de combustão. A energia elétrica fornecida para o funcionamento do motor elétrico desse carro é obtida por meio das reações químicas que acontecem no interior de uma bateria elétrica. Já o motor de combustão utiliza combustível, como a gasolina ou o etanol, para funcionar. Os recursos com os quais conseguimos gerar algum tipo de energia são chamados fontes de energia. Elas podem ser classificadas em renováveis e não renováveis. Vamos estudar cada uma delas a seguir. As fontes de energia não renováveis são aquelas que se regeneram ao longo de milhões de anos em um ritmo bem menor do que são utilizadas e, por isso, podem se esgotar no ambiente. O petróleo, o carvão mineral, o gás natural e o urânio (U ) são exemplos de fontes não renováveis de energia. Os recursos não renováveis são utilizados diariamente, por exemplo, para gerar energia para o funcionamento de máquinas, em indústrias, e para meios de transporte, como automóveis e aviões. Glossário TEDDY LEUNG/SHUTTERSTOCK RENATO P MEIRELES/SHUTTERSTOCK Questão 3. Resposta: O motor elétrico utiliza energia elétrica, e o motor de combustão utiliza energia química. Questão 4. Resposta pessoal. Espera-se que os alunos respondam que o carro híbrido utiliza a energia elétrica proveniente de bateria para o funcionamento do motor elétrico e a energia química proveniente de combustíveis, como a gasolina e o etanol, para o funcionamento do motor de combustão. 214 • Caso os alunos apresentem dificuldade para responder às questões 3 e 4, perguntelhes qual é a importância para o meio ambiente do uso de carros híbridos. Isso possibilita avaliar aplicações e implicações socioambientais da ciência e de suas tecnologias, como destacado na Competência específica de Ciências da Natureza 4. • Aproveite o recurso para trabalhar com os alunos a vantagem do uso de carros híbridos para a redução do uso de combustíveis fósseis. • Atualmente, temse buscado alternativas para reduzir a utilização dos combustíveis fósseis. Uma delas é o desenvolvimento de carros híbridos, que funcionam com a combinação de um motor elétrico e um motor de combustão. Alguns carros híbridos já estão disponíveis no Brasil, mas, por se tratar de uma tecnologia em desenvolvimento, os preços ainda são muito elevados em nosso país. • Os conteúdos abordados no tópico Fontes de energia permitem desenvolver a habilidade EF08CI01, pois são assuntos em que os alunos podem reconhecer as fontes de energia renováveis e não renováveis e identificar aquela que chega em sua residência. • Comente com os alunos que os veículos a gasolina, diesel ou gás natural fazem uso de energia não renovável para realizar movimento. Além disso, a queima desses combustíveis causa danos ao ambiente, como a poluição do ar. 215 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. As fontes de energia renováveis são aquelas que têm a capacidade de se renovar naturalmente no ambiente a um ritmo capaz de suprir o de sua utilização, evitando que se esgotem. Vamos conhecer a seguir alguns exemplos de fontes renováveis de energia. A água é um recurso renovável utilizado pelas usinas hidrelétricas para gerar energia elétrica. Nessas usinas, a energia mecânica do movimento da água é transformada em energia elétrica, que será conduzida até as cidades e suas residências. Vista aérea da usina hidrelétrica de Itaipu, no município de Foz do Iguaçu, PR, em 2021. Vista aérea da usina geotérmica Kamojang em Java, Indonésia, em 2018. Estrutura de usina maremotriz no município de São Gonçalo do Amarante, CE, em 2012. A água dos oceanos também é uma fonte de energia renovável. O movimento de subida e de descida do nível de água do mar gera energia mecânica, que é transformada em energia elétrica pelas usinas chamadas maremotrizes. Outras fontes renováveis de energia são o calor e o v apor d e água provenientes do interior da Terra. Nas usinas geotérmicas, parte da energia geotérmica é transformada em energia elétrica. Geralmente, essas usinas são instaladas em locais que apresentam atividades vulcânicas. JOSE LUIS STEPHENS/AKHMAD DODY FIRMANSYAH/SHUTTERSTOCK RENATA MELLO/PULSAR IMAGENS ALAMY/FOTOARENA Professor, professora: As usinas hidrelétricas, eólicas, solares, termoelétricas e termonucleares serão abordadas com mais detalhes ainda nesta unidade. Professor, professora: Ao abordar as usinas maremotrizes, explique aos alunos que a subida e a descida do nível de água do mar, a chamada maré, ocorre em razão da atração gravitacional mútua entre a Lua e a Terra. 215 • Comente com os alunos que o tipo de energia elétrica mais utilizado no Brasil é o produzido em usinas hidrelétricas. Expliquelhes que, nessas usinas, a energia elétrica é gerada por meio da transformação da energia mecânica de movimento da água. Depois, sugira a eles que conversem sobre os principais impactos ao meio ambiente causados pelos distintos tipos de usina elétrica existentes no Brasil, relacionandoos à importância de economizarmos tal recurso. Essa abordagem possibilita que eles discutam e avaliem as usinas de geração de energia elétrica com base nos impactos socioambientais que elas podem provocar, desenvolvendo a habilidade EF08CI06. • Além de possibilitar o desenvolvimento da Competência geral 7, argumentando com base em fatos e promovendo a consciência socioambiental e o consumo responsável, o debate possibilita aos alunos exercitar o diálogo, a resolução de conflitos e a cooperação, que consiste na Competência geral 9. Atividade a mais • A energia das marés é uma das formas mais limpas de energia, pois não há emissão de gases na atmosfera. Entretanto, a construção desse tipo de usina depende diretamente das condições geográficas de seu local de instalação, devido ao fato de o desnível necessário entre as marés ser maior do que 7 metros. Além disso, a construção desse tipo de barragem demanda alto investimento para pouca eficiência. • Comente com os alunos que nas usinas geotérmicas podese utilizar o calor proveniente do interior da Terra para gerar vapor e girar as turbinas ligadas aos geradores elétricos. • Diga aos alunos que, apesar de as usinas geotérmicas apresentarem grandes vantagens, a exemplo do baixo custo para a geração de energia elétrica, elas também têm algumas desvantagens, como o alto custo de construção, os locais específicos para seu funcionamento e o aumento da temperatura do ambiente local, devido à grande quantidade de calor que não é utilizada. reservatório térmico placa coletora 216 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. A luz solar também é um recurso renovável. Como estudamos, a energia proveniente do Sol pode ser utilizada para a geração de energia elétrica por meio dos painéis fotovoltaicos. Além desse uso, a energia proveniente da luz solar também pode ser transformada em energia térmica, em aquecedores solares de água. Nesse tipo de aquecedor, a luz solar, ao atingir as placas coletoras, aquece a água presente no interior de tubulações. A água aquecida é encaminhada por meio dessas tubulações até o reservatório térmico, no qual é armazenada. Nas residências, o aquecedor fornece água quente para os chuveiros e piscinas, por exemplo. Aquecedor solar no telhado de uma residência, em Castelo Branco, Portugal, em 2022. O vento é um recurso renovável utilizado pelas usinas eólicas para gerar energia elétrica. Nessas usinas, a energia mecânica do movimento das hélices de turbinas pelo vento é transformada em energia elétrica. Vista aérea de parque eólico no município de Palmas, TO, em 2022. Outro exemplo de fonte renovável é a matéria orgânica de origem animal e vegetal, a chamada biomassa. Nos biodigestores, a decomposição da biomassa produz o biogás. A combustão deste recurso nas usinas elétricas, permite transformar a energia química do biogás em energia elétrica. Vista aérea de biodigestor em propriedade rural, no município de Carambeí, PR, em 2021. SOCIAL ERNESTO REGHRAN/PULSAR IMAGENS ZIG KOCH/PULSAR IMAGENS TRUANT/SHUTTERSTOCK 216 • Caso julgue necessário, comente com os alunos que as usinas solares podem ser fotovoltaicas ou térmicas. Nas usinas solares fotovoltaicas, a luz do Sol é transformada diretamente em energia elétrica. Já nas usinas solares térmicas, utilizase o calor proveniente do Sol para gerar vapor e movimentar as turbinas do gerador elétrico. • Comente com os alunos que as usinas de biomassa são vantajosas devido ao fato de apresentarem baixo risco ambiental e pouca geração de poluentes. No entanto, elas têm baixa eficiência, pois necessitam de grande quantidade de matériaprima para gerar uma quantidade razoável de energia elétrica. • Sugira que os alunos escolham uma fonte de energia renovável ou não renovável e façam uma pesquisa com o intuito de conhecer mais sobre cada uma dessas energias. Peçalhes que destaquem as vantagens e desvantagens do uso de cada fonte de energia. • Se julgar conveniente, reúna os alunos em grupos de três integrantes e peça a cada um que escolha uma das fontes de energia. Verifique a possibilidade de que todas as fontes de energia estudadas sejam pesquisadas. Promova um compartilhamento das informações encontradas por meio da organização de um seminário em que todos possam dialogar e debater. Isso possibilita aos alunos argumentar baseandose em fatos e informações por eles coletados, promovendo o que apregoa a Competência geral 7. Atividade a mais

Energia: Eletricidade e Magnetismo

Flashcards: Indicadores de saúde e políticas públicas 7 CAPÍTULO O acesso a informações confiáveis a respeito da saúde da população é essencial para orientar decisões e ações dos governantes nesse setor. Nesse sentido e visando quantificar e avaliar a real situação da saúde da população brasileira e dos serviços de saúde prestados, ao longo do tempo foram desenvolvidos diversos indicadores de saúde. De modo geral, eles resumem dados e informações que são relevantes para conhecer o estado da saúde da população e a efetividade dos serviços prestados. Eles são considerados essenciais para nortear ações do Sistema Único de Saúde (SUS), pois evidenciam a situação da população geral ou de determinada região e contribuem para os ajustes de prioridades, destinação de recursos e criação de novas políticas públicas relacionadas à saúde. A seguir, vamos conhecer alguns desses indicadores. Taxa de mortalidade Indica o número de óbitos a cada mil habitantes. A taxa de mortalidade da população brasileira em 2021 foi de 6,61, ou seja, aproximadamente sete mortes a cada mil habitantes. Fonte de pesquisa: PROJEÇÃO da população do Brasil e das Unidades da Federação. IBGE. Disponível em: https://www.ibge.gov.br/apps/populacao/ projecao/. Acesso em: 27 maio 2022. Taxa de natalidade Indica o número de indivíduos nascidos vivos a cada mil habitantes. A taxa de natalidade da população brasileira em 2021 foi de 13,79, ou seja, nasceram aproximadamente 14 pessoas a cada mil habitantes. Fonte de pesquisa: PROJEÇÃO da população do Brasil e das Unidades da Federação. IBGE. Disponível em: https://www.ibge.gov.br/apps/populacao/ projecao/. Acesso em: 25 maio 2022. 222 • Conhecer alguns indicadores de saúde. • Reconhecer a importância de Políticas Públicas para a manutenção da saúde da população. • Conhecer dados relacionados à saúde no Brasil. • Identificar medidas de saúde pública para a prevenção de doenças transmissíveis. • Reconhecer a importância da vacinação. • Refletir sobre medidas de saúde pública para a prevenção de doenças não transmissíveis. • Conhecer algumas tecnologias relacionadas à saúde. • Reconhecer a importância do Sistema Único de Saúde. Os conteúdos abordados neste capítulo são relevantes para que os alunos percebam a importância da implementação de políticas públicas de saúde com base em indicadores de saúde. Além disso, os alunos conhecerão a importância da vacinação, de políticas para a prevenção de doenças não transmissíveis e da tecnologia para promover a saúde individual e coletiva. Esses conteúdos permitem o desenvolvimento das habilidades EF07CI09, EF07CI10 e EF07CI11 e contribuem para o desenvolvimento da Competência específica de Ciências da Natureza 4 da BNCC, pois avalia as aplicações de políticas socioambientais, como as voltadas para a saúde e o ambiente. • Enfatize para os alunos a importância da coleta de dados referente à mortalidade, natalidade e mortalidade por doenças transmissíveis e ao acesso a equipes de Atenção Básica à Saúde, para que seja possível identificar as necessidades e as vulnerabilidades da população, pois, a partir desses dados, pode-se implantar políticas públicas, campanhas de prevenção ou imunização, destinar recursos financeiros e humanos para regiões afetadas, entre outros procedimentos. Justificativas Objetivos do capítulo Comente também que, além da coleta de dados, é importante a transparência na análise e na divulgação deles. Dados incorretos ou analisados de maneira errada podem levar a população a assumir comportamentos de risco, prejudicando a própria saúde e a saúde coletiva. Essa abordagem permite o trabalho com o tema contemporâneo transversal Saúde e o desenvolvimento das Competências gerais 7 e 8 e da Competência específica de Ciências da Natureza 5 e 6, pois incentiva os alunos a utilizar diferentes linguagens e tecnologias para obter informações e argumentar, de acordo com dados de fontes confiáveis, a respeito de cuidados com a saúde individual e coletiva. 223 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Taxa de mortalidade por doenças transmissíveis Indica o número de mortes por doenças transmissíveis a cada 100 mil habitantes. Considerando as regiões brasileiras, em 2011, essa taxa foi: Norte: 40,1; Nordeste: 45,5; Sudeste: 71,4; Sul: 55; Centro-Oeste: 50. Fonte de pesquisa: INDICADORES de mortalidade. Datasus. Disponível em: http://tabnet.datasus.gov.br/cgi/tabcgi.exe?idb2012/c17.def. Acesso em: 26 maio 2022. Cobertura estimada da população pelas equipes de Atenção Básica à saúde Quanto maior for esse indicador, melhores são a oferta e as ações de serviço básico disponíveis à população. Em 2021, a porcentagem da população atendida, por região brasileira: Norte: 73,62% ; Nordeste: 87,10% ; Sudeste: 69,90% ; Sul: 79,53% ; Centro-Oeste: 72,96% . Fonte de pesquisa: COBERTURA da Atenção Básica. e-Gestor – Atenção básica, 2021. Disponível em: https://egestorab.saude.gov.br/paginas/acessoPublico/relatorios/ relHistoricoCoberturaAB.xhtml. Acesso em: 25 maio 2022. Qual era a taxa de mortalidade por doenças transmissíveis na região em que você reside no ano de 2011? E a cobertura estimada da população pelas equipes de Atenção Básica à saúde nessa região em 2021? As taxas de disponibilidade de água tratada, de tratamento de esgoto e de coleta de resíduos sólidos, entre muitas outras, também são utilizadas como indicadores de saúde da população. As Políticas Públicas e a saúde da população Para iniciarmos nossa conversa, responda à questão a seguir. Explique com suas palavras o que você entende por Políticas Públicas. Como mencionado anteriormente, a análise dos indicadores de saúde possibilita que o governo e as autoridades responsáveis tenham uma visão da real situação de determinada comunidade ou da população de modo geral, identificando um problema ou ponto de atenção, por exemplo. Com base no problema identificado, é possível traçar um objetivo. Na sequência, são propostas medidas e ações para se alcançar esse objetivo. Por fim, coloca-se em prática o que foi planejado. Questão 1. Questão 2. Questão 1. Resposta pessoal. Esta resposta depende da região em que o aluno reside. Questão 2. Resposta pessoal. O objetivo desta questão é levantar os conhecimentos prévios dos alunos a respeito do tema, levando-os a refletir sobre ele. 223 • Ao solicitar aos alunos que identifiquem dados referentes à região em que vivem, a questão 1 permite o trabalho com a leitura inferencial. Questione-os em que região do Brasil fica a cidade na qual eles vivem, para verificar corretamente os dados referentes a ela. Pergunte também qual é a diferença entre os dados mostrados das taxas de mortalidade por doenças transmissíveis e da cobertura estimada da população pelas equipes de Atenção Básica à Saúde. Espera-se que eles percebam que, no primeiro caso, os dados expõem números a cada 100 mil habitantes e, no segundo, os valores aparecem em porcentagem. • Ao trabalhar os dados das páginas 222 e 223, pesquise, com os alunos, se há dados mais recentes para os indicadores evidenciados. • A temática trabalhada nesta página permite exercitar a habilidade EF07CI09 da BNCC, pois incentiva os alunos a interpretar as condições de saúde da população brasileira, analisando alguns indicadores de saúde. Além disso, também contribui para o desenvolvimento da Competência específica de Ciências da Natureza 4 da BNCC, pois avalia as aplicações de políticas socioambientais, como as voltadas para a saúde e o ambiente. A questão 2 permite o trabalho com a metodologia ativa think-pair-share. Para isso, leia as orientações a respeito dessa estratégia no tópico Metodologias e estratégias ativas, nas orientações gerais deste manual. Permita que eles troquem ideias em duplas, anotando no caderno algumas das conclusões. Em seguida, as duplas devem conversar com os colegas da sala de aula, de modo a compartilhar suas conclusões e ouvir as outras duplas. Essa atividade permite resgatar os conhecimentos prévios dos alunos acerca desse assunto, servindo de base para a abordagem dos conteúdos do tópico. Metodologias ativas 224 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Assim, as Políticas Públicas podem ser entendidas como o conjunto de ações e medidas governamentais que visam, por exemplo, o bem-estar da sociedade. A seguir, vamos estudar algumas ações públicas que ajudam na prevenção de doenças. Medidas de saúde pública para a prevenção de doenças transmissíveis Leia o trecho de reportagem a seguir. RN decreta situação de emergência por causa do aumento de casos de dengue, zika e chikungunya […] A Sesap reforça a necessidade de ampliação dos cuidados com a proliferação do Aedes aegypti, como manter os quintais livres de possíveis criadouros do mosquito, limpar vasilhas e reservatórios de água de seus animais, não colocar lixo em terrenos baldios, manter caixas dʼágua sempre tampadas e cuidar de qualquer local que possa acumular água parada. Além dos cuidados, é importante receber a visita do agente de endemias e esclarecer possíveis dúvidas. RN DECRETA situação de emergência por causa do aumento de casos de dengue, zika e chikungunya. G1, 20 maio 2022. Disponível em: https://g1.globo.com/rn/rio-grande-do-norte/ noticia/2022/05/20/rn-decreta-situacao-de-emergencia-por-causado- aumento-de-casos-de-dengue-zika-e-chikungunya.ghtml. Acesso em: 25 maio 2022. Identifique no trecho de reportagem as medidas que auxiliam no controle da dengue, zika e chikungunya. As ações de controle de doenças transmissíveis envolvem tanto medidas individuais quanto coletivas. Uma das principais formas de prevenção é a conscientização da população a respeito das doenças, dos modos de transmissão, dos sintomas e do meio de prevenção. Nesse sentido, as campanhas se tornam uma importante medida pública. Anualmente, diversas campanhas de prevenção de doenças são lançadas pelos governos, como aquelas de prevenção da dengue, da zika e da chikungunya. Questão 3. Glossário Questão 3. Resposta: Espera- -se que os alunos citem os cuidados a serem tomados para evitar a proliferação do Aedes aegypti e mencionem que, em caso de visita dos agentes de combate a endemias, deve haver diálogo para o esclarecimento de possíveis dúvidas. Professor, professora: Ao trabalhar o trecho de reportagem, comente com os alunos que Sesap é a sigla para Secretaria Estadual de Saúde Pública. 224 • Se julgar interessante, comente que a responsabilidade em determinar quando uma doença se torna uma pandemia é da Organização Mundial de Saúde (OMS). • Epidemia e pandemia são termos que indicam a proliferação de uma doença transmissível. Uma pandemia acontece quando um agente infeccioso é disseminado rapidamente em vários países ou continentes e a doença ocorre em nível mundial. Um exemplo é a COVID-19, definida como pandemia pela Organização Mundial de Saúde (OMS), no início do ano de 2020. Além dela, a gripe espanhola, que se espalhou pelo mundo no início do século XX e matou milhões de pessoas, também é considerada uma pandemia. • Uma epidemia ocorre quando a quantidade de casos de uma mesma doença ultrapassa a incidência normalmente esperada para determinadas regiões, cidades ou estados, mas não ultrapassa os limites do país. Um exemplo é a epidemia de meningite meningocócica que ocorreu no Brasil em 1974, com casos registrados em vários estados do país. • Por sua vez, as endemias são doenças recorrentes em determinadas regiões; não se observa aumento significativo no número de casos da doença. A dengue é um exemplo de doença endêmica no Brasil, que passa por ciclos epidêmicos, nos quais ocorre aumento do número de casos. • Ao abordar a questão 3, aproveite o momento para enfatizar a importância de se adotar medidas para o controle da dengue, zika e chikungunya. Comente que essas doenças são graves, podem levar à morte e que, por isso, devemos ter atitudes para tentar evitar a proliferação do Aedes aegypti e dos vírus transmitidos por ele. • Informe aos alunos que há dois tipos principais de dengue, a clássica e a hemorrágica: > Dengue clássica: os principais sintomas são febre alta, tonturas, manchas avermelhadas na pele, náuseas, vômitos, além de dores no corpo, nos ossos e nas articulações, atrás dos olhos e na cabeça. Em geral, não oferece risco de morte. > Dengue hemorrágica: é a forma mais grave da doença, pois, além dos sintomas da dengue clássica, pode também causar hemorragias, dores abdominais fortes e contínuas e vômito persistente. Caso não seja tratada adequadamente, pode levar à morte. 225 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Dengue, zika e chikungunya são doenças transmitidas pelo vetor Aedes aegypti. Por isso, as campanhas de prevenção dessas doenças visam à conscientização da população e ao controle da proliferação desse vetor. As campanhas podem ser apoiadas e complementadas por outras ações, como a criação de programas de visitação de agentes de saúde nas residências, no caso das doenças transmitidas pelo A. aegypti. Os agentes de saúde visitam as residências a fim de identificar e remover possíveis criadouros do mosquito Aedes aegypti. Isso é feito eliminando-se a água acumulada e os possíveis ovos e larvas depositados no ambiente. Além disso, esses agentes têm o papel de orientar as pessoas das residências sobre as doenças e alguns cuidados para evitar a proliferação do mosquito transmissor. Cartaz de campanha para a prevenção da dengue, zika e da chikungunya, Secretaria Municipal de Saúde de Jataí, em 2022. Obra de instalação de rede de esgoto no município de Taperoá, PB, em 2022. O investimento em saneamento básico pode evitar gastos com saúde e promover melhor qualidade de vida para a população, auxiliando o crescimento social e econômico do país. Assim, desenvolver ações que visem à ampliação da rede de acesso ao saneamento básico é uma medida essencial e de grande importância para a sociedade. Você e seus familiares costumam atentar para o cuidado com possíveis criadouros do mosquito Aedes aegypti? Conte aos colegas. Além da higiene do ambiente, a higiene pessoal e o acesso a saneamento básico também auxiliam na prevenção de doenças transmissíveis. Questão 4. SECRETÁRIA MUNICIPAL DE SAÚDE/LEO CALDAS/PULSAR IMAGENS PREFEITURA DE JATAÍ Questão 4. Resposta pessoal. O objetivo desta questão é que os alunos façam uma autoavaliação de seus hábitos em relação à prevenção das doenças causadas pelo mosquito Aedes aegypti. 225 A questão 4 oportuniza um momento para trabalhar a metodologia ativa sala de aula invertida. Verifique instruções a respeito dessa estratégia no tópico Metodologias e estratégias ativas, nas orientações gerais deste manual. Peça aos alunos que conversem com os pais ou responsáveis sobre cuidados em relação aos criadouros do mosquito Aedes aegypti antes da aula. Eles também podem pesquisar acerca dos cuidados para a prevenção contra a dengue e depois compartilhar as informações que obtiveram com o restante dos colegas durante a abordagem na aula. Permita que eles apresentem os resultados das pesquisas, mediando a interação. • Caso ache conveniente, proponha a elaboração de uma campanha de conscientização referente ao combate à dengue e aos criadouros do mosquito. Para isso, eles podem produzir panfletos e realizar palestras na escola. Essa abordagem permite integração com os componentes curriculares de Arte e de Língua Portuguesa. Os professores desses componentes podem ajudar na produção dos textos da campanha e no projeto dos panfletos. des e componentes de cada um dos diversos serviços de saneamento que propicie à população o acesso a eles em conformidade com suas necessidades e maximize a eficácia das ações e dos resultados; III – abastecimento de água, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo dos resíduos sólidos realizados de forma adequada à saúde pública, à conservação dos recursos naturais e à proteção do meio ambiente; IV – disponibilidade, nas áreas urbanas, de serviços de drenagem e manejo das águas pluviais, tratamento, limpeza e fiscalização preventiva das redes, adequados à saúde pública, à proteção do meio ambiente e à segurança da vida e do patrimônio público e privado; [...] BRASIL. Lei nº 11.445, de 5 de janeiro de 2007. Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2007/lei/ l11445.htm. Acesso em: 14 jul. 2022. • Sobre as diretrizes nacionais para o saneamento básico, leia, a seguir, o texto da Lei Federal nº 11.445, de 5 de janeiro de 2007, alterada pela Lei nº 14.026, de 2020. [...] Art. 2º Os serviços públicos de saneamento básico serão prestados com base nos seguintes princípios fundamentais: I – universalização do acesso e efetiva prestação do serviço; II – integralidade, compreendida como o conjunto de ativida- Metodologias ativas Um texto a mais A B C D E 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Anos 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 Taxa Coeciente de incidência 100 mil 226 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Muitas doenças transmissíveis podem ser prevenidas por meio da vacinação, que também pode atuar na erradicação de doenças, como ocorreu com a poliomielite. A poliomielite, também conhecida como paralisia infantil, é uma virose cuja prevenção é a vacinação. Analise o gráfico a seguir. A poliomielite manifestava alta incidência na população entre as décadas de 1960 e 1980. A partir de 1980 (A), o Brasil passou a adotar estratégias de vacinação contra a poliomielite que se mostraram muito eficientes. Como resultado, ao longo dos anos foi observada uma queda acentuada na incidência da doença (B) e, em 1990, foi registrado o último caso da doença no Brasil (C). Em 1994 (D), o país recebeu um certificado de erradicação da transmissão do vírus causador da poliomielite em território nacional. Em 1995 (E), a poliomielite foi considerada erradicada nas Américas. Considere a seguinte situação: um brasileiro que não tenha sido vacinado contra poliomielite entra em contato com o vírus ao visitar um país em que essa doença ainda não tenha sido erradicada e é contaminado. O que pode acontecer quando ele retornar ao Brasil? Para que o combate a doenças que podem ser prevenidas por meio de vacinação seja efetivo, é necessária a participação de diferentes grupos da sociedade, tanto governantes como cidadãos. Questão 5. Fonte de pesquisa: SÉRIE histórica poliomielite UF e Região 1968 a 1989. Ministério da Saúde, 19 dez. 2021 Disponível em: https://www.gov.br/saude/pt-br/assuntos/saude-de-a-a-z/p/arquivos/serie-historica-poliomieliteuf_ regiao-1968_1989-2.pdf/view. Acesso em: 28 jun. 2022. KEITHY MOSTACHI/ARQUIVO DA EDITORA Coeficiente de incidência de poliomielite no Brasil (1968 – 2021) Questão 5. Resposta: Os alunos podem comentar que, ao retornar ao Brasil, ele pode contaminar outras pessoas que também não tenham sido vacinadas, recirculando o vírus da poliomielite no ambiente. 226 • A análise dos dados do gráfico mostrado na página pode ser auxiliada pelo professor do componente curricular de Matemática. Peça aos alunos que citem em que ano houve a maior taxa de incidência de poliomielite no Brasil e como ela se modificou após o início da vacinação no país. Caso julgue interessante, solicite aos alunos que realizem uma pesquisa referente ao que aconteceu entre os anos de 1984 e 1987 e as atitudes que foram tomadas em relação ao aumento do número de casos de poliomielite no Brasil. Essa abordagem também permite o desenvolvimento da habilidade EF07CI09, pois os alunos devem interpretar informações acerca da incidência de doenças transmissíveis. • Ao abordar a poliomielite, comente com os alunos que essa doença ainda é preocupante. Apesar de o Brasil ser considerado livre dela, essa é uma doença que ainda existe em outros países do mundo, como Paquistão e Afeganistão, e pesquisadores temem que ela possa ser reintroduzida em nosso país por conta das baixas coberturas vacinais atuais e da falta de vigilância. Você pode obter mais informações sobre esse assunto no site indicado a seguir, da fundação Fiocruz. Disponível em: https://portal. fiocruz.br/noticia/com-primeirosurto- no-brasil-registrado-em-1911- poliomielite-ainda-preocupa. Acesso em: 25 maio 2022. • A questão 5 permite o trabalho com a leitura inferencial. Verifique se os alunos concluem que a doença poderia ser reintroduzida no Brasil e questione por que isso poderia acontecer. Os alunos devem perceber que a reintrodução da doença pode ocorrer devido à falta de vacinação, seja por falta de campanhas públicas ou por pessoas que não procuraram se vacinar ou vacinar os filhos. Essa questão também permite o desenvolvimento da habilidade EF07CI10, pois os alunos devem argumentar a respeito da importância da vacinação. 227 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. O Ministério da Saúde tem o compromisso de oferecer gratuitamente aos cidadãos de diferentes idades vacinas que previnem diversas doenças, bem como promover campanhas de vacinação. A população, por sua vez, deve se comprometer a tomar as vacinas recomendadas pelo Ministério da Saúde. Cartaz da Campanha de vacinação contra gripe e sarampo, promovida pelo Ministério da Saúde, em 2022. A falta de adesão da população às campanhas de vacinação possibilita que doenças erradicadas voltem a circular na população, como ocorreu com o sarampo. No Brasil, essa doença foi uma das principais causas da mortalidade infantil na década de 1980. Nos anos seguintes, diversas campanhas foram realizadas, o que possibilitou que o Brasil recebesse, em 2016, o certificado de país livre do sarampo. No entanto, nos anos seguintes, o Brasil teve surtos de sarampo. Isso pode ser resultado da queda da cobertura vacinal contra o sarampo nos últimos anos. A meta nacional de vacinação para a doença é de 95% do público infantil, mas em 2021 apenas 71% das crianças tomaram a primeira dose da vacina e 50% a segunda dose. Converse com um colega sobre o que a população e os governantes devem fazer para que a poliomielite continue erradicada no Brasil. Questão 6. A responsabilidade é uma competência que leva o indivíduo a assumir as consequências de seus atos, sendo que estes podem afetar outras pessoas ao seu redor. Manter o calendário de vacinação atualizado é um ato de responsabilidade e cuidado com a própria saúde e com a saúde dos demais membros da sociedade. ACERVO DO MINISTÉRIO DA SAÚDE/GOVERNO FEDERAL Professor, professora: Ao abordar o tema vacinação, comente com os alunos que, assim como a vacinação pode erradicar doenças, a falta de adesão às vacinas pode possibilitar que essas doenças voltem a circular na população, como é o caso do sarampo. Questão 6. Resposta: Os alunos podem comentar que é necessário que toda a população se comprometa a tomar a vacina contra o vírus da poliomielite. O objetivo desta questão é que os alunos percebam o papel de cada um na manutenção da saúde coletiva. Além disso, espera-se que eles comentem que os governantes devem investir em campanhas de vacinação. 227 • Ao abordar as Campanhas de Vacinação contra gripe e sarampo, promovidas pelo Ministério da Saúde no ano de 2022, comente que essas políticas públicas são importantes para o controle da circulação de doenças. Relembre os alunos de que o Brasil já foi certificado pela Organização Pan-Americana de Saúde (Opas), no ano de 2016, como um país livre do sarampo. No entanto, nos anos seguintes, baixas taxas de adesão às campanhas de vacinação fizeram com que os casos dessa doença voltassem a aumentar e a preocupar os brasileiros. • Enfatize que a vacina não é um tratamento de doenças, mas uma forma de prevenção. Explique que, quando um agente infeccioso invade o organismo, começam a ser produzidos anticorpos, moléculas capazes de neutralizar o microrganismo. Porém, até que a quantidade suficiente de anticorpos seja formada, o microrganismo se multiplica e a doença se desenvolve. A vacina é uma forma de estimular o organismo a produzir esses anticorpos sem ter sido infectado. Dessa forma, quando ocorre a infecção real, o organismo produz anticorpos rapidamente. Em alguns casos, a neutralização é tão rápida que nem sentimos a doença. • Alguns alunos podem comentar sobre “reações” das vacinas. Se eles questionarem, diga que a chamada “reação” à vacina está relacionada aos efeitos do próprio sistema imune atuando contra os agentes da vacina. Ou seja, não se trata da doença em si, já que a pessoa vacinada não está, de fato, infectada. • Aproveite a questão 6 para discutir a competência socioemocional responsabilidade. Enfatize que as Campanhas de Vacinação buscam atingir a maior quantidade de pessoas vacinadas possível, pois isso pode levar à uma condição chamada imunidade coletiva (ou imunidade de rebanho). Comente que a imunidade coletiva é uma proteção comunitária e não individual que é criada quando uma grande porcentagem da população se encontra vacinada, reduzindo a probabilidade de disseminação da doença. Elas promovem a barreira de proteção, especialmente para aqueles que, por algum motivo, não podem ser vacinados. Quando uma pessoa é vacinada, ela atua como barreira, reduzindo ou evitando a transmissão da doença a outra pessoa. Por isso, é importante que todos os indivíduos procurem tomar as vacinas disponíveis, cuidando de si e das outras pessoas de seu convívio. 228 Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Atividades

Olimpíada de Eficiência Energética

Flashcards: ROMA ANTIGA

Roma Antiga: Sociedade e Escravidão

Roma Antiga: Uma Jornada