Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Ciências

Apresentação em tema: "Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Ciências"— Transcrição da apresentação:

1 Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Ciências
Ensino Fundamental, 9º Ano Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos

2 Vamos começar este estudo fazendo algumas perguntas ...
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Vamos começar este estudo fazendo algumas perguntas ... É possível uma substância estar em mais de um estado físico ao mesmo tempo? Existe alguma diferença entre Vapor e Gás? Por que conseguimos cozinhar o alimento mais rapidamente utilizando uma panela de pressão? Por que nas montanhas a água ferve abaixo de 100ºC? Mas antes de responder, precisaremos conhecer alguns conceitos fundamentais da Física ...

3 Estados Físicos da Matéria
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Estados Físicos da Matéria Estados físicos da matéria ou fases são as diferentes formas de como uma substância pode se apresentar no espaço. Os principais são: Imagem: Kevin Saff / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. Imagem: Almirante Harley D. Nygren / domínio público. Imagem: kkic / GNU Free Documentation License. Sólido Líquido Vapor

4 Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Sólido É quando os átomos das moléculas constituintes da matéria estão em um estado de agitação baixo, podendo ser concentrados mais átomos em um mesmo espaço físico. Possui forma e volume fixos. Sólido A força de atração é maior que a força de repulsão entre suas moléculas Ex.: Bola de bilhar. Imagem: Benjah-bmm27 / domínio público. Por exemplo, a bola de bilhar, pode ser colocada em qualquer tipo de recipiente que ela não tomará a forma do recipiente, e o seu volume não vai aumentar ou diminuir. Imagem: Stanton McCandish /  GNU Free Documentation License.

5 Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Líquido Ocorre quando as moléculas já estão um pouco mais dispersas em relação à mesma matéria no estado sólido. Substâncias no estado líquido têm volume fixo, porém a sua forma pode variar. Líquido Ex.: Água. A força de atração é aproximadamente igual à força de repulsão entre suas moléculas Imagem: P99am / GNU Free Documentation License. Imagem: Walter J. Pilsak / GNU Free Documentation License. Por exemplo, a água, se estiver em um copo, toma a forma do copo, se estiver na jarra, fica na forma da jarra.

6 Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Vapor Acontece quando as partículas que formam a matéria estão bastante afastadas, dispersas no espaço. Por isso, elas podem ter a forma e o volume variáveis. A força de atração é menor que a força de repulsão entre suas moléculas Ex.: Oxigênio. Imagem: Jlpons / domínio público. Por exemplo, o oxigênio pode ser comprimido dentro de um cilindro e tomar a forma desse cilindro. Imagem: Vantey / GNU Free Documentation License.

7 Mudanças de Estado Físico
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Mudanças de Estado Físico A influência de fatores externos como Pressão e Temperatura fazem a matéria se apresentar ora em um, ora em outro estado físico. Imagem: Uwe Kils e Wiska Bodo /  GNU Free Documentation License. As mudanças de um estado físico para outro recebem denominações específicas... Ex.: Água coexistindo nos três estados físicos.

8 Mudanças de Estado Físico
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Mudanças de Estado Físico Absorvem calor (transformações endotérmicas) Liberam calor (transformações exotérmicas) Solidificação Condensação (Liquefação) Sólido (ordem) Líquido Fusão Vaporização Sublimação Vapor ou gás (desordem) Imagem: Prattflora / GNU Free Documentation License. Imagem: Tysto / domínio público. Imagem: P.wormer / GNU Free Documentation License.

9 Ponto de Fusão/Solidificação
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Características Importantes nas Mudanças de Estado Físico Ponto de Fusão/Solidificação Ponto de Fusão (PF) é a temperatura em que uma substância muda do estado sólido para o estado líquido. Ponto de Solidificação (PS) corresponde ao processo inverso, embora as temperaturas sejam equivalentes. Obs. O PF e o PS são obtidos em uma dada pressão. Quando esta não é citada, considera-se a pressão atmosférica

10 esta não é citada, considera-se a pressão atmosférica
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Características Importantes nas Mudanças de Estado Físico Ponto de Ebulição/Liquefação Ponto de Ebulição (PE) a temperatura em que uma substância muda do estado líquido para o estado de vapor. Ponto de Liquefação (PL) ou de Condensação (PC) corresponde ao processo inverso, embora as temperaturas sejam equivalentes. Obs. O PE e o PL ou PC são obtidos em uma dada pressão. Quando esta não é citada, considera-se a pressão atmosférica

11 Diagrama de Mudança de Estado Físico
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Diagrama de Mudança de Estado Físico ÁGUA PURA Temperatura (°C) a 1 atm Líquido + Vapor Vapor PE = 100°C Sólido + Líquido PF = 0°C Líquido – 10°C Sólido Tempo

12 Diagrama de Mudança de Estado Físico
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Diagrama de Mudança de Estado Físico ÁGUA + AÇÚCAR Temperatura (°C) a 1 atm Líquido + Vapor Vapor ∆TE Sólido + Líquido ∆TF Líquido – 15°C Sólido Tempo

13 Diagrama de Mudança de Estado Físico
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Diagrama de Mudança de Estado Físico MISTURAS EUTÉTICAS Líquido + Vapor Temperatura (°C) a 1 atm ∆TE Vapor Sólido + Líquido Misturas Eutéticas são misturas que mantêm sua temperatura constante durante a fusão/solidificação. TF Líquido – 15°C Sólido Tempo

14 Diagrama de Mudança de Estado Físico
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Diagrama de Mudança de Estado Físico MISTURAS AZEOTRÓPICAS Líquido + Gasoso Temperatura (°C) a 1 atm TE Vapor Sólido e Líquido Misturas Azeotrópicas são misturas que mantêm sua temperatura constante durante a vaporização/condensação. Líquido ∆TF – 15°C Sólido Tempo

15 Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Influência da Pressão Temperatura T Temperatura 3T Imagem: Egmason / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Pressão e Temperatura são grandezas diretamente proporcionais, assim, quanto MAIOR A PRESSÃO, MAIOR A TEMPERATURA DE EBULIÇÃO.

16 Influência da Altitude
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Influência da Altitude Quanto MAIOR a ALTITUDE, MENOR a TEMPERATURA DE EBULIÇÃO e vice-versa, visto que Pressão e Temperatura são grandezas diretamente proporcionais. Por esse motivo, a água ferve a uma temperatura mais baixa nas montanhas do que ao nível do mar! pressão maior pressão menor altitude 0m 2.203 m 3.640 m 8.844 m Recife Cidade do México LaPaz Monte Everest La Paz: 87 ºC 3600 m Quito: 90 ºC 2850 m Brasília: 96 ºC 1100 m São Paulo: 98 ºC 750 m Santos: 100 ºC Nível do mar m Altitude EXEMPLO:

17 Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos O Diagrama de Fases Pressão Temperatura pT pC Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima Sólido Líquido Vapor Gás 1 Pc PT 2 3 TT TC Mapa de Pressões e Temperaturas que indica os Estados Físicos em que uma substância pura pode se apresentar e suas possíveis mudanças de Estado Físico. O Diagrama de Fases é composto por três curvas que delimitam tais Estados Físicos.

18 O que representa cada curva?
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos O que representa cada curva? CURVA 1 - CURVA DE FUSÃO - SOLIDIFICAÇÃO: fronteira entre os estados SÓLIDO-LÍQUIDO. Ou seja, sobre essa curva (com os respectivos valores de temperatura e pressão) a substância coexiste naqueles Estados Físicos sofrendo FUSÃO ou SOLIDIFICAÇÃO. Pressão Temperatura pT pC Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima Sólido Líquido Vapor Gás 1 Pc PT 2 3 TT TC Imagem: Darren Hester / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic. Ex.: O gelo derretendo ou a água congelando

19 O que representa cada curva?
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos O que representa cada curva? CURVA 2 - CURVA DE VAPORIZAÇÃO - CONDENSAÇÃO: fronteira entre os estados LÍQUIDO-VAPOR. Ou seja, sobre essa curva a substância coexiste naqueles Estados Físicos, sofrendo VAPORIZAÇÃO ou CONDENSAÇÃO. Pressão Temperatura pT pC Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima Sólido Líquido Vapor Gás 1 Pc PT 2 3 TT TC Imagem: John M. Evans/USGS-USA Gov / domínio público. Ex.: A água evaporando ou a precipitação da chuva.

20 O que representa cada curva?
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos O que representa cada curva? CURVA 3: CURVA DE SUBLIMAÇÃO - RESSUBLIMAÇÃO: Fronteira entre os estados VAPOR-SÓLIDO. Ou seja, sobre essa curva, a substância coexiste naqueles Estados Físicos, sofrendo Sublimação ou Ressublimação (Sublimação Reversa). Pressão Temperatura pT pC Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima Sólido Líquido Vapor Gás 1 Pc PT 2 3 TT TC Imagem: Nevit / Creative Commons  Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Ex.: O gelo seco virando “fumaça” ou o CO2 sendo transformado em gelo seco.

21 Pontos-Conceitos Importantes
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Pontos-Conceitos Importantes Pressão Temperatura pT Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima Sólido Líquido Vapor Gás TT PT PT: PONTO TRIPLO: Indica os valores de pressão e temperatura nos quais a substância coexiste nos TRÊS ESTADOS FÍSICOS (Sólido, Líquido e Vapor). É o ponto em que as três curvas se interceptam.

22 Pontos-Conceitos Importantes
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Pontos-Conceitos Importantes Pressão Temperatura pC Imagem produzida pelo Prof. Leandro Lima Sólido Líquido Vapor Gás TC PC Pc: PONTO CRÍTICO: Indica o limite que determina se a substância é um vapor ou um GÁS. Ele mostra a temperatura crítica a partir da qual a substância passa a ser um GÁS. Afinal, existe diferença entre VAPOR e GÁS?

23 Qual a diferença entre VAPOR e GÁS?
Ciências, 9º Ano Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Qual a diferença entre VAPOR e GÁS? VAPOR: Estado Físico que é capaz de estar em equilíbrio com o Estado Líquido ou Sólido, ou transformar-se nesses estados a partir da variação da Pressão ou Temperatura. Imagem: Erich Ferdinand / Creative Commons Attribution 2.0 Generic. Ex.: Quando colocamos água para ferver numa chaleira, obtemos água no estado de vapor.

24 Qual a diferença entre VAPOR e GÁS?
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Qual a diferença entre VAPOR e GÁS? GÁS: Estado Físico que não pode ser alterado apenas pela da variação da Temperatura. Para que haja mudanças no Estado Físico de um gás, é necessário que se varie a sua Pressão. Imagem: Krish Dulal /  GNU Free Documentation License. Ex.: O gás de cozinha (GLP – Gás Liquefeito de Petróleo). Dentro do botijão, ele se encontra no estado líquido por estar a altas pressões.

25 Diagrama de Fases da Água
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Diagrama de Fases da Água No Ponto Triplo, temos: TT = 0,01ºC e pT = 4,579 mmHg (0,006 atm). Imagem: Uwe Kils e Wiska Bodo /  GNU Free Documentation License. 760 4,579 0,01 100 P(mmHg) t(ºC) Água líquida sólida vapor Ponto triplo solidificação ebulição sublimação Com esses valores de temperatura e pressão, poderemos observar a água simultaneamente nos três estados: sólido (gelo), líquido (água) e vapor (vapor d’água).

26 Tirinha encontrada em:
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Leia a tirinha ao lado e dê uma explicação para o fato ocorrido. Tirinha encontrada em:

27 Curiosidade: A panela de Pressão
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Curiosidade: A panela de Pressão Ao nível do mar, nas panelas abertas, a água ferve a uma temperatura próxima de 100ºC. Imagem: ArnoldReinhold / GNU Free Documentation License. Ao nível do mar, nas panelas abertas, a água ferve a uma temperatura próxima de 100ºC.

28 Curiosidade: A panela de Pressão
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Curiosidade: A panela de Pressão Como o próprio nome sugere, na panela de pressão, a pressão interna é bem maior que a externa, fazendo a temperatura de ebulição da água aumentar, passando a ser algo em torno de 120ºC. Imagem: Wikinaut / GNU Free Documentation License. Nessas condições, estaremos cozendo o alimento a uma temperatura maior que numa panela aberta, gastando, assim, menos tempo para o cozimento. Imagem: Karl Gruber / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

29 Cuidados com a Panela de Pressão
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Cuidados com a Panela de Pressão 1 – Só adquira panelas de pressão de lojas. Nunca de ambulantes. 2 – Coloque os condimentos. Tempero e verduras após a utilização da pressão no alimento. 3 – Siga a indicação de volume de alimento e água indicado no manual de instrução da panela. 4 – Observe a panela enquanto estiver no fogo, verificando se a válvula de pressão está funcionando normalmente. 5 – Posicione o cabo da panela para o interior do fogão. 6 – Remova os resíduos de Gordura da válvula para não ocorrer obstrução. 7 – Lave e guarde separadamente a borracha e a tampa da panela. Siga essas orientações e Evite Acidentes.

30 do Ensino Fundamental Vamos Exercitar?

31 Exercício 01 Resolução Observe os seguintes fatos:
Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Exercício 01 Observe os seguintes fatos: I – Uma pedra de naftalina deixada no armário. II – Uma vasilha com água deixada no freezer. III – Uma vasilha com água deixada no fogo. IV – O derretimento de um pedaço de chumbo quando aquecido. Nestes fatos, estão relacionados corretamente os seguintes fenômenos: Resolução Sublimação Solidificação Vaporização Fusão I – sublimação, II – solidificação, III – vaporização, IV – fusão. I – sublimação, II – solidificação, III – vaporização, IV – fusão. I – sublimação, II – solidificação, III – fusão, IV – vaporização. I – fusão, II – sublimação, III –vaporização, IV – solidificação. I – vaporização, II- solidificação, III – fusão, IV – sublimação. I – vaporização, II – sublimação, II –fusão, IV – solidificação.

32 do Ensino Fundamental Exercício 02 (UFRJ) Podemos classificar como processo endotérmico e exotérmico, respectivamente, as mudanças de estado: Resolução a) liquefação e solidificação. b) condensação e sublimação. c) solidificação e evaporação. d) fusão e liquefação. e) evaporação e fusão. Um PROCESSO ENDOTÉRMICO é aquele que necessita RECEBER calor para acontecer  Fusão, Vaporização e Sublimação d) fusão e liquefação. Um PROCESSO EXOTÉRMICO é aquele que necessita PERDER calor para acontecer  Solidificação, Condensação/Liquefação e Ressublimação

33 do Ensino Fundamental Exercício 03 (Covest-2000) Uma panela X, com água, e outra Y, com água salgada, são levadas ao fogo e, após algum tempo, seus conteúdos encontram-se em ebulição. O gráfico que melhor descreve a variação de temperatura (eixo das ordenadas) dos líquidos em relação ao tempo (eixo das abscissas) durante a ebulição é: a) b) c) d) e) X Y X X Y X Y Y Y X Y X

34 Extras do Ensino Fundamental VÍDEO DO YOUTUBE SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
Calor específico Link: Calorimetria Link: SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL Transferência de calor entre um metal e a água Link: Equilíbrio térmico Link:    EXPERIÊNCIAS/ EXPERIMENTOS Capacidade térmica do calorímetro (Determinação) Link: CURIOSIDADES Equivalente mecânico do calor Link: LISTAS DE EXERCÍCIOS Cola da Web Link:

35 Obrigado pela Atenção! Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Obrigado pela Atenção!

36 Bibliografia Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental
Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos Bibliografia BENIGNO, Barreto Filho; XAVIER, Cláudio da Silva. Física aula por aula. 1. ed. Vol. 02. São Paulo: Editora FTD, 2010. GASPAR, Alberto. Compreendendo a Física. Vol. 02. São Paulo: Editora Ática, 2011. GUALTER; HELOU; NEWTON. Física. Vol. 02. São Paulo: Editora Saraiva, 2011. MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 1. ed. Vol. 02. São Paulo: Editora Scipione, 2011. < Acesso em 13/06/2012. < Acesso em 13/06/2012. < Acesso em 13/06/2012. < Acesso em 13/06/2012. < Acesso em 13/06/2012. < Acesso em 13/06/2012. < Acesso em 13/06/2012. < Acesso em 13/06/2012. < Acesso em 13/06/2012. < Acesso em 13/06/2012.

37 Tabela de Imagens n° do slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso 3a Almirante Harley D. Nygren / domínio público. 24/10/2012 3b kkic / GNU Free Documentation License. 3c Kevin Saff / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic. 4a Benjah-bmm27 / domínio público. 4b Stanton McCandish /  GNU Free Documentation License. 5a P99am / GNU Free Documentation License. 5b Walter J. Pilsak / GNU Free Documentation License. 6a Jlpons / domínio público. 6b Vantey / GNU Free Documentation License. 7 Uwe Kils e Wiska Bodo /  GNU Free Documentation License.

38 Tabela de Imagens n° do slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso 8a Prattflora / GNU Free Documentation License. 24/10/2012 8b Tysto / domínio público. 8c P.wormer / GNU Free Documentation License. 15 Egmason / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. 18 Darren Hester / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic. 19 John M. Evans/USGS-USA Gov / domínio público. 20 Nevit / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. 23 Erich Ferdinand / Creative Commons Attribution 2.0 Generic. 24 Krish Dulal /  GNU Free Documentation License. 25 Uwe Kils e Wiska Bodo /  GNU Free Documentation License.

39 Tabela de Imagens n° do slide
direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se conseguiu a informação Data do Acesso 27 ArnoldReinhold / GNU Free Documentation License. 24/10/2012 28a Wikinaut / GNU Free Documentation License. 28b Karl Gruber / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.