Dividiremos nossa aula em:

Pedagogia Profa. Mara Pavani da Silva Gomes Ciências, tecnologia e qualidade de vida Dividiremos nossa aula em: O mundo químico: a química e suas transformações; Idéia e conceitos de movimento; O mundo biológico: as ciências biológicas A química e os processos químicos Há uma tendência generalizada de se enfatizar apenas os aspectos negativos da utilização dos produtos químicos pelo homem: poluição das indústrias, espumas de detergentes nos rios etc. Mas se a química envolve a origem e manutenção de cada ser vivo, porque esta visão negativa? 1

Porque... A forma do cidadão interagir com o conhecimento científico vem de várias fontes de informação: Na escola:conhecimento científico memorizado; Nos meios de comunicação: os conhecimentos são superficiais ou muito técnicos; Pelas crenças populares nem sempre verificáveis; Pelos próprios preconceitos. Lado benéfico da química... Melhoria da qualidade, resistência e durabilidade dos utensílios. Medicamentos AAS, planta medicinal: substâncias químicas sintetizadas em laboratório. Metabolismo: reações químicas para obtenção de energia. Por isso necessitamos de... Conhecimento científico básico, focado na compreensão dos conceitos científicos nele envolvidos e não na mera memorização de fatos. Para isso é necessário que os conteúdos de química sejam apresentados através de fatos concretos, observáveis e mensuráveis, utilizando-se os fatos do diaa-dia, a tradição cultural e a vida escolar. 2

A química e os processos químicos Por que uma peça de ferro exposto às intempéries enferruja e com o passar do tempo é corroída? A corrosão de uma peça de ferro, se deve à ocorrência de uma transformação química? Como explicar esse fenômeno? O que sabemos sobre esse fenômeno? A corrosão é mais acentuada no ferro do que no alumínio; Ferro pintado não sofre corrosão; A corrosão do ferro é maior em ambientes úmidos; A ferrugem é um material não aderente de cor e consistência diferente da peça de ferro de partida; A massa de ferrugem sofre aumento contínuo. Explicações possíveis Hipóteses: concordância entre os fatos previstos e os observados na prática. Só serão hipóteses científicas quando estiverem em concordância com os resultados práticos. 1) Corrosão é fenômeno exclusivo do ferro; 2) Este fenômeno resulta da interação da superfície do ferro com a umidade do ar; 3) Desta interação resulta a ferrugem. 3

A partir das hipóteses podemos prever que a ocorrência da corrosão só depende do contato entre o ferro e a água. Será que essa previsão é observada na prática? Vamos verificar isso através da experiência realizada por vocês? Atividade Em qual tubo foi notada a maior alteração? Há diferenças entre os resultados observados nos tubos 1e2? E entre os tubos 3 e 4? Qual é a finalidade da camada de óleo sobre a superfície da água nos tubos 1 e 2? Explique as diferenças observadas entre os tubos 1 e 2. Em vista dos resultados observados, pode-se afirmar que basta haver água em contato com o prego para que o mesmo enferruje? As hipótese feitas até o momento para explicar a corrosão do ferro são plausíveis? A partir dos resultados... Constatamos que a corrosão não depende só do ferro e da água, mas também da presença de ar. Considerando os fatos observados na experiência modificamos a hipótese inicial: A corrosão do ferro é resultado da interação entre o ferro da superfície, o oxigênio do ar e a água, que forma a ferrugem com características e propriedades próprias e diferentes das entidades de partida 4

Reunindo os dados... A corrosão do ferro resulta de uma reação química. Ferro + oxigênio + água interagem formando a ferrugem. Que é representado em química por uma equação química. Equação química 4Fe(s) + 3O2(g) + x H2O (1) 2 Fe2O3 x H2O(s) reagentes produtos Então temos que... Numa equação química são empregados símbolos e fórmulas que resumem informações sobre a identidade e a composição de cada um dos participantes do processo e seus estados físicos. Lado esquerdo reagentes:substâncias de partida. Lado direito produtos: substâncias formadas na interação. 5

A energia envolvida nas reações químicas As reações químicas podem ser: a) Espontâneas uma vez iniciada se processam continuamente, formando os produtos e diminuindo a energia do sistema no processo; b) Não espontâneas a energia livre dos produtos é maior que a dos reagentes por isso necessitam de uma fonte externa de energia; As reações químicas seguem uma tendência geral da natureza, dos processos ocorrerem no sentido de se atingir o estado final de menor energia. Espontâneas A ferrugem é uma reação espontânea porque os produtos estão num nível de energia livre inferior ao dos reagentes. A combustão é uma reação química entre Energia calorífica os componentes do combustível CO2 e as moléculas O2 de oxigênio do ar. CINZAS Quando cada uma dessas reações se processa, é liberada energia. Essa energia pode resultar simplesmente em calor dissipado para o ambiente, ou ser aproveitada no aquecimento de alimentos, na movimentação de motores de carros etc. 6

Não espontâneas Reações químicas não espontâneas: a energia livre dos produtos é maior do que a dos reagentes. C H O 6 12 6 Necessitam de uma fonte externa de energia O 2 CO 2 H O 2 Por esse processo é sintetizada uma molécula, a glicose, que armazena parte da energia absorvida da radiação solar sob a forma de energia química, associada às ligações existentes entre os elementos que a constituem (carbono, hidrogênio e oxigênio). A reação inversa entre glicose e oxigênio será espontânea, e a tendência natural será ocorrer a reação entre a molécula de glicose e o oxigênio do ar, formando dióxido de carbono e água como produtos finais. Química da digestão Para viver, entre outras coisas, precisamos de energia. Essa energia usada pelo nosso organismo vem das reações químicas que acontecem nas nossas células. Podemos nos comparar a uma fábrica que funciona 24 horas por dia. Vivemos fazendo e refazendo os materiais de nossas células. Quando andamos, cantamos, pensamos, trabalhamos ou brincamos, estamos consumindo energia química gerada pelo nosso próprio organismo. E o nosso combustível vem dos alimentos que comemos. No motor do carro, por exemplo, a gasolina ou o álcool misturam-se com o ar, produzindo a combustão, que é uma reação química entre o combustível e o oxigênio do ar. Do mesmo modo, nas células do nosso organismo, os alimentos reagem com o oxigênio para produzir energia. 7

No nosso corpo, os alimentos são transformados nos seus componentes mais simples, equivalentes à gasolina ou ao álcool, e, portanto, mais fáceis de queimar. O processo se faz através de um grande número de reações químicas que começam a se produzir na boca, seguem no estômago e acabam nos intestinos. Daí, esses componentes são transportados pelo sangue até as células. Tudo isso também consome energia. A energia necessária para todas essas transformações é produzida pela reação química entre esses componentes mais simples, que são o nosso combustível, e o oxigênio do ar. Essa é uma verdadeira combustão, mas uma combustão sem chamas, que se faz dentro de pequenas formações que existem nas células, as mitocôndrias, que são nossas verdadeiras usinas de energia. Adaptado do artigo de Lúcia Tosi originalmente publicado no volume 6 da coleção Ciência Hoje na Escola. Retirado de http://cienciahoje.uol.com.br/controlpanel/materia/view/876 Estabeleça a relação entre reação química não espontânea, representada pela fotossíntese, e reação química espontânea, representada pela combustão de alimentos. O Movimento Importante Conceito de física presente no dia-a-dia. Para iniciar seu estudo é necessário descrevê-lo e encontrar suas causas e conseqüências. Desde a Grécia antiga se procura explicar racionalmente o movimento 8

Aristóteles Os corpos celeste já estariam em seus lugares naturais e num mundo perfeito, tinham um movimento perfeito, o movimento circular e uniforme. Um movimento diferente, contra a natureza seria obrigatoriamente conseqüência da aplicação de uma força. Água é constituída de átomos Animação Entra em cena o brilhante Einstein Um dos mais importantes cientistas Imagem1 9

Einstein Prova a existência do átomo Identifica a luz como um fluxo de partículas Cria a teoria da relatividade (espaço/tempo) E ainda por cima fundamenta a teoria da Física Quântica (Hubbe) Água é constituída de átomos Animação Luz é fluxo de partículas Animação 10

Velocidade é relativa Animação Teoria da relatividade O fluir do tempo depende da velocidade Espaço-tempo próximo a velocidade da luz são coisa única A velocidade da Luz é ABSOLUTA A velocidade da Luz é BARREIRA a tudo que se move Teoria da relatividade MASSA: resistência do objeto que acelera o aumento de velocidade. Portanto massa é ENERGIA Tudo o que vemos ao nosso redor é energia ligada, presa. 11

Einstein: curvatura do espaço A gravidade é uma curvatura A luz se propaga em linha reta No espaço curvo a luz é uma reta curva A luz perto da terra parece que se curva A massa da terra é infinitamente maior por isso curva o espaço à sua volta Figura... Teoria da relatividade Animação Curva espaço Como conseqüência... Hubble em 1929 prova que o universo está em constante expansão, que não é estático. Com a física quântica a ciência propõe romper com o mecanicismo e inaugura o movimento paradigmático da complexidade. Nova visão de mundo, natureza e homem. 12

Atividade Galileu mostrou que um corpo permanecerá em repouso ou continuará a se mover com velocidade constante em uma linha reta a menos que um agente externo atue sobre ele. Isaac Newton (1643-1727) incorporou esse conceito na sua formulação da Mecânica Clássica e ele ficou conhecido como a 1ª Lei de Newton. Quando o carro começa a se mover, o nosso corpo, de acordo com o princípio da inércia, tenderá a se manter no seu estado de repouso. O assento, ligado ao carro, empurra o nosso corpo e esse reage empurrando o banco. Da mesma maneira, quando o automóvel freia bruscamente, somos arremessados para frente, pois o carro pára, mas nós continuamos em movimento. Quanto maior for a massa do corpo, mais difícil é alterar o seu estado de movimento. Portanto, é mais difícil parar um caminhão com várias toneladas do que um carro, pois a sua inércia é maior. Uma outra situação na qual sentimos esse efeito é quando estamos em pé em um ônibus urbano e este faz uma curva fechada, por exemplo, para a direita. Ao acontecer isso, sentimos uma força nos impulsionando para a esquerda. Entretanto, uma pessoa que estivesse na calçada descreveria a situação de maneira diferente. Para ela, o ônibus mudou a sua trajetória e quem está dentro dele continuou a se movimentar em linha reta, como prevê a 1ª Lei de Newton. Para esse observador, não existe força nenhuma atuando sobre os passageiros do ônibus, apenas a ação da tendência de todos os corpos manterem o seu estado de movimento. RESPONDA: Existe uma força ou é apenas uma ilusão para quem viaja no ônibus? Qual é a origem dessa força que nos arremessa contra a parede do ônibus? Idéia e conceito de movimento Movimento é estreitamente relacionado com velocidade. Em física velocidade considera: rapidez direção e sentido do deslocamento. 13

Idéia e conceito de movimento Velocidade: rapidez do deslocamento de um corpo, direção e sentido. Ve 0= repouso. Ve constante= mesmo deslocamento, direção e sentido: Retilíneo e uniforme =linha reta, velocidade constante. Circular e uniforme=linha curva, velocidade constante. Relatividade do movimento Está em repouso ou está em movimento? Depende do observador. Ônibus: passageiro, pessoa no ponto. Dentro do ônibus nos movemos como se estivesse parado; Olhando pela janela vemos as coisa se movendo para trás. Relatividade do movimento Estado de repouso é equivalente a movimento retilíneo uniforme: Dois ônibus emparelhados: passageiros, pessoa no acostamento. Para os passageiros de um ônibus os passageiros do outro ônibus estão parados. Para o observador na beira da estrada as pessoas dentro do ônibus é que se movimentam. 14

Portanto... Tanto a velocidade como a trajetória depende do observador. Se bloqueamos a comparação não sabemos se estamos em movimento ou não. Inércia O estado de repouso e de movimento retilíneo e uniforme é uma tendência natural de todos os corpos. Newton: alterar o movimento necessita força. Tempo para dúvidas Tempo para dúvidas Duração 15

Biologia Ciência da vida que trata do estudo dos vivos: a) Biologia b) Zoologia c) Botânica d) Microbiologia O mundo biológico Teoria de Darwin: 1) Não ocorrem dois indivíduos absolutamente idênticos; 2) Seres vivos: capacidade reprodutiva progressiva. Implica em: Luta pela sobrevivência; Sobrevivência do mais rápido. Contribuições da biologia Mendel:Descoberta dos fatores genéticos ligados ao sexo. Hunt: teoria dos cromossomos genes. Watson e Crick: biologia molecular codificações genéticas necessárias para formação de determinadas moléculas. 16

Boa Aula! Profa. Mara Pavani da Silva Gomes Referência de imagens: Imagem 1 Disponível em: <http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/albert_einstein_head.jpg>. Acesso em 29/04/2009 Todas as demais imagens são originárias de banco de imagens. 17