AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL Estudando a água parte 24

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1 AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL Estudando a água parte 24 9º NO DO ENSINO FUNDAMENTAL - 1º ANO DO ENSINO MÉDIO OBJETIVO Diversos experimentos, usando principalmente água e materiais de fácil obtenção, são possíveis e importantes para vivenciar as principais propriedades físicas e químicas da água, bem como de sua interação com outras substâncias. É desnecessário falar da importância de se conhecer as propriedades da água, principalmente em tempos que anunciam a escassez desse recurso. Além disso, o estudo da água permite introduzir a compreensão das propriedades de outras substâncias, ampliando os horizontes do entendimento científico de diversos fenômenos do cotidiano, que, por sua vez, são inerentes às questões ambientais, industriais, culinárias, medicinais e muitas outras. INTRODUÇÃO Nos experimentos da parte anterior, testamos a contração e a expansão do ar e da água, usando um balãozinho e uma seringa, deu para perceber as grandes diferenças de propriedades entre o ar e a água líquida, sendo que um representava os gases em geral e o outro representava os líquidos. Se o experimento for repetido usando outros gases no lugar do ar, e outros líquidos no lugar da água, os resultados serão muito semelhantes. Os gases são materiais com grande taxa de compressão e expansão, pois as partículas que os constituem estão bem mais distantes do que no estado líquido e sólido. Em média, podemos dizer que as partículas de um gás estão cerca de dez vezes mais distantes umas das outras do que em um líquido. Se multiplicarmos essa diferença em três dimensões (altura, largura e comprimento), temos 10 x 10 x 10, o que dá um volume cerca de 1000 vezes maior para os gases. Isso significa, por exemplo, que quando fervemos um litro de água, passando-o totalmente para o estado gasoso, até secar a panela, o vapor de água produzido ocupará um volume aproximado de 1000 litros ou 1m 3. Mas, em se tratando de vapor d água, pode ser que boa parte das moléculas condense, se houver contato com alguma superfície fria. Assim, como há um percentual grande de espaços vazios entre as moléculas dos gases, é possível comprimi-los até o estado líquido, desde que a pressão seja suficiente aumentada ou que a temperatura seja bastante diminuída.

2 Disponível (acesso: ): Fotografia aérea de um navio porta-aviões (USS IOWA bb-61), no momento em que realiza disparos de canhão. Observe a superfície da água, próximo aos canhões: a explosão gera uma poderosa onda de choque, movimentando bruscamente o ar em todas as direções, o que provoca uma nítida depressão na água do mar, que desaparece no instante seguinte. De forma oposta, os gases podem sofrer grande expansões. Por exemplo, se há um grande aumento de temperatura durante uma explosão. Nesse caso, além da formação de novas moléculas gasosas produzidas na queima rápida de combustíveis líquidos ou sólidos, o calor produzido na queima provoca aumento da agitação das partículas, aumentando também o espaço entre elas, fazendo o volume total dos gases aumentar muito e bastante rápido. Há, então, a propagação de uma forte onda através do ar, de choques violentos entre as moléculas gasosas, o que chamamos de onda de choque. Quem tiver ouvidos, ouça. Os soldados que manipulam armamentos pesados como canhões antiaéreos, torpedos e mísseis, no momento do disparo, precisam adotar um dos dois procedimentos de segurança, a seguir: manter a boca aberta (1), ou tampar fortemente os ouvidos com os dedos e manter a boca fechada (2). De um ou de outro jeito, são mantidas iguais as pressões interna e externa sobre o tímpano, evitando que ele se rompa pela enorme diferença de pressão provocada pela onda de choque da explosão. O rompimento do tímpano pode levar à surdez. De uma forma mais suave, as diferenças de pressão devido às variações de altitude podem ser sentidas no ouvido. Você já deve ter sentido um incômodo no ouvido, quando viajou de um lugar de baixa altitude para outro mais elevado, ou o contrário.

3 Esquema do sistema auditivo humano. O tímpano (verde escuro) é uma membrana que separa as cavidades meato auditivo externo (verde) e a trompa de Eustáquio (vermelho). O tímpano é uma membrana semelhante ao couro de um tambor, que vibra quando as ondas sonoras atingem o ouvido. Essas vibrações são repassadas ao martelo e à bigorna que sensibilizam a cóclea, que por sua vez geram estímulos nervosos que vão até o cérebro, que interpreta os sons. Disponível (acesso: ): EXPERIMENTO Construindo um medidor de pressão à base de água MATERIAL A) Placa de plástico rígido ou tábua de madeira, de tamanho em torno de 50x30cm. B) Mangueira transparente do tipo usado para tirar nível. C) Duas réguas exatamente iguais, de plástico ou de madeira, com marcação em milímetros de 30cm. D) Abraçadeiras metálicas para fixação com parafusos com dois furos. E) Lápis comum. F) Frasco Kitassato de 500mL. G) Bacia ou outro frasco grande, que seja mais alto que o Kitassato. H) Água de torneira. I) Gelo ou água gelada. J) Ebulidor ou outro sistema de aquecimento para água. K) Furadeira elétrica. L) Chave de fenda. M) Cola para plástico. N) Pipeta de 50mL. O) Corante à base de água. P) Termômetro de laboratório. Q) Rolha para tampar a abertura do alto do frasco Kitassato.

4 PROCEDIMENTO Montagem 1. Corte um pedaço de mangueira transparente com sobra para percorrer o comprimento da tábua duas vezes, paralelamente, fazendo uma curvatura em U próximo a uma das extremidades. Obs.: O lado direito da mangueira deverá ter uma sobra de pelo menos 40cm para fora da tábua, para fazer conexão com outros frascos. 2. Fixe a mangueira na tábua, usando abraçadeiras metálicas e parafusos, de forma a deixar mais espaço de um lado que do outro. Pode ser necessário o uso de furadeira elétrica para fazer os furos para os parafusos. 3. Cole uma das réguas na lateral esquerda ao lado da mangueira. 4. Posicione a placa de madeira exatamente na vertical, como no desenho ao lado, e coloque água através de uma das pontas, o suficiente para formar um U de água. 5. Apoie a tábua em local que não vibre ou balance. 6. Marque na madeira dois pontos com um lápis, um ponto na altura da água do lado direito e outro na altura da água do lado esquerdo. 7. Verifique em que ponto, em milímetros exatos, da régua a altura da água está na parte esquerda da mangueira. Use esse valor como referência para a colagem da outra régua, do lado direito da mangueira. 8. Cole a segunda régua, de forma que de um lado e de outro na mangueira, a água marque o mesmo valor de altura, tanto na régua da direita, quanto na régua da esquerda. 9. Ajuste a quantidade de água de forma que o U fique abaixo da parte média da escala. Adicione uma ou duas gotas de corante à base de água dentro da mangueira e agite. 11. Para manter a tábua sempre na vertical, adapte pedaços de madeira, borracha ou plástico ou fixe-a na parede próxima as bancadas de experimento. O medidor de pressão a base de água está pronto. PROCEDIMENTO Teste da variação da pressão do ar aquecido e resfriado 12. Certifique-se de que o Kitassato está totalmente seco e limpo, depois vede-o com uma rolha. 13. Coloque o Kitassato em uma bacia ou outro recipiente que não vase.

5 14. Conecte a mangueira do medidor de pressão ao bico do Kitassato. Kitassato. O frasco Kitassato tem formato cônico, uma abertura larga acima e uma abertura lateral em que se pode conectar uma mangueira. O vidro é mais espesso para aguentar maiores diferenças de pressão. Disponível (acesso: ): Em outro recipiente à parte, aqueça água até a fervura e desligue o aquecimento. 16. Coloque um pouco de água em temperatura ambiente na bacia. 17. Adicione água gelada com ou sem gelo à bacia, cobrindo o frasco de Kitassato até a altura do bico. 18. Misture a água e verifique a temperatura. 19. Assim que a temperatura estabilizar um pouco, meça a variação de altura na coluna de água, pela diferença de altura entre a leitura da régua da direita e a da esquerda. Anote a temperatura da água no exato momento da leitura da variação de nível da água. 20. Varie a temperatura da água, adicionando ou retirando água quente ou água gelada. Mantenha sempre o nível da água cobrindo o Kitassato até a altura do bico. Tente obter leituras de 20 em 20 graus, a partir de 10ºC até 70ºC. Obs.: O importante não é obter a temperatura exata, mas fazer a leitura de pressão quando a temperatura estabilizar, anotando os valores exatos de temperatura e pressão correspondentes. 21. Lance os valores obtidos na tabela, nas linhas I e III. I II III IV Temperatura (ºC) Temperatura (K) Pressão (mmh20) Pressão (mmhg)

6 OBSERVAÇÕES E QUESTÕES 1) Qual é o comportamento da pressão do ar em função da temperatura? Comente. 2) Os dados de pressão, obtidos em mmh2o, não estão em unidade oficial de pressão. A primeira unidade de pressão para os gases foi milímetros de mercúrio (mmhg). Sabendo que a densidade do mercúrio líquido é 13,6g/mL, enquanto a da água é de 1g/mL, converta os dados de pressão da segunda linha da tabela, transcrevendo-os para a terceira linha, em mmhg. 3) Os dados de temperatura, obtidos em ºC, não oferecem uma relação matemática direta com a pressão dos gases. Para essas transformações, o ideal é a escala Kelvin (K). Transcreva para a linha II da tabela os dados de temperatura obtidos em graus Celsius para graus Kelvin, adicionando ) Monte um gráfico de temperatura no eixo X e pressão no eixo Y, com os dados de temperatura em graus Kelvin e pressão em milímetros de mercúrio. 5) Qual é a tendência de desenho da curva? Ela tende a ser uma reta? Comente.

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