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Estados de agregação da matéria

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O tema central desta primeira unidade é Mudanças climáticas. Foram selecionadas algumas notícias sobre eventos climáticos, como índice pluviométrico e aquecimento global. A partir disso, foram levantadas algumas questões em relação às informações fornecidas nos textos que são respondidas ao longo de cada capítulo dessa unidade.

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Estados de agregação da matéria

  1. 1. 1 E. E. Arnaldo Barreto Marcos – Professor de Química Turma 1º TA - 1º bimestre do 2º semestre de 2014 Unidade 1 – Mudanças climáticas O tema central desta primeira unidade é Mudanças climáticas. Foram selecionadas algumas notícias sobre eventos climáticos, como índice pluviométrico e aquecimento global. A partir disso, foram levantadas algumas questões em relação às informações fornecidas nos textos que são respondidas ao longo de cada capítulo dessa unidade. Capítulo 1 – Estados de agregação da matéria Neste capítulo serão abordados os três estados físicos da matéria – sólido, líquido e gasoso – e suas possíveis mudanças (fusão, ebulição, solidificação, condensação, sublimação e ressublimação) correlacionadas à variação de temperatura e/ou pressão. Será retomado o ciclo da água com as principais mudanças de estado da matéria que podem estar envolvidas. Objetivos:  Compreender os estados físicos da matéria;  Identificar as mudanças de estado físico;  Relacionar mudanças de estado físico a fenômenos naturais. 1 – Estados de agregação da matéria Você já conhece o tema “estados de agregação da matéria” desde o Ensino Fundamental, além disso esse é um tema que está bastante presente em nosso dia a dia; por exemplo, no contato com a água nos estados sólido (gelo), líquido e vapor. Mas em razão da importância desse assunto para a Química, vamos relembrá-lo.
  2. 2. 2 O esquema a seguir mostra um resumo dos três estados de agregação da matéria e o nome das mudanças de um estado para o outro. A matéria é composta por pequenas partículas e, de acordo com o maior ou menor grau de agregação entre elas, pode ser encontrada em três estados: sólido, líquido e gasoso. O volume, a densidade e a forma de um composto podem variar com a temperatura, sendo assim, os compostos apresentam características de acordo com o estado físico em que se encontram, veja as características de cada um: Estado Sólido: as moléculas da matéria se encontram muito próximas, sendo assim possuem forma fixa, volume fixo e não sofrem compressão. Por exemplo: em um cubo de gelo as moléculas estão muito próximas e não se deslocam. Estado Líquido: as moléculas estão mais afastadas do que no estado sólido e os elementos que se encontram nesse estado possuem forma variada, mas volume constante. Além dessas características, possui facilidade de escoamento e adquirem a forma do recipiente que os contém. Estado Gasoso: a movimentação das moléculas nesse estado é bem maior que no estado líquido ou sólido. Se variarmos a pressão exercida sobre um gás podemos
  3. 3. 3 aumentar ou diminuir o volume dele, sendo assim, pode-se dizer que sofre compressão e expansão facilmente. Os elementos gasosos tomam a forma do recipiente que os contém. Essas características obedecem a fatores como a Força de Coesão (faz com que as moléculas se aproximem umas das outras) e a Força de Repulsão (as moléculas se afastem umas das outras). No estado gasoso a Força de Repulsão predomina, enquanto que no estado sólido é a Força de Coesão. Assim, quando uma substância muda de estado físico sofre alterações nas suas características microscópicas (arranjo das partículas) e macroscópicas (volume, forma), sendo que a composição continua a mesma. A matéria pode apresentar-se em qualquer estado físico, dependendo dos fatores pressão e temperatura. Assim, de modo geral, o aumento de temperatura e a redução de pressão favorecem o estado gasoso, e pode-se dizer que o inverso favorece ao estado sólido. As transformações de estado físico da matéria apresentam denominações características, como se pode ver abaixo: a) FUSÃO: representa a passagem do estado sólido para o estado líquido. A temperatura na qual ocorre recebe o nome de Ponto de Fusão. Por exemplo, o derretimento de um cubo de gelo. b) VAPORIZAÇÃO: representa a passagem do estado líquido para o estado gasoso. A temperatura na qual ocorre recebe o nome de Ponto de Ebulição. Uma vaporização pode ocorrer de três modos distintos: 1. CALEFAÇÃO: passagem do estado líquido para o gasoso de modo muito rápido, quase instantâneo. Por exemplo, gotas de água sendo derramadas em uma chapa metálica aquecida. 2. EBULIÇÃO: passagem do estado líquido para o estado gasoso por meio de aquecimento direto, envolvendo todo o líquido. Por exemplo, o aquecimento da água em uma panela ao fogão.
  4. 4. 4 3. EVAPORAÇÃO: passagem do estado líquido para o estado gasoso que envolve apenas a superfície do líquido. Por exemplo, a secagem de roupas em um varal. c) LIQUEFAÇÃO ou CONDENSAÇÃO: representa a passagem do estado gasoso para o estado líquido. Por exemplo, a umidade externa de um frasco metálico ao ser exposto a uma temperatura relativamente elevada. d) SOLIDIFICAÇÃO: representa a passagem do estado líquido para o estado sólido. Por exemplo, o congelamento da água em uma forma de gelo levada ao refrigerador. e) SUBLIMAÇÃO: representa a passagem do estado sólido para o estado gasoso e a RESSUBLIMAÇÃO o processo inverso, sem passagem pelo estado líquido. Por exemplo, a sublimação do gás carbônico sólido, conhecido por gelo seco, em exposição à temperatura ambiente transforma-se em vapor, e a ressublimação, temos como exemplo, a geada que é formada a partir do vapor presente no ar (passa do estado gasoso direto para o estado sólido, sem passar pelo líquido) devido ao frio intenso, formando cristais de gelo sobre qualquer superfície. 2 - Ciclo da água A água no estado líquido ocupa os oceanos, lagos, rios, açudes etc. De modo contínuo e lentamente, à temperatura ambiente, acontece a evaporação, isto é, a água passa do estado líquido para o gasoso. Quanto maior for a superfície de exposição da água (por exemplo, um oceano ou nas folhas de árvores de uma floresta), maior será o nível de evaporação. Quando o vapor de água entra em contato com as camadas mais frias da atmosfera, a água volta ao estado líquido, isto é, gotículas de água se concentram formando nuvens. Ao se formar nas nuvens um acúmulo de água muito grande, as gotas tornam-se cada vez maiores, e por ação da gravidade a água se precipita, isto é, começa a chover. Em regiões muito frias da atmosfera, a água passa do estado gasoso para o
  5. 5. 5 estado líquido e, rapidamente, para o sólido, formando os granizos (pedacinhos de gelo). Quando as condições atmosféricas provocam a fusão de materiais gasosos constituintes do ar atmosférico na superfície dos cristais de gelo em precipitação, forma-se o floco de neve, que, por isso, tem um aspecto esbranquiçado, e não vítreo como as pedras de granizo. A água da chuva e da neve derretida se infiltra no solo, formando ou renovando os lençóis freáticos. As águas subterrâneas emergem para a superfície da terra, formando as nascentes dos rios. Assim o nível de água dos lagos, açudes, rios etc. é mantido. 3 - Índice Pluviométrico O índice pluviométrico refere-se à quantidade de chuva por metro quadrado em determinado local e em determinado período. O índice é calculado em milímetros. Se dissermos que o índice pluviométrico de um dia, em certo local, foi de 2 mm, significa que, se tivéssemos nesse local uma caixa aberta, com um metro quadrado de base, o nível de água dentro dela teria atingido 2mm de altura naquele dia.
  6. 6. 6 Sabesp da desconto para quem economizar em algumas regiões de SP A Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp) anunciou na manhã deste último sábado (1º de fevereiro de 2014) desconto de 30% na conta de quem economizar água. O objetivo é incentivar a queda no consumo por causa da falta de chuva, que reduziu o nível das represas do sistema Cantareira, responsável pelo abastecimento na região metropolitana de São Paulo. O desconto vale apenas para os consumidores abastecidos por esse sistema. O Cantareira fornece água para casas de mais de 8 milhões de moradores da Zona Norte, do Centro, pequena parte da Zona Leste de São Paulo e 10 municípios da região metropolitana (Franco da Rocha, Francisco Morato, Caieiras, Osasco, Carapicuíba e São Caetano do Sul e parte dos Municípios de Guarulhos, Barueri, Taboão da Serra e Santo André). http://www.ecoeficientes.com.br/desconto-sabesp/ Veja o índice de armazenamento e pluviometria das represas que abastecem a Região Metropolitana de São Paulo. Volume útil até 15/05/2014: 8,2 %. Volume útil + reserva técnica em 27/07/2014: 15,9 %. Com a entrada de 182,5 bilhões de litros de água da reserva técnica do Sistema Cantareira em 16/05/2014, foram acrescidos 18,5% sobre o volume total do sistema (982,07 bilhões de litros). http://www2.sabesp.com.br/mananciais/
  7. 7. 7 4 – Aquecimento global A aceleração do degelo na calota polar da Groenlândia duplicou nos últimos 25 anos O aquecimento global é uma consequência das alterações climáticas ocorridas no planeta. Diversas pesquisas confirmam o aumento da temperatura média global. Conforme cientistas do Painel Intergovernamental em Mudança do Clima (IPCC), da Organização das Nações Unidas (ONU), o século XX foi o mais quente dos últimos cinco, com aumento de temperatura média entre 0,3°C e 0,6°C. Esse aumento pode parecer insignificante, mas é suficiente para modificar todo clima de uma região e afetar profundamente a biodiversidade, desencadeando vários desastres ambientais. Consequências do Aquecimento Global
  8. 8. 8 As causas do aquecimento global são muito pesquisadas. Existe uma parcela da comunidade científica que atribui esse fenômeno como um processo natural, afirmando que o planeta Terra está numa fase de transição natural, um processo longo e dinâmico, saindo da era glacial para a interglacial, sendo o aumento da temperatura consequência desse fenômeno. No entanto, as principais atribuições para o aquecimento global são relacionadas às atividades humanas, que intensificam o efeito de estufa através do aumento na queima de gases de combustíveis fósseis, como petróleo, carvão mineral e gás natural. A queima dessas substâncias produz gases como o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), que retêm o calor proveniente das radiações solares, como se funcionassem como o vidro de uma estufa de plantas, esse processo causa o aumento da temperatura. Outros fatores que contribuem de forma significativa para as alterações climáticas são os desmatamentos e a constante impermeabilização do solo. Efeito de Estufa O degelo é outra consequência do aquecimento global, segundo especialistas, a região do oceano Ártico é a mais afetada. Nos últimos anos, a camada de gelo desse oceano tornou-se 40% mais fina e sua área sofreu redução de aproximadamente 15%. As principais cordilheiras do mundo também estão perdendo massa de gelo e neve. As geleiras dos Alpes recuaram cerca de 40%, e, conforme artigo da revista britânica
  9. 9. 9 Science, a capa de neve que cobre o monte Kilimanjaro, na Tanzânia, pode desaparecer nas próximas décadas. O Degelo provocado pelas Alterações Climáticas Em busca de alternativas para minimizar o aquecimento global, 162 países assinaram o Protocolo de Kyoto em 1997. Conforme o documento, as nações desenvolvidas comprometem-se a reduzir sua emissão de gases que provocam o efeito de estufa, em pelo menos 5% em relação aos níveis de 1990. Essa meta tem que ser cumprida entre os anos de 2008 e 2012. Porém, vários países não fizeram nenhum esforço para que a meta seja atingida, o principal é os Estados Unidos. Atualmente os principais emissores dos gases do efeito de estufa são respectivamente: China, Estados Unidos, Rússia, Índia, Brasil, Japão, Alemanha, Canadá, Reino Unido e Coreia do Sul. Responda as questões a seguir e entregue as folhas ao professor!
  10. 10. 10 E. E. Arnaldo Barreto Nome: __________________________________________________nº _____ 1ºTA Nome: __________________________________________________nº _____ 1ºTA Marcos – Prof. de Química – 1º bim./2º sem. De 2014 – data _____/_____/_____ Atividade em sala de aula (vale de 0 a 10) 1) Cada fase de agregação da matéria é caracterizada por determinado grau de organização das partículas que constituem, relacionado principalmente ao movimento que elas possuem. A esse respeito, julgue os itens a seguir atribuindo (V) quando for verdadeiro ou (F) quando for falso. ( ) Na fase sólida as partículas da matéria não possuem nível de movimento. ( ) O movimento das partículas da matéria aumenta conforme passamos da fase sólida para a fase líquida e, em seguida, para a fase gasosa. ( ) A passagem da fase gasosa para a fase líquida é um processo que aumenta o movimento entre as partículas. ( ) A temperatura é diretamente proporcional ao movimento das partículas da matéria. ( ) Na fase gasosa as partículas da matéria possuem nível de movimento baixo. 2) Como ocorre a chuva? E por que às vezes a água se precipita sob a forma líquida, sob a forma de granizo e outras em flocos de neve? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________. 3) O café solúvel é obtido a partir do café comum dissolvido em água. A solução é congelada e, a seguir, diminui-se bruscamente a pressão. Com isso, a água em estado
  11. 11. 11 sólido para direta e rapidamente para o estado gasoso, sendo eliminada do sistema por sucção. Com a remoção da água do sistema, por esse meio, resta o café em pó e seco. Neste processo foram envolvidas as seguintes mudanças de estado físico: a) solidificação e condensação; b) solidificação e sublimação; c) congelação e condensação; d) congelação e gaseificação; e) solidificação e evaporação. 4) Complete as lacunas: O índice pluviométrico refere-se à quantidade de chuva por metro quadrado em determinado _________ e em determinado _______________. O índice é calculado em milímetros. Se dissermos que o índice pluviométrico de um dia, em certo local, foi de 2 mm, significa que, se tivéssemos nesse local uma caixa aberta, com um metro quadrado de base, o nível de água dentro dela teria atingido _____________ de altura naquele dia. 5) O aquecimento global é, atualmente, a maior preocupação ambiental, sendo um tema responsável por reuniões promovidas pela Organização das Nações Unidas (ONU), buscando acordos entre diferentes países no que se refere a reduzir as causas desse processo e estabelecer soluções para as consequências do aquecimento global. Quais são as principais causas e consequências do aquecimento global? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________.

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