Disciplinas intervenientes Ciências Físico-Químicas, Ciências da Natureza, Educação Visual e Tecnológica, Matemática. 1 Motivação Realização de visita a um dos seguintes locais (ver Lista de Contactos):. Centros de Ciência Viva (Lagos, Tavira ou Vila do Conde). Pavilhão do Conhecimento Ciência Viva - Lisboa. Oceanário de Lisboa. Instituto de Meteorologia. Museu da Água - EPAL 2 Definição do Tema Sugestão de questões a abordar: 1. Qual a diferença entre tempo e clima? 2. Quais os critérios da bandeira azul? 3. Como se determina a qualidade de água? 1
Tema: O Clube dos Cientistas 3 Planificação 3.1. Objectivos. Construir equipamentos de uma Estação Meteorológica. Conhecer alguns parâmetros que são utilizados para determinar a qualidade da água 3.2. Materiais Os materiais necessários para cada uma das actividades propostas encontram-se descritos no ponto 4. 3.3. Informação de Apoio As estações meteorológicas são locais equipados com instrumentos de medição para o registo de dados de várias variáveis meteorológicas. As variáveis estudadas, para uma eficaz previsão do tempo, são: precipitação, temperatura do ar, pressão atmosférica, humidade relativa do ar, radiação e direcção e velocidade do vento. A estação meteorológica que se propõe construir nesta actividade é composta por três instrumentos:. Termómetro Digital mede a temperatura atmosférica;. Catavento (a construir) indica a direcção do vento;. Pluviómetro (a construir) mede a pluviosidade (ou precipitação). 23
Informação adicional sobre estações meteorológicas pode ser encontrada em:. http://www.meteo.pt/pt/areaeducativa/ (observação e interpretação do tempo e informação sobre clima e tempo). http://www.ancruzeiros.pt/anccatavento.html (exemplo de construção de catavento). http://snirh.pt/snirh.php?main_id=1&item=4.3.2&objlink=&objrede= (dados em tempo real sobre temperatura, humidade relativa e direcção e velocidade do vento). http://snirh.pt/snirh.php?main_id=1&item=4.3.2&objlink=&objrede= ( dados em tempo real sobre precipitação) A água não é apenas um líquido incolor, inodoro e sem sabor, é na realidade um químico muito activo cujas reacções são essenciais à vida. A qualidade da água dos mares, rios, lagos e lagoas influencia o uso que fazemos dessa água. A qualidade da água é definida pelos seus parâmetros físicos, químicos e biológicos. A qualidade das águas balneares é definida de acordo com os valores exigidos na directiva 76/160/CE que corresponde aos vlaores limite fixados na legislação portuguesa, Decreto-Lei nº 236/98 de 1 de Agosto (ver Anexo). Informação adicional sobre a qualidade da água das praias pode ser encontrada em:. http://www.aguasdoalgarve.pt/canal_educativo/index.htm. http://snirh.pt/snirh.php?main_id=1&item=1.2 (informação geral dirigida a crianças e jovens sobre a qualidade das praias) 3
3.4. Preparação Actividade 1 - Estação Meteorológica. Recolha bibliográfica sobre a actividade proposta, leitura e interpretação dos textos/imagens/material de apoio sugeridos. Formação de grupos de trabalho. Recolha do material necessário para efectuar as experiências propostas nas actividades. Actividade 2 - Determinação do grau de poluição da água. Recolha bibliográfica sobre a actividade escolhida, leitura da informação de apoio sugerida. Formação de grupos de trabalho. Escolha dos tipos de água a amostrar. Preparação da amostragem (escolha dos locais e recolha de material para a amostragem). 4 Desenvolvimento Propostas de Actividades 1. Estação Meteorológica Objectivos específicos. Indicar pelo menos três variáveis meteorológicas sem errar;. Distinguir, enunciando, os diferentes instrumentos que compõem uma estação meteorológica;. Compreender as relações existentes entre as diferentes variáveis meteorológicas. 45
Materiais para a Estação Meteorológica. Bússola. Termómetro Digital Catavento. 4 Pionés. Régua de 30 cm. Lima. Tesoura. Canivete. Serra manual. 2 Canetas esferográficas sem carga. Caneta de acetato. 2 Copos de iogurte (de plástico). Martelo. Cabo de vassoura. 2 Elásticos. Prego pequeno. 2 Pregos compridos (ver Figura 4). Quadrado de madeira (1 cm de espessura, 6 cm de lado). Peça de madeira (15cmx10 cmx0.3cm) Pluviómetro. Garrafas de plástico transparentes (grandes). Fitas adesivas à prova de água. Caneta de acetato Catavento Procedimento 1. Cortar com a serra 30cm do cabo de vassoura e limar as partes serradas. 2. Marcar com a caneta duas linhas paralelas numa das extremidades do cabo serrado (ver Figura 1.a) 5
3. Com o auxílio da serra, fazer uma ranhura de 1cm na extremidade do cabo marcado (ver Figura 1.b). Adaptado Revista de ensino de ciências 1982. 4. Traçar duas diagonais no quadrado de madeira a lápis (ver Figura 2). 5. Colocar o tubo da caneta no centro do quadrado e marcar um círculo a lápis (ver Figura 2). Adaptado Revista de ensino de ciências 1982. 6. Furar a madeira no círculo marcado com auxílio do canivete de modo a fixar o tubo da caneta. 7. Serrar 2.5cm de tubo de caneta e encaixar a peça no orifício criado no quadrado de madeira, de modo a aparecer tubo dos dois lados do quadrado de madeira. 67
8. Retirar o fundo dos copos de iogurte e cortar o cilindro em 4 partes iguais. 9. Fixar com pioneses as 4 partes iguais obtidas ao quadrado de madeira, ao longo das diagonais (pás). NOTA: Fixar cada ¼ de copo de iogurte pelo mesmo canto. (ver Figura 3). Adaptado Revista de ensino de ciências 1982. 10. Cortar um círculo, no outro copo de iogurte, com diâmetro igual ao cabo de vassoura do outro copo de iogurte. 11. Na outra extremidade do cabo de vassoura, colocar o círculo de plástico, o quadrado de madeira com as pás e tubo e o prego grande (Figura 4). Martelar o prego de modo a fixar as peças ao cabo da vassoura. Verificar se a madeira com pás roda livremente. 12. Traçar a lápis na peça de madeira o esquema da Figura 5. Serrar a peça e limar as superfícies serradas. 13. Fixar a peça à ranhura da outra extremidade do cabo de vassoura (ver Figura 3) com um prego pequeno 7
(ver Figura 6). 14. Procurar o ponto de equilíbrio horizontal do catavento (Figura 7) e marcar com a caneta esse ponto. Adaptado Revista de ensino de ciências 1982. 15. Pregar um prego grande nesse ponto. 16. Prender, com elásticos, o outro tubo da caneta ao cabo de vassoura que sobrou deixando parte do tubo acima do cabo (ver Figura 8). 17. Encaixar o prego central do catavento no tubo da caneta (ver Figura 9). Verificar se o catavento roda livremente. Adaptado Revista de ensino de ciências 1982. 89
Pluviómetro Procedimento 1. Cortar a garrafa grande em duas partes, utilizar a parte do gargalo como funil e colocá-la dentro da base (ver Figura 1). 2. Prender o funil à outra parte com a fita adesiva à prova de água (ver Figura 2). 3. Medir a quantidade máxima de água que o pluviómetro poderá receber (capacidade de precipitação). 4. Fazer uma escala de leitura do aparelho, fazendo marcações com a fita adesiva e deixando 1cm entre cada marcação (ver Figura 3). 5. Colocar o aparelho no exterior, evitando locais como: debaixo de alpendres, debaixo de árvores ou outros locais protegidos. Adaptado Revista de ensino de ciências 1982. Recolha de dados Ao longo de vários dias, observar, medir e registar: a) A direcção e sentido do vento usando o catavento; b) A altura da água acumulada no pluviómetro (e, de seguida, esvaziar o aparelho); 9
c) O valor da temperatura com o termómetro digital; este registo deve ocorrer, preferencialmente, sempre à mesma hora. Alternativamente, podem efectuar-se dois registos de temperatura: um de manhã cedo (cerca das 09h00) e outro cerca das 14h00. Tratamento de dados Compilar numa tabela todos os dados registados. Fazer gráficos para cada uma das variáveis medidas em função do tempo. Analisar/determinar/discutir a relação entre as grandezas medidas. Apresentar os resultados e toda a informação recolhida em posters. 2. Determinação do grau de poluição da água Objectivos específicos Os alunos deverão ser capazes de determinar parâmetros físico-químicos da água, assim como detectar se esta está ou não poluída com matéria orgânica. 10 11
Materiais para a Determinação do grau de poluição da água. Caderno de registo. Lápis. Frascos de plástico com tampa (de preferência esterilizados) com capacidade de 500ml. Frascos de plástico com tampa (de preferência esterilizados) com capacidade de 250ml. Conta-gotas. Termómetro. Fitas de ph. Fitas de determinação de nitratos. Sabão azul e branco. Colher. Solução de permanganato de potássio 1%. Luvas de látex Procedimento 1. Recolher amostras de água de diferentes origens (e.g., água destilada, água da torneira, água da chuva, água de um poço, água do rio, água do mar). Por questões de segurança, coloque luvas de látex. Para uma correcta representatividade da amostra, devem ser recolhidas pelo menos três amostras de cada origem de água. Catalogar cada um dos frascos com uma etiqueta onde deverá escrever a data, origem da água e o número da amostra. 2. No caso da amostragem se realizar em rios ou no mar, pegar no recipiente pela base, mergulhar com o bocal para cima até ele ficar com água (a recolha deve ser 11
feita a cerca de 30cm de profundidade). Catalogar cada um dos frascos com uma etiqueta, onde deverá escrever a data, a origem da água e o número da amostra. 3. Colocar cerca de 200ml de água de cada uma das amostras recolhidas, em dois frascos diferentes (um será utilizado na determinação de matéria orgânica e o outro na determinação da dureza da água; a restante amostra será utilizada na determinação do ph e dos nitratos). Catalogar cada um dos frascos com uma etiqueta onde deverá escrever a data, origem da água, o número da amostra e o tipo de análise. Procedimento: Determinação da matéria orgânica 4. Adicionar a cada frasco a solução de permanganato de potássio, gota a gota, mexendo a água com a colher, após adicionar cada uma das gotas. 5. Contar o número de gotas necessárias para que a água mantenha a coloração rosa durante 20 minutos. 6. Registar os resultados. 7. Comparar o número de gotas necessárias nas diferentes amostras. Nota: Quanto mais elevado for o número de gotas de permanganato de potássio necessárias para manter a água com a coloração rosa durante 20 minutos, mais poluída está a água. O permanganato reage com a matéria orgânica existente na água, oxidando-a. Trata-se de um método limitativo, pois detecta apenas a poluição devido à presença de matéria orgânica. 12 13
Procedimento: Determinação do ph 4. Retirar, unicamente, o número de fitas de ph necessárias para o teste e fechar imediatamente a embalagem que as contém. 5. Com o auxílio do conta gotas deitar várias gotas da amostra de água no papel indicador de ph, aguardar uns segundos e verificar com que cor ficou o indicador (não deve tocar com os dedos na zona do teste). 6. Determinar, com base na escala de cores do indicador universal o ph e anotar no caderno de campo os resultados obtidos. Procedimento: Determinação de Nitratos 4. Retirar a quantidade exacta de fitas de determinação de nitratos para o teste e fechar novamente a embalagem que as contém. 5. Deitar várias gotas de água na fita e aguarde cerca de um segundo. 6. Observar as zonas de teste da fita após um minuto. 7. Com base na cor obtida, tirar conclusões e anotar no caderno de campo os resultados obtidos. Nota: Na presença de iões nitrato o extremo da fita fica roxo-violeta, enquanto que a parte superior da fita, na presença de nitrito, fica também roxo-violeta. As fitas de teste não devem ser expostas à luz do sol nem à humidade. A sua conservação deve ser feita num local seco e frio (menos de 30ºC). 13
Procedimento: Determinação da Dureza da Água 4. Com uma lâmina raspe o sabão azul e branco para dentro do copo, agite e verifique se o sabão produziu espuma. 5. Tirar conclusões, sabendo que a água dura não forma espuma com sabão, mas sim um precipitado viscoso, e anotar no caderno de campo. Compilar os dados obtidos para os diferentes tipos de águas. Elaborar uma tabela com os dados das diferentes águas. Comparar os resultados com auxílio de gráficos. Organizar os dados e informação obtida em cada etapa. Elaborar os conteúdos para os posters finais. ANEXO 1 5 Sugestões de Produto Final. Posters com os resultados das actividades realizadas.. Organização de um Dia da Ciência para a exposição das actividades experimentais e dos trabalhos realizados ao longo destas actividades.. Divulgação da actividade no jornal/site da escola. 6 Avaliação Preenchimento das fichas de auto e hetero-avaliação (ver Fichas de Avaliação). Discussão/Debate sobre o projecto. 14 15
Bibliografia Instituto da Água, 2008. Qualidade das águas balneares. Aplicação da directiva 76/160/CEE e da directiva 2006/7/CE. Relatório anual. 2008. MAOTDR. Miranda, P.M.A. 2001. Meteorologia e Ambiente. Universidade Aberta. Val Maddini, M.A. 1992. Construa sua própria estação meteorológica. Revista de Ensino de Ciências, 6:44-56. 15
ANEXO O CLUBE DE CIENTISTAS In www.inag.pt 16 17
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