Guia Didático do Professor Animação Radioatividade Energia nuclear e impacto ambiental Química 3ª Série Ensino Médio CONTEÚDOS DIGITAIS MULTIMÍDIA
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor Coordenação Didático-Pedagógica Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Redação Tito Tortori Revisão Camila Welikson Projeto Gráfico Eduardo Dantas Diagramação Joana Felippe Revisão Técnica Nádia Suzana Henriques Schneider Produção Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro Realização Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação Ministério da Ciência e Tecnologia Ministério da Educação Objetivo geral: Discutir os tipos de radiação, as vantagens e desvantagens da radioatividade. Objetivos específicos: Definir radioatividade; Reconhecer a importância da energia nuclear como fonte alternativa de geração de energia elétrica; Identificar as vantagens e desvantagens da energia nuclear; Reconhecer os pontos positivos e negativos da energia nuclear; Definir fissão nuclear; Definir os conceitos de partículas alfa, beta e raios gama; Reconhecer as possibilidades de dano ao meio ambiente causados por estas fontes. Animação (Software) Tema: Radioatividade Área de aprendizagem: Química Conteúdo: Energia nuclear e impacto ambiental Conceitos envolvidos: energia elétrica, energia nuclear, fissão nuclear, partículas alfa e beta, radioatividade, radiação gama, rejeito radioativo Público-alvo: 3ª série do Ensino Médio Pré-requisitos: Não há pré-requisitos. Tempo previsto para a atividade: Consideramos que uma aula (45 a 50 minutos) será suficiente para o desenvolvimento das atividades propostas.
Introdução Este guia tem a pretensão de ser um recurso facilitador na apresentação do conteúdo de Química. Oferece, também, informações e atividades que possibilitam uma ampliação do uso pedagógico da animação. No entanto, cabe a você aprofundar as pesquisas sobre o tema, por isso, se achar necessário, busque informações atualizadas. Isso certamente contribuirá para o planejamento e desenvolvimento de aulas mais interessantes. Também é importante observar os requisitos técnicos para a utilização do software: Animação Energia nuclear e impacto ambiental Radioatividade Sistema operacional Windows, Macintosh ou Linux. Um navegador Web (Browser) que possua os seguintes recursos: Plug-in Adobe Flash Player 8 ou superior instalado; Recurso de Javascript habilitado pelo navegador.
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor professor! Incentive a interdisciplinaridade. Pense em atividades que possam ser realizadas em conjunto com outros professores. 1. Apresentação do Tema Uma boa ideia para iniciar a aula é propor um jogo de palavras envolvendo o conceito de radioatividade. Peça que seus alunos falem a primeira palavra que vem à mente quando pensam em radioatividade. Registre no quadro, fazendo uma separação entre aspectos positivos e negativos. Em seguida, pergunte se os alunos sabem quais os usos que a radioatividade pode ter em nosso mundo, onde é usada ou como funciona. Isso irá ajudá-lo a guiar a sua aula, sincronizando o conhecimento prévio da turma à matéria a ser lecionada, além de levantar as expectativas da turma e dúvidas mais comuns em relação ao tema. O uso das bombas nucleares na Segunda Guerra Mundial e de acidentes como o de Chernobyl (1986); do césio 137, em Goiânia (1987), e de Fukushima, no Japão (2011); que fizeram inúmeras vítimas, contribuiram para marcar negativamente a maneira como a radioatividade é lembrada pela humanidade. Lembre aos alunos que, apesar disso, inúmeras vidas foram e continuam sendo salvas graças às aplicações médicas e outras utilidades práticas da radioatividade. Partindo do princípio de que a radioatividade é algo invisível e de que, apesar de existir naturalmente no cotidiano, não é perceptível pela maioria das pessoas, espera-se que seus alunos tenham dificuldade em aproximar esse assunto do seu próprio dia a dia. Explique que a radioatividade é um fenômeno natural utilizado pelo homem para gerar energia, criar tratamentos médicos ou mesmo em aplicações militares (como bombas nucleares). 2. Atividades Na Sala de Computadores Uso bélico da radioatividade Você poderá começar a aula propondo um debate sobre o uso da radioatividade. Com a sua experiência, você poderá fazer uso das informações trazidas pelos alunos para a aula, aproveitando-as na aplicabilidade do tema, contextualizando os conhecimentos e tornando a aula mais palpável e interessante. Deixe que os alunos apresentem seus conhecimentos prévios como uma forma de motivação para essa atividade. Não se preocupe em responder as dúvidas imediatamente, pois o clima de curiosidade trabalha a favor da aprendizagem. Destaque a tela inicial que lembra o uso bélico da radioatividade. Pergunte aos alunos o que eles sabem sobre as bombas nucleares na Segunda Guerra Mundial. 4
Lembre aos alunos que a energia nuclear e a radioatividade podem ser usadas com fins pacíficos. Informe que tanto as bombas nucleares quanto as usinas nucleares fazem uso de um processo denominado fissão nuclear. dica! O site do Greenpeace apresenta uma cartilha com as verdades e os perigos da energia nuclear. Disponível em http://www.greenpeace. org/raw/content/brasil/ documentos/nuclear/ verdades-e-perigos-daenergia.pdf Animação Energia nuclear e impacto ambiental Radioatividade Fissão nuclear Destaque a tela que apresenta a animação do processo de fissão nuclear. Explique que a reação em cadeia se inicia quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo de urânio 235. Informe que nesse processo há a fragmentação do núcleo atômico com a conversão de parte da massa atômica em energia. Lembre aos alunos que quando o núcleo é fragmentado, alguns nêutrons são arremessados contra outros núcleos, gerando a reação em cadeia. Destaque a tela 2 que mostra a animação da reação em cadeia. 5
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor dica! Saiba mais sobre a instabilidade do núcleo visitando a revista eletrônica do Departamento de Química da Universidade Federal de Santa Catarina. Disponível em http://www.qmc.ufsc.br/ qmcweb/artigos/nuclear/ introducao.html mais detalhes! Leia o artigo de GODOY, José Marcus de Oliveira, Energia Nuclear e Impacto Ambiental, para aprofundar seu conhecimento sobre o tema. O texto faz parte dos produtos elaborados pela PUC-Rio para o projeto CONDIGITAL. Disponível em http://web.ccead. puc-rio.br/condigital/ mvsl/sala%20de%20 Leitura/conteudos/SL_ energia_nuclear_e_impacto_ambiental.pdf Informe que, nesse processo, os núcleos de urânio 235 são quebrados em pares, dando origem a novos elementos como o criptônio (Kr) e o bário (Ba) como subprodutos da reação em cadeia. Energia nuclear: salvação ou problema? Explique para os alunos que o Brasil tem uma grande demanda de energia elétrica e que o mundo todo busca a diversificação da matriz energética. Informe que a energia nuclear é um dos caminhos alternativos e seu uso vem sendo discutido e avaliado no mundo todo como uma forma de evitar a sobrecarga dos sistemas e evitar os apagões. Destaque que a instalação industrial de uma usina termonuclear não precisa de uma área muito grande e que essa é uma vantagem importante em relação às hidrelétricas, que ocupam uma vasta área, desmatada no processo de instalação industrial. Além disso, a energia nuclear, ao contrário dos combustíveis fósseis, não gera gases de efeito estufa e, tampouco, emissões atmosféricas poluentes. Ressalte, contudo, que a principal desvantagem relacionada à energia nuclear é a presença inevitável da radiação. Informe que a extração do minério de urânio e o seu processo de enriquecimento gera impactos ambientais preocupantes. Destaque as informações apresentadas, indicando que a imagem da animação mostra as instalações de uma usina nuclear.
A operação de uma usina nuclear envolve riscos que devem ser seriamente considerados para evitar que ocorram acidentes nucleares. Indique que o símbolo de radiação ionizante (radioatividade) usado nos latões é chamado de trifólio. mais detalhes! Para saber mais sobre energia nuclear, leia a excelente publicação denominada Quanta Energia! produzida em parceria pela Casa da Ciência, o CNEN e o Instituto Ciência Hoje. Disponível em http:// www.casadaciencia.ufrj. br/exposicao/nuclear/files/quantaenergia.pdf Tipos de radiação Destaque a imagem que mostra os poderes de penetração e ionização dos diferentes tipos de radiação: partículas alfa e beta e a radiação gama. Lembre aos alunos que os átomos são formados por prótons e nêutrons em seu núcleo e que existe uma relação ótima em que há um número ideal de prótons e nêutrons no núcleo. Explique que, em alguns isótopos radioativos, a relação entre o número de nêutrons e prótons não é satisfatória, deixando-os instáveis, de modo a emitir alguns tipos de radiação, duas sob a forma de partículas alfa e beta e outra sob a forma de ondas, que é a radiação gama. 7 Animação Energia nuclear e impacto ambiental Radioatividade Explique para os alunos que as usinas nucleares possuem sistemas de segurança com condições de prevenir acidentes, resfriando o núcleo do reator com os geradores de vapor. Informe que o acidente de Chernobyl ocorreu porque medidas de segurança foram negligenciadas, sendo seguidas por um processo descontrolado de superaquecimento do reator.
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor mais detalhes! Saiba mais sobre as aplicações da energia nuclear lendo a apostila disponibilizada pela Comissão Nacional de Energia Nuclear em http://www. cnen.gov.br/ensino/apostilas/aplica.pdf Esclareça que a radioatividade existe naturalmente em todos os ambientes e lugares, em baixa concentração. Informe que, devido à possibilidade de vazamento de material radioativo, um dos procedimentos de segurança adotados para os trabalhadores das usinas nucleares é a medição do nível individual de radiação natural através de equipamentos especiais. Ressalte a imagem que mostra um aparelho contador Geiger-Müller sendo usado por um técnico para monitorar um tanque de resfriamento. Informe aos alunos que esse equipamento detecta a radiação quando as partículas radioativas ionizam moléculas do gás argônio no interior de um cilindro. A radiação entra em contato com o gás convertendo alguns átomos em íons positivos e liberando elétrons livres. Explique que os íons são atraídos para a parede do cilindro e os elétrons para o fio, originando um pulso elétrico que é percebido quando é transmitido a um amplificador. Radiação e eletricidade 8 Explique aos alunos que o rejeito radioativo é uma consequência inevitável da operação da usina, sendo uma forma de lixo radioativo. Informe que esse material é altamente radioativo e que, por isso, é armazenado em uma piscina, sempre a uma temperatura adequada. Discuta com os alunos que os rejeitos tóxicos gerados por uma usina nuclear são um dos maiores problemas ambientais que possuímos. Aproveite situações presentes nos jornais e revistas e discuta o tema usando exemplos da história da humanidade para instigar ainda mais a curiosidade. Aponte a sequência de imagens que mostram que o uso de usinas nucleares para a produção de energia elétrica se justifica porque o consumo de eletricidade aumentou demasiadamente nas últimas décadas.
Portanto, provoque os alunos perguntando se eles são a favor ou contra o uso da energia nuclear. Em seguida, questione-os se eles estão dispostos a abrir mão de vários confortos que demandam energia elétrica. Destaque a sequência final de telas que mostra que a meia-vida dos rejeitos radioativos leva um século para sofrer decaimento radioativo e deixar de ser um perigo ambiental. professor! Estude o tema e busque informações atualizadas. Isso contribuirá para o planejamento e desenvolvimento de aulas mais interessantes para seus alunos e para você! Animação Energia nuclear e impacto ambiental Radioatividade 3. a) b) Atividades Complementares Proponha aos alunos que organizem um julgamento simulado sobre a radioatividade ou a energia nuclear. Divida a turma e defina entre os alunos os papéis de juiz, advogados de acusação, advogados de defesa, testemunhas (um físico, um defensor do meio ambiente, um industrial que necessita de eletricidade, um consumidor de energia elétrica etc.) e jurados. Sugira que cada um dos atores se prepare com antecedência para que a qualidade do debate possa contribuir para o grupo refletir sobre os aspectos positivos e negativos da energia nuclear, da tecnologia envolvida, das medidas de segurança e do destino dos resíduos radioativos e seu impacto no meio ambiente. Formule questões para embasar a decisão dos jurados e encerre com uma votação simbólica entre os jurados, após permitir que eles se reúnam secretamente para decidir o voto. Oriente seus alunos a construírem uma linha do tempo sobre a história da radioatividade, incluindo todos os eventos mais importantes sobre o desenvolvimento e o uso da radioatividade. Você pode combinar com eles para elaborar essa linha do 9
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor c) d) 4. tempo de uma forma simples através do uso de cartolinas e/ou barbantes ou, se for possível, sugira que usem editores de linha do tempo disponíveis na internet. Peça aos alunos para apontar no bairro ou cidade onde moram os locais onde a radioatividade é utilizada. Hospitais são os locais mais comuns, visto o seu uso terapêutico, mas outras instituições de pesquisa também podem ser apontadas. Você pode fazer uso de localizadores de ruas disponibilizados gratuitamente na internet para esta tarefa. Ao fim do mapeamento, uma discussão com a turma pode ser feita para demonstrar o quão próximo estamos ou não da radioatividade, diariamente. Questione os alunos sobre o papel e a importância da energia nuclear como alternativa energética para o Brasil. Promova um debate, conduzindo a turma ao entendimento de que o papel da energia nuclear no país deve ser de complementaridade, pois dificilmente haverá uma fonte de energia que seja uma solução exclusiva para um país. Avaliação Adote uma avaliação formativa durante o uso desses recursos audiovisuais pedagógicos, pois isso ajudará a orientar sua tomada de decisões em relação à dinâmica do processo de ensino-aprendizagem. A avaliação começa quando nos envolvemos com a definição de objetivos, a proposição de critérios e a atribuição de parâmetros geradores de conceitos e notas. Os momentos de avaliação do grupo constituem também excelentes oportunidades para analisar o seu próprio trabalho, assim como os objetivos propostos inicialmente, reformulando e repensando ações futuras. Faça uma lista com os objetivos específicos conceituais, procedimentais e atitudinais relacionados com esse tema, para que os alunos possam fazer a sua autoavaliação. Proponha que eles usem as rubricas atingido, não atingido e em construção. Após receber a autoavaliação, separe os alunos em grupos segundo os objetivos não atingidos e proponha atividades complementares que contribuam para que eles possam desenvolver plenamente esses objetivos. Os debates realizados após as projeções, mesmo sendo livres, são ocasiões importantes para considerar o desenvolvimento de seus alunos. Os questionamentos apresentados por eles também são importantes indicadores do ponto de alcance dos objetivos pretendidos ou da necessidade de aprofundamento de algum conhecimento. Questões baseadas no conteúdo apresentado no programa podem ser elaboradas e incluídas em instrumentos formais de avaliação, tais como provas e testes. 10
SIMULAÇÃO - SOFTWARE EQUIPE PUC-RIO Coordenação Geral do Projeto Pércio Augusto Mardini Farias Departamento de Química Coordenação de Conteúdos José Guerchon Ricardo Queiroz Aucélio Assistência Camila Welikson Revisão Técnica Nádia Suzana Henriques Schneider Produção de Conteúdos PUC-Rio CCEAD - Coordenação Central de Educação a Distância Coordenação Geral Gilda Helena Bernardino de Campos Coordenação de Software Renato Araujo Assistência de Coordenação de Software Bernardo Pereira Nunes Coordenação de Avaliação e Acompanhamento Gianna Oliveira Bogossian Roque Coordenação de Produção dos Guias do Professor Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Assistência de Produção dos Guias do Professor Tito Tortori Redação Alessandra Muylaert Archer Camila Welikson Gabriel Neves Design Amanda Cidreira Joana Felippe Romulo Freitas Revisão Alessandra Muylaert Archer Camila Welikson