Densímetro de posto de gasolina

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1 Densímetro de posto de gasolina Eixo(s) temático(s) Ciência e tecnologia Tema Materiais: propriedades Conteúdos Densidade, misturas homogêneas e empuxo Usos / objetivos Introdução ou aprofundamento do estudo sobre densidade, misturas homogêneas e empuxo Competências e habilidades Voltadas para procedimentos e atitudes Ler e interpretar um texto; responder às questões usando argumentos coerentes com o texto e formando frases completas e claras; ler e interpretar imagem e esquema. Voltadas para os conteúdos Discutir conceitos básicos relacionados à densidade e empuxo, usando como exemplo um objeto do cotidiano; estabelecer relações entre a densidade e empuxo. Estratégias A atividade pode ser utilizada tanto para introduzir a discussão dos conceitos de densidade e empuxo, partindo-se de uma situação do cotidiano dos alunos, como para complementar a aprendizagem. Em ambos os casos, recomenda-se dar destaque à primeira imagem da atividade, de forma a facilitar o reconhecimento de algo que os alunos já tenham visto em seu dia a dia ou provocá-los para que investiguem a existência desse dispositivo nos postos de combustíveis. Isso dará mais significado à aprendizagem. Você também pode usar a atividade para avaliar a aprendizagem desses conceitos ao apresentá-los em um contexto diferente do usado em sala de aula. Neste caso, é possível mudar ou incluir outras questões que sejam mais próximas ao que foi trabalhado em aula. A leitura do texto e a discussão para responder as questões poderão ser feitas em grupos de alunos, se a turma for pequena, ou mesmo em conjunto com toda a turma, caso o número de alunos impossibilite a formação de grupos.

2 Estratégias No caso de formação de grupos, cada um poderá expor suas respostas aos demais alunos, as quais poderão ser discutidas por toda a turma depois. Você poderá, ainda, relacionar os conceitos discutidos com o que é apresentado no livro didático, de forma a facilitar e aperfeiçoar a compreensão dos alunos. Sugestões de uso na coleção Ciências Naturais 6o ano Cap. 9 O que não afunda nem se dissolve flutua (p.164) Cap. 9 O que leva um corpo a flutuar (p.171) 8o ano Cap. 10 Materiais: classificação e transformação (p.196) Cap. 10 Mistura, sistema composto por substâncias (p.199) Cap. 14 Fontes de energia e matriz energética brasileira (p. 287) Cap. 14 Os combustíveis de biomassa (p. 294) 9o ano Cap. 3 Os movimentos e a sustentação dos seres vivos (p. 40) Cap. 3 A ajuda da forma aerodinâmica e do empuxo no movimento (p. 44) Informações complementares A atividade traz a descrição de um equipamento que emprega dois conceitos importantes discutidos nas aulas de ciências: densidade e empuxo. O texto da atividade aborda também, ainda que de forma mais discreta, o conceito de mistura homogênea, e uma questão é dedicada a este assunto. Ao discutir o conceito de densidade, além de destacar sua relação matemática com a massa e o volume (representada pela expressão d = m.v e explorada na 3ª questão), sugerimos que você ressalte que a densidade é uma propriedade da matéria, e que cada substância possui um determinado valor de densidade. Pode-se destacar ainda que ao adicionarmos uma substância à outra, como a adição de água ao álcool comentada na atividade, a mistura final possuirá uma densidade diferente da que possuía cada uma das substâncias iniciais. O conceito de empuxo normalmente está distante de nossa linguagem cotidiana, e por isso não é comum utilizarmos esta palavra fora do contexto científico-escolar. O empuxo é uma força presente no dia a dia, por exemplo, permitindo que algo boie, como um barco no mar ou uma pessoa em uma piscina. Como o empuxo está presente na interação de um corpo com qualquer fluido, seja ele líquido ou gasoso, outros exemplos podem ser citados, como as correntes de ar quente e ar frio na atmosfera, ou mesmo um balão voando. Nos dois casos, como o ar quente possui uma densidade maior que o ar frio, há o empuxo atuando sobre a coluna de ar quente. A relação entre a densidade e o empuxo é explorada na atividade. Na interação entre fluidos ou entre um objeto e um fluido, o fluido mais denso tende a se deslocar para a parte inferior, e exerce uma força (o empuxo) que sustenta o objeto ou outro fluido que seja menos denso. Quanto maior for a diferença de densidade entre o fluido e o objeto ou outro fluido sustentado, mais emerso este último estará. Na atividade, o densímetro consiste em uma peça de vidro com densidade fixa, que fica parcialmente mergulhada no combustível. Quanto maior for a densidade do combustível, mais a peça de vidro ficará fora do combustível, isto é, acima do nível do combustível. Como o álcool adulterado com uma quantidade maior

3 de água do que a permitida possui uma densidade maior, é possível verificar se o combustível está adulterado com uma marcação fixa no densímetro. Esta atividade poderá ser utilizada após a apresentação do conteúdo do livro didático, como uma forma de aprofundar o conteúdo, reconhecendo situações em que os conceitos se apresentam no cotidiano. Poderá também ser utilizada para introduzir o tema. Toda a atividade trata do empuxo exclusivamente em líquidos; assim, logo após a discussão da última questão da atividade, você poderá destacar que esta força atua em interações com outros fluidos e não somente com os líquidos. Este seria um bom momento para citar outros exemplos de empuxo, que destacamos acima. Respostas 1. O álcool adulterado é aquele que possui mais do que 5% de água. 2. Não. A mistura de álcool e água com uma densidade de 0,81 g/cm³ possui menos de 5% de água, estando, portanto, dentro do limite aceito. 3. a) Sim. A amostra 2 está adulterada pois possui uma densidade bem superior a 0,82 g/cm³, que é o valor máximo para que a mistura não seja considerada adulterada. b) Sabendo que a densidade é igual ao valor da massa dividido pelo volume (), temos: Amostra 1 Densidade da amostra 1 = 0,82 g/cm³ Volume da amostra 1 = 1 cm³ 0,82 = m / 1 m = 0,82 g Amostra 2 Densidade da amostra 2 = 0,92 g/cm³ Volume da amostra 1 = 1 cm³ 0,92 = m / 1 m = 0,92 g Resposta: Um centímetro cúbico da amostra 2, que é a adulterada, possui 0,92g, e um centímetro cúbico da amostra 1, que não está adulterada possui 0,82 g.

4 c) Amostra 1 Densidade da amostra 1 = 0,82 g/cm³ Volume da amostra 1 = 1 litro, ou 1000cm³ 0,82 = m / 1000 m = 0, m =820 g Amostra 2 Densidade da amostra 2 = 0,92 g/cm³ Volume da amostra 1 = 1 litro, ou 1000 cm³ 0,92 = m / 1000 m = 0, m = 920 g Diferença de massa das amostras: 920 g 820 g = 100 g Resposta: Para um litro de cada amostra, a diferença de massa entre as duas amostras será igual a 100g, ou seja, a amostra adulterada possui 100 g a mais do que a amostra não adulterada. d) Sim. Acima de 5% de água, o combustível está adulterado. Como 1 litro de um álcool com 5% de água possui 820 g, pode-se concluir que o álcool vendido no posto em questão está adulterado, pois a massa de 1 litro deste combustível (850 g) é maior. 4. É uma mistura em que as substâncias são solúveis entre si, assumindo um mesmo estado físico, e que não podem ser distinguidas a olho nu. 5. Empuxo é uma força exercida por um líquido sobre um corpo, quando o corpo é mergulhado no líquido. No densímetro, que consiste em um objeto mergulhado no combustível, quanto mais denso for o combustível, maior é o empuxo, e assim, menos o densímetro estará submerso no combustível. Uma marcação no densímetro registra o máximo que ele poderá está emerso para um combustível ser considerado não adulterado, permitindo assim verificar visualmente essa característica. 6. Na imagem, a marcação do tubo fino está abaixo do nível do combustível. Isso indica que o álcool vendido neste posto de combustível não está adulterado.

5 NOME: No ANO DATA: / / Para que serve esse equipamento ao lado da bomba no posto de combustíveis? Provavelmente você já viu um densímetro em um posto de combustíveis: é esse objeto transparente que você vê na foto ao lado, geralmente ao lado das bombas de combustíveis. Neste caso, ele está preso a uma bomba de etanol (álcool). O densímetro possibilita verificar se um combustível está adulterado, e para isso, seu princípio de funcionamento considera uma importante propriedade dos materiais: a densidade. Olga Santana Olga Santana O densímetro e a adulteração do álcool O álcool vendido nos postos de combustíveis pode ter no máximo 5% de água, caso contrário o combustível é considerado adulterado. Quando o álcool e a água são misturados, estas substâncias se misturam e assumem um mesmo estado físico (no caso, o estado líquido) e uma aparência que não nos permite distinguir uma da outra a olho nu. Este tipo de mistura é o que chamamos de mistura homogênea. Apesar da dificuldade de distinguir a água do álcool quando misturados, há uma propriedade que se modifica de acordo com a proporção de água presente na mistura: a densidade da mistura. Na temperatura de 25 ºC, a densidade do álcool com 5% de água será igual a 0,82 g/ cm³. Como a densidade da água é maior do que a densidade do álcool, quanto mais água for adicionada à mistura, maior será a densidade dela. Quando um objeto é mergulhado em um líquido, esse exerce sobre o objeto uma força oposta ao mergulho, força esta que chamamos de empuxo. O densímetro é um equipamento simples que identifica a variação da densidade através dessa força. Mas como o densímetro faz isso? O densímetro é um objeto geralmente feito de vidro, mais largo na parte inferior. Contém um tubo fino na parte interna, e uma marcação (coluna vermelha, indicada na imagem ao lado) que permite fazer a medida visual para sabermos se há mais água do que o permitido no

6 combustível que o posto está vendendo. Isso é possível porque o densímetro fica mergulhado no combustível, com parte do tubo fino emergindo. Quanto mais denso for o combustível, maior é o empuxo e menos o densímetro estará submerso no combustível. Logo, se a marcação do tubo fino estiver acima do nível do combustível, significa que ele está adulterado. 1. Como o texto define o álcool adulterado? 2. Se a temperatura for por volta dos 25ºC e o álcool vendido no posto possui densidade igual a 0,81 g/cm³, pode-se dizer que o combustível está adulterado? Explique sua resposta. 3. Imagine que duas amostras de combustível (sendo misturas de álcool e água) tiveram sua densidade medida, e enquanto a amostra 1 possuía uma densidade igual a 0,82 g/cm³, a amostra 2 possuía uma densidade igual a 0,92 g/cm³. Considerando estas duas amostras e sabendo que um litro (1 L) é igual a 1000 cm³, responda: a) Alguma das amostras de combustível está adulterada? Qual e por quê? b) Qual é a massa, em gramas, que 1 cm³ de cada uma das amostras possui? c) Qual é a diferença da massa (em gramas) para 1 litro de cada uma das duas amostras? d) Se em um posto o álcool vendido possui uma massa de 850 g para cada litro, pode-se dizer que o combustível vendido é adulterado?

7 4. Segundo o texto, o que é uma mistura homogênea? 5. Como o texto define o empuxo e sua relação com os líquidos? Como o empuxo está relacionado ao funcionamento do densímetro? 6. Observe a imagem e responda: O combustível neste posto está ou não adulterado? Olga Santana