UNIDADE 6 O ar

Santos-Dumôn, um brasileiro inventor

Você sabia que o inventor do balão dirigível foi um brasileiro?

Alberto Santos-Dumôn nasceu em 20 de julho de 1873, na cidade de Palmira (que atualmente leva seu nome: Santos Dumôn), em Minas Gerais.

Em 1892, mudou-se para Paris a fim de complementar os estudos e lógo se interessou por voo. Desenvolveu balões e fez progressos com o contrôle do voo, construindo os primeiros dirigíveis. Com o sucesso, passou a dedicar-se à obsessão dos engenheiros da época: a construção de um aparelho voador mais pesado que o ar. O 14-Bis, chamado de “Ave de Rapina” pelos franceses, tornou-se o primeiro aparelho mais pesado que o ar a voar em demonstração pública, sem o auxílio de dispositivos externos, em 23 de outubro de 1906, percorrendo cêrca de 60 metros. Pouco mais tarde, em 12 de novembro do mesmo ano, superou a marca, realizando o primeiro voo registrado da história.

Ilustração de duas páginas. Objetos voadores com diferentes formatos, todos na cor bege, em frente a um céu azul com algumas nuvens brancas. Na primeira página, de cima para baixo: um balão esférico com um cesto preso abaixo por cordas: Balão Brasil (4 de julho de 1898). Primeiro balão construído por Santos-Dumont, aos 25 anos de idade. Em vez de seda chinesa, ele inovou, utilizando seda japonesa, material menos resistente, porém bem mais leve. A seguir, um balão cilíndrico com a parte central dobrada para baixo e um cesto preso abaixo por cordas: Dirigível número 1 (18 de setembro de 1898). Com o objetivo de controlar a dirigibilidade do balão, Santos-Dumont desenvolveu o número 1, com motor a explosão. Na descida, uma bomba de ar não funcionou adequadamente, e o balão começou a dobrar e caiu. Abaixo, outro balão cilíndrico com uma plataforma presa abaixo por cordas e um leme na parte posterior: Dirigível número 6 (19 de outubro de 1901). Em voo de pouco menos de meia hora, Santos-Dumont contornou a Torre Eiffel com esse dirigível. Por esse feito, recebeu o prêmio Deutsch de la Meurthe, além de 50 mil francos, que ele doou. Ao lado, um homem branco de bigode vestindo camisa branca, gravata preta, vestindo paletó, calça preta e chapéu cônico bege.

Começando a Unidade

  1. Como um balão pode manter-se suspenso no ar?
  2. De que é formado o ar atmosférico?
  3. Considere o texto.

[...]. Os projetos de Santos-Dumôn de números 11 e 12 são de um avião e de um helicóptero, respectivamente. O primeiro, um desenho influenciado pelos trabalhos de Sir djêordjiCayley, que – desde o início do século dezenove – construía pequenos planadores, pode não ter saído do papel. O segundo projeto chegou a uma fase avançada. [...].

Fonte: Barros, H. G. página L. de. O LEGADO de Santos-Dumôn. Scientific American Brasil, São Paulo, volume 1, número 12, página 22-27, 2023.

Troque ideias com os colegas: cientistas e inventores seriam capazes de fazer descobertas e criar inventos sem usar como base o trabalho de outros pesquisadores?

Ilustração de duas páginas. Na segunda página, de cima para baixo: balão oval e curto com plataforma presa abaixo por cordas, hélice e leme na parte posterior: Dirigível número 9 (1903). O pequeno dirigível número 9 recebeu o nome de La Balladeuse (“A Passeadeira”, em francês). Nele, Santos-Dumont levou um garoto de 7 anos como passageiro e realizou o primeiro voo noturno. Além disso, depois de três aulas, permitiu que a cubana Aída de Acosta o pilotasse. A seguir, pequeno avião com asas formadas por três grandes cubos vazados de cada lado e um na frente ligado às asas por um eixo: 14-Bis (23 de outubro de 1906). Santos-Dumont voou em seu 14-Bis, em Campo de Bagatelle, na cidade de Paris, na França. O percurso de 60 metros, a cerca de 6 metros do solo, durou apenas 7 segundos. Ao lado, pequeno avião com asas achatadas e retangulares e hélice no topo: Demoiselle (1909). Demoiselle (“libélula” ou “senhorita”, em francês) foi o primeiro ultraleve da história. Com o aparelho, Santos-Dumont visitava seus amigos, pousando no jardim da residência deles. Na parte inferior, a torre Eiffel cercada por uma cidade.

Fonte: ASAS DA liberdade: a vida e a morte de Santos-Dumôn. Aventuras na História, 20 julho 2019. Disponível em: https://oeds.link/WDG7nj. Acesso em: 21 julho 2022.

Por que estudar esta Unidade?

Conhecer a composição, a pressão e outras propriedades do ar podem ajudar a compreender o clima, alguns fenômenos naturais e o funcionamento das máquinas voadoras construídas pelo ser humano. Entender as alterações na atmosfera decorrentes de ações humanas também é um conhecimento importante para o exercício da cidadania.

TEMA 1 Os gases da atmosfera

A atmosfera terrestre é fundamental para a existência de vida no planeta. Ela é formada por uma mistura de gases em diferentes proporções e com características próprias.

A composição do ar

Quando o planeta Terra surgiu, não havia atmosfera. Essa camada gasosa se formou aos poucos e, durante muito tempo, era constituída por gases diferentes dos atuais. Fenômenos como a fotossíntese e a emissão de gases pelos vulcões estão entre aqueles que provocaram as mudanças na composição da atmosfera.

Os principais constituintes do ar atmosférico são o gás nitrogênio, o gás oxigênio, o gás carbônico e o vapor de água.

Os mais abundantes são o gás nitrogênio e o gás oxigênio, que correspondem, respectivamente, a 78% e a 21% do ar. Portanto, eles representam 99% do total de gases da atmosfera.

Proporção dos gases da atmosfera

Esquema. 100 garrafas divididas em cinco fileiras de 20 cada. 78 garrafas verdes representam o gás nitrogênio, 21 garrafas azuis representam o gás oxigênio, e uma garrafa laranja representa outros gases atmosféricos.
Se fosse possível coletar o ar em 100 garrafas idênticas e separar seus principais componentes, teríamos 78 garrafas com gás nitrogênio, vinte e uma garrafas com gás oxigênio e uma garrafa com uma mistura dos demais gases. (Cores-fantasia.)

A presença da atmosfera está relacionada à existência de vida na Terra. O gás oxigênio é indispensável para a maioria dos seres vivos. A presença de outros gases, como o gás carbônico, ajuda a manter a temperatura média constante e em torno de 15 graus Célsius na superfície do planeta.

Os gases do ar não estão distribuídos igualmente por toda a extensão da atmosfera. Por exemplo, o gás oxigênio predomina nas camadas inferiores e torna-se raro nas camadas superiores. O vapor de água também está presente no ar em quantidades variáveis, de acôrdo com o local ou o clima.

Características de alguns componentes do ar

Gás oxigênio

A maioria dos seres vivos precisa do gás oxigênio para realizar transformações químicas fundamentais para sua sobrevivência. Apenas algumas espécies de microrganismos sobrevivem na ausência dêsse gás, como é o caso da bactéria causadora do tétano (Clostridium tetani).

O gás oxigênio também participa do processo de queima ou combustão, uma transformação química que libera grande quantidade de energia na fórma de luz e calor. Nesse processo, o gás oxigênio é chamado de comburente e os materiais que queimam são chamados de combustíveis; são exemplos a madeira, o carvão e a gasolina. A combustão só tem início quando se fornece energia, por exemplo, de uma faísca elétrica ou uma pequena chama. Nesse caso, a fonte de energia é chamada de fonte de ignição.

Gás carbônico

Embora esteja presente em pequena quantidade no ar, o gás carbônico participa de diversos processos importantes para os seres vivos. Com a água e a luz solar, esse gás participa do processo de produção de alimento dos seres fotossintetizantes. O gás carbônico é produto da respiração dos seres vivos.

O gás carbônico retém na atmosfera parte da energia que a Terra recebe do Sol. Esse fenômeno natural chama-se efeito estufa. Graças a ele e a alguns outros gases que também retêm energia, as temperaturas atmosféricas se mantêm dentro de limites adequados à existência da vida como a conhecemos. No entanto, o excesso dêsses gases faz com que mais energia seja retida na atmosfera, aumentando a temperatura média do planeta. O gás carbônico é liberado na queima de matéria orgânica, como nos incêndios em florestas. No Tema 4, você estudará como esses processos ocorrem e as consequências do aquecimento global.

Fotografia. Destaque de duas mãos com luvas amarelas segurando um extintor de incêndio vermelho, que solta uma fumaça branca sobre uma labareda de fogo.
Na imagem, o bombeiro usa extintor à base de gás carbônico para apagar o fogo. Quando o jato de gás carbônico é direcionado à base das chamas, a disponibilidade de gás oxigênio no local é diminuída e, com isso, a combustão não se mantém e o fogo se extingue.

Gás nitrogênio

Por ser muito estável, o gás nitrogênio não se combina facilmente com outros compostos. Por isso, ele pode ser empregado para substituir o ar e evitar incêndios em depósitos ou recipientes que abrigam materiais combustíveis, como alguns metais na fórma de pó que podem explodir quando entram em contato com o gás oxigênio.

Argônio

O gás argônio está presente em maior quantidade que o gás carbônico e, como o gás nitrogênio, tem a propriedade de ser muito estável quimicamente (ele é tão pouco reativo que faz parte de um conjunto de materiais conhecido como gases nobres). Ele é aplicado, por exemplo, como um substituto do ar em compartimentos que armazenam peças de museus para sua melhor conservação. Ele também é o principal componente de um tipo de laser utilizado em cirurgias dos olhos e faz parte do mecanismo de funcionamento de lâmpadas fluorescentes.

Vapor de água

O vapor de água ajuda a regular o clima por meio do ciclo da água. Ao encontrar camadas mais frias da atmosfera, o vapor de água se condensa formando inúmeras gotículas. Essas gotículas aglomeram-se até atingir um tamanho em que tendem a cair como chuva.

A quantidade de vapor de água na atmosfera varia de acôrdo com o clima de cada lugar e as condições do tempo em determinado momento. Em algumas regiões do planeta, como na Amazônia, a quantidade de vapor de água no ar é maior; por isso esses locais são úmidos, e ocorrem chuvas quase o ano todo. Porém, há outras regiões em que a quantidade de vapor de água no ar é baixa e, por essa razão, apresentam clima seco, como o semiárido nordestino e os desertos.

Quando essa quantidade de vapor de água diminui, podemos sentir que o ar está seco ao respirar. A baixa umidade provoca secura nas vias aéreas e nos olhos e costuma agravar problemas alérgicos e respiratórios, além de aumentar o risco de incêndios na vegetação.

Fotografia. Salão fechado com uma reprodução de uma nuvem branca luminosa com tons de cinza e fios que parecem gotas de chuva caindo da nuvem.
Cloud (nuvem, em inglês) é uma escultura interativa criada pelos canadenses Ketlind Braun e ueine garrê, composta de 6 mil lâmpadas domésticas e cordões. As lâmpadas que integram essa obra de arte são novas e queimadas e foram recolhidas pelos artistas nas comunidades locais, com o intuito de conscientizar as pessoas a respeito da utilização e do descarte das lâmpadas usadas. (Rússia, 2014.)
Versão adaptada acessível

Se necessário, realize a atividade a seguir com um colega.

Vamos fazer

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Como verificar experimentalmente que o ar é uma mistura?

Material

  • 2 copos de vidro
  • Geladeira
  • Palito de fósforo ou isqueiro
  • 1 pires
  • uma vela (pelo menos 3 centímetros menor que o copo)

ATENÇÃO

Cuidado com a vela acesa! Um adulto deve supervisionar a realização do procedimento dois.

Procedimento um

  1. Coloque um copo de vidro vazio no congelador por 10 minutos.
  2. Elabore uma hipótese sôbre o que vai acontecer na superfície do copo depois que ele for retirado do congelador.
  3. Retire o copo, deixe-o sôbre a mesa por 10 minutos e verifique o que ocorre.

Analisar

  1. O que você notou na superfície do copo?
  2. Sua hipótese se confirmou? O que você modificaria na sua hipótese inicial e por quê?

Procedimento dois

  1. Peça ajuda a um adulto e acenda a vela, mantendo-a em pé sôbre um pires.
  2. Elabore uma hipótese sôbre o que vai acontecer quando você cobrir a vela acesa com o outro copo de vidro.
  3. Teste sua hipótese.

Analisar

  1. Passado algum tempo, o que aconteceu com a chama?
  2. Sua hipótese se confirmou? O que você modificaria na sua hipótese inicial e por quê?

Montagem da atividade prática

Ilustração. Uma vela acessa sobre um pires coberta por um copo translúcido.
Vela acesa sob copo de vidro. (Imagem sem escala, cores-fantasia.)

Argumentar

  1. Produza um argumento científico (com os dados obtidos, uma justificativa, conectando os dados com informações do Tema, e qualificadores) defendendo que essa atividade permite demonstrar que o ar é uma mistura (conclusão).
  2. Apresente seus argumentos científicos aos colegas e compare com as ideias expostas por eles. Havendo divergência, elabore contra-argumentos para defender sua conclusão.

De olho no tema

  1. Entre os gases que compõem o ar, identifique os que mais afetam as condições climáticas do planeta.
  2. A atmosfera é fonte de materiais úteis para os seres humanos? Justifique sua resposta.

TEMA 2 Propriedades do ar

O ar tem massa, expande-se e exerce pressão.

Cor, cheiro e gôsto

O ar não tem côr incolor), não tem cheiro (é inodoro) e não tem gôsto insípido). O ar só deixa de ter essas características quando está misturado com outros componentes, como o material particuladoglossário presente nas fumaças de escapamento de automóveis.

O ar tem massa e ocupa espaço

Ao comparar a massa de um balão “vazio” com a massa dêsse mesmo balão inflado, nota-se uma pequena diferença nos números mostrados pela balança, o que demonstra que o ar possui massa.

O termo “vazio” está entre aspas para deixar claro que é apenas uma maneira de dizer, já que o balão não está completamente vazio, pois sempre contém uma porção de ar em seu interior, mesmo antes de ser inflado.

Outra propriedade do ar está relacionada ao volume: ele ocupa todo o espaço disponível em um ambiente, adquirindo o formato do recipiente onde está contido. Podemos constatar essa propriedade ao inflar o balão de borracha; observamos que ele estica por igual, ou seja, o ar ocupa igualmente todo o espaço disponível.

Fotografia A: uma bexiga rosa vazia sobre uma balança, que indica 3,2.
Fotografia B: A bexiga rosa cheia sobre a balança, que indica 4,0.
(A) Medida da massa do balão vazio. (B) Medida da massa do balão cheio de ar. Note, ao comparar as duas fotos, que a massa do balão inflado é maior que a massa do balão vazio.

O ar se expande e pode ser comprimido

Como qualquer gás, o ar tem volume e formato variáveis. Podemos, por exemplo, apertar um balão de borracha cheio de ar (aumentando a pressão) e, ao soltá-lo (diminuindo a pressão), verificar que ele retorna ao formato inicial. Isso se deve tanto à flexibilidade da borracha do balão quanto ao ar em seu interior, que pode ser comprimido e voltar a se expandir, ocupando todo o espaço disponível.

A matéria é descontínua, embora nossos sentidos nos levem a crer o contrário. Isso porque toda matéria é formada por partículas invisíveis a ôlho nu. Ao comprimir um gás, nós forçamos as partículas que o constituem a se aproximarem umas das outras. Ao contrário, ao se expandir, as partículas que compõem o gás se afastam.

A propriedade de expansibilidade e compressibilidade dos gases tem diversas aplicações práticas e pode ser usada, por exemplo, nos pneus de automóveis, motos e bicicletas.

Fotografia. Duas pessoas com roupas de mergulho pretas e cilindros de oxigênio ligados à boca. Estão no fundo do mar segurando câmeras. O ambiente é azulado.
Cilindros de mergulho contendo uma mistura de gases comprimidos possibilitam a um mergulhador explorar o ambiente aquático. (2020.)

Vamos fazer

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A temperatura afeta as propriedades do ar?

Material

  • 1 balão de borracha
  • 1 elástico de borracha
  • uma garrafa de plástico tipo PET de 600 mililitros
  • Água morna do chuveiro e água fria
  • uma bacia
  • Cubos de gêlo

ATENÇÃO

Cuidado para não aquecer demais a água no chuveiro para não se queimar.

Procedimento

  1. Acople o balão de borracha na boca da garrafa, usando o elástico para mantê-lo bem preso.
  2. Coloque a água aquecida na bacia e insira dentro dela a garrafa na posição vertical com o fundo virado para baixo. Elabore uma hipótese do que pode acontecer com o balão. Aguarde alguns instantes e analise o que ocorre.
  3. Retire a garrafa da bacia, mantendo o balão preso, e aguarde alguns minutos até que ela esfrie.
  4. Substitua a água aquecida da bacia por água fria com alguns cubos de gêlo. Introduza a garrafa com o balão preso na mesma posição da etapa 2. Elabore uma hipótese do que pode acontecer com o balão. Aguarde alguns instantes e verifique o que ocorre.

Analisar e concluir

  1. O que aconteceu quando a garrafa com o balão foi colocada na bacia com água aquecida? Faça um desenho do resultado e componha uma legenda explicativa para ele.
  2. O que aconteceu quando a garrafa com o balão foi colocada na bacia contendo água fria e cubos de gêlo? Faça um desenho do resultado, com legenda explicativa, e compare-o ao outro desenho.
  3. Em relação às propriedades de expansibilidade e de compressibilidade dos gases, a que conclusão podemos chegar com esta atividade?
Versão adaptada acessível

1. O que aconteceu quando a garrafa com o balão foi colocada na bacia com água aquecida? Registre o resultado no caderno, explicando-o.

2. O que aconteceu quando a garrafa com o balão foi colocada na bacia contendo água fria e cubos de gelo? Registre o resultado no caderno, explicando-o, e compare-o ao outro registro.

3. Em relação às propriedades de expansibilidade e de compressibilidade dos gases, a que conclusão podemos chegar com esta atividade?

De ôlho no tema

Identifique uma evidência, diferente das apresentadas no texto, de que o ar existe, relacionando-a a uma das propriedades dos gases estudadas.

Ícone composto pela ilustração de caderno com anotações e caneta.

Atividades

TEMAS 1 E 2

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ORGANIZAR

  1. Leia as frases e reescreva-as corrigindo o que considerar errado. Justifique a alteração.
    1. A atmosfera terrestre sempre teve a mesma composição.
    2. O gás nitrogênio é indispensável para queimar um combustível.
  2. Relacione os componentes do ar com suas características.
    1. Gás oxigênio
      1. Gás nitrogênio
        1. Gás carbônico
          1. Vapor de água
    1. Indispensável para o processo de fotossíntese.
    2. Indispensável para a maioria dos seres vivos e para a combustão.
    3. Está envolvido na regulação do clima por meio da formação de nuvens e, consequentemente, da chuva.
    4. Gás mais abundante na atmosfera.
  3. Qual é a característica do ar que pode ser associada à ocorrência de incêndios e queimadas?

ANALISAR

4. Analise a tabela e produza argumentos científicos (com dado, justificativa, conclusão e qualificador) como resposta às questões a seguir.

Atmosfera de Vênus

Composição

Proporção

Gás carbônico

96,5%

Gás nitrogênio

3,5%

Fonte: HYPERPHYSICS. Department of Physics and Astronomy. Georgia State University. Disponível em: https://oeds.link/dcOIkI. Acesso em: 21 julho 2022.

  1. Possuindo aparas de madeira e fósforos, um astronauta, em uma missão espacial nesse planeta, conseguiria acender uma fogueira?
  2. O fenômeno do efeito estufa no planeta Vênus ocorre de fórma mais ou menos acentuada que no planeta Terra?

Analisando em um sentido, tem-se a expansão do gás; analisando no sentido oposto, tem-se a compressão do gás.

5. O esquema a seguir representa um gás confinado em um recipiente que tem um êmbolo, o qual permite controlar seu volume. No detalhe, estão representadas partículas dêsse gás. Duas situações são esquematicamente demonstradas.

Em qual sentido de leitura as figuras representam a compressão gás? Como você chegou a essa conclusão?

Ilustração. Pote translúcido com uma tampa de compressão azul indicada como êmbolo. Ao lado, destaque de ampliação do interior do pote para partículas azuis dispersas. À direita, o mesmo pote com o êmbolo abaixado até quase metade do pote. Ao lado, destaque de ampliação do interior do pote para partículas azuis mais próximas umas das outras. Entre os potes há uma seta apontando para a direita e outra apontando para a esquerda.
Representação esquemática de sistema dotado de recipiente com êmbolo. (Imagem sem escala, cores-fantasia.)

Fonte consultada: SEARS, F.; YOUNG, H. D.; ZEMANSKY, M.W. Física dois. décima segunda edição, São Paulo: Pearson, 2008. volume 2.

COMPARTILHAR

6. O sistema de hipertexto presente na internet, diferentemente dos textos impressos, organiza-se em uma estrutura associativa em vez de linear. Nesse sistema, ao clicarmos sôbre determinada palavra, somos direcionados a uma nova página, que contém informações adicionais sôbre aquele tópico. Imaginem que o texto a seguir será inserido no site da escola e a turma ficou responsável por selecionar as informações que serão disponibilizadas ao leitor ao clicar nos termos ar liquefeito e quimicamente inerte. Após selecionar as informações, que podem ser textos e figuras, os grupos devem compartilhá-las com os colegas e a sala deve chegar a um consenso sôbre o que deve ser disponibilizado como hipertexto nesses dois casos. Publiquem o material produzido, após análise e instruções do professor, no site da escola, não se esquecendo de indicar as fontes consultadas.

Em 1785, o físico britânico Renry Cavendish (1731-1810), trabalhando com o ar isento de gás oxigênio, observou que uma pequena porção dêsse ar correspondia a um material de propriedades semelhantes às do gás nitrogênio, mas que apresentava maior densidade. cêrca de um século depois, um químico e um físico britânicos conseguiram separar esse material do ar liquefeito. Tratava-se do argônio, cujo nome tem origem grega (argos, preguiçoso) e lhe foi dado por ser quimicamente inerte.

Ícone composto pela ilustração de telescópio e vidraria de laboratório.

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Campeonato de aviões de papel

Não é tarefa simples projetar um avião de papel que consiga permanecer no ar, alcançar longas distâncias ou até fazer acrobacias! É por isso que todo ano acontecem diversas competições de aviões de papel ao redor do mundo, que são avaliados em diferentes categorias. Nesta atividade, vocês vão projetar aviões de papel e organizar um campeonato para vê-los em ação!

Fotografia. À esquerda, homem branco com cabelos lisos amarrados, de cavanhaque, vestindo camiseta azul e calça preta. Ele segura um avião com a mão direta e faz um movimento para trás e para baixo para lançar o avião para cima. Ao fundo, à direita, um homem branco com camiseta branca e calça jeans faz o mesmo movimento. Atrás dos dois há outras pessoas e várias bandeiras de vários países.
Competidores em uma das etapas do Campeonato Mundial de Aviões de Papel. (Áustria, 2019.)

Material

  • Papéis de variados tipos e tamanhos.
  • Instrumento de medida de distância (trena ou fita métrica).
  • Cronômetro.
  • Outros materiais que julgar necessários (tesoura com pontas arredondadas, cola etcétera).

Procedimento

  1. Cada estudante deverá escolher a categoria em que deseja competir: distância, tempo de voo ou acrobacia.
  2. Para as categorias distância e tempo de voo, é importante padronizar o papel utilizado pelos competidores. Pode ser definido, por exemplo, que todos devem usar folhas de papel sulfite no formato A4. Nessas categorias, os aviões devem ser feitos somente por meio de dobras no papel, sem cortar, rasgar ou colar.
  3. Na categoria acrobacia, o avião pode ser feito de qualquer tipo ou tamanho de papel e são permitidas outras técnicas de construção, além da dobradura de papel.
  4. Determinem o dia para a competição, que deverá acontecer em ambiente fechado, protegido do vento.
  5. Os participantes das categorias distância e tempo de voo deverão lançar o avião de um mesmo ponto (pode-se fazer uma marcação no chão), deixando o corpo relativamente estático, com os dois pés firmes no solo.
  6. Os participantes da categoria acrobacia podem escolher livremente como lançar o avião e devem ser julgados em três critérios: técnica de fabricação do avião, criatividade (arte e design) e desempenho durante o voo.

Interpretar e refletir

  1. Quais características você observou nos aviões que alcançaram distâncias maiores? E naqueles que permaneceram mais tempo no ar?
  2. Por que a categoria acrobacia tem mais liberdade no uso de materiais e técnicas?
  3. É possível projetar um avião que seja competitivo em mais de uma categoria? Justifique.
  4. Discuta com os colegas a importância das regras mencionadas nos procedimentos 2, 4 e 5.
  5. Converse com os colegas sôbre o processo de construção de seu avião: você se baseou em seus conhecimentos cotidianos e científicos sôbre os materiais e o ar ou se valeu de testes de tentativa e erro?

TEMA 3 A pressão atmosférica

A pressão atmosférica varia com a altitude do local.

A atmosfera terrestre envolve todo o planeta e está presente desde o nível do mar até altitudes de centenas de quilômetro se, como mencionado no Tema 2, o ar tem massa. Portanto, a presença da atmosfera faz com que tudo o que se encontra na superfície da Terra fique submetido a uma pressão: a pressão atmosférica.

Como a pressão atmosférica está relacionada à fôrça exercida sôbre a superfície terrestre pelas partículas que compõem a camada de ar, podemos afirmar que a pressão atmosférica varia de acordo com a altitude: quanto maior a altitude, menor será a camada de ar; portanto, menor será a pressão atmosférica.

Ao levar um balão fechado e cheio de gás de uma praia para o alto de uma montanha, por exemplo, observa-se que no alto da montanha o balão fica maior que na praia, embora apresente a mesma quantidade de ar em seu interior. Isso acontece porque a pressão atmosférica sôbre a parede externa do balão diminui, provocando a expansão do ar em seu interior.

Em grandes altitudes, a quantidade de gases é proporcionalmente menor do que em altitudes próximas ao nível do mar. Dessa maneira, à medida que a altitude aumenta, a pressão atmosférica diminui gradativamente, e o ar se expande, ficando mais rarefeito.

Em um local com ar rarefeito, a quantidade de gás oxigênio que chega a nossos pulmões a cada inspiração é menor. Em altitudes a partir de 5 mil metros, o ar é tão rarefeito que, para sobreviver, o ser humano precisa usar cilindros de gás comprimido para conseguir respirar.

A pressão atmosférica em altitudes diferentes

Ilustração. À esquerda, um menino branco com cabelos pretos, camiseta vermelha e calça verde. Ele segura um balão amarelo e está em cima de uma montanha com indicação de 3.000 metros de altitude. Do lado dele uma seta vermelha pequena que aponta para baixo e o texto: menor pressão atmosférica. Sobre o menino há uma coluna com pontos pretos espaçados. À direita, um menino branco com cabelos pretos, camiseta vermelha e calça verde. Ele segura um balão amarelo e está em uma faixa de Terra no nível do mar com indicação de altitude zero. Do lado dele uma seta vermelha grande que aponta para baixo e o texto: maior pressão atmosférica. O seu balão está menos cheio que o balão do menino no alto da montanha. Sobre o menino há uma coluna com pontos pretos espaçados na parte mais alto e a medida que vai descendo até o menino, aparecem mais pontos que vão ficando mais juntos.
Os pontos nas colunas de ar representam as partículas dos gases presentes no ar, em maior quantidade ao nível do mar e, gradativamente, em menor quantidade, mostrando que o ar se torna mais rarefeito à medida que a altitude aumenta. (Imagem sem escala; cores-fantasia.)

Fonte consultada: ATMOSPHERIC and Hydrostatic Pressure. National Oceanic and Atmospheric Administration. Disponível em: https://oeds.link/ovflYB. Acesso em: 21 julho 2022.

Em altitudes elevadas, como a do monte éveres, localizado na fronteira entre a China e o Nepal, o ar se torna rarefeito, e os alpinistas precisam de máscara de gás oxigênio para respirar.

Fotografia A: Foto em preto e branco. Um homem asiático e uma mulher asiática. Ambos de touca, com óculos de proteção e vestindo casacos grossos. O homem aponta para cima e ambos observam a direção apontada. Atrás deles há montanhas com neve.
Fotografia B: Mulher asiática de touca laranja, óculos de proteção, vestindo roupas laranjas bem grossas. Nas suas costas cilindros de oxigênio ligados por mangueiras a uma máscara que cobre o seu rosto. Ela está segurando uma bandeira do Japão no topo de uma montanha de neve.
Fotos da alpinista japonesa Junko Tabei, em 1975, a primeira mulher a escalar o monte éveres. (A) na base da montanha, ao lado do xerpaglossário Ang Tsering, e (B) no topo da montanha. Note a diferença entre os equipamentos utilizados pela alpinista na base e no topo do éveres.

A resistência do ar

A intensidade da fôrça de resistência do ar também sofre alteração à medida que o ar se torna rarefeito. Podemos compreender como a resistência do ar atua observando a descida de um paraquedista. Ao saltar do avião, o paraquedista cai rapidamente. Quando o paraquedas abre, é como se um freio fosse acionado. Esse freio é a fôrça de resistência do ar que atua no sentido oposto ao movimento do paraquedas, reduzindo a sua velocidade. Quando o paraquedas está fechado, a superfície do corpo do paraquedista em contato com o ar é pequena, então a fôrça de resistência do ar não é intensa o suficiente para frear o movimento.

Nas regiões em que o ar é rarefeito, a resistência do ar é menor porque existem menos partículas de gases, o que produz menor resistência ao movimento. Portanto, quanto maior a altitude, menor é a resistência do ar.

Resistência do ar

Ilustração A: Homem branco de cabelos curtos castanhos e macacão verde. Ele está em queda livre com os braços abertos e possui uma mochila com um paraquedas fechado dentro. Embaixo dele há uma seta para cima indicando a resistência do ar. Ilustração B: Homem branco de cabelos curtos castanhos e macacão verde. Ele está com paraquedas aberto e diversas setas embaixo do paraquedas apontando para cima indicando a resistência do ar.
Representação esquemática da fôrça de resistência do ar, ilustrada pelas setas, atuando em duas situações distintas. (A) Paraquedista em queda livre e (B) com o paraquedas aberto. (Imagens sem escala, cores-fantasia.)

Fonte: GIORDANO, N. J. College physics: reasoning and relationship. Boston: Cengage Learning, 2013.

O experimento de Torritchéli

A pressão atmosférica pode ser medida com um instrumento chamado barômetro. O funcionamento da maioria dos barômetros baseia-se em um experimento proposto em 1643 pelo italiano Evangelista Torritchéli (1608-1647) e executado pela primeira vez por Vincenzo Viviani (1622-1703), colega de Torritchéli e aluno de Galileu Galilei.

Nesse experimento, um tubo de vidro de cêrca de 1 metro de altura, localizado ao nível do mar e fechado em uma das pontas, foi preenchido com mercúrio. Tampou-se a boca do tubo, que depois foi virado ao contrário, de modo que sua abertura ficasse dentro de um recipiente, também cheio de mercúrio. Ao destampar o tubo, notou-se que a coluna de mercúrio no interior do tubo descia até atingir a altura de 76 centímetros, restando em seu interior um pequeno espaço vazio. Torritchéli repetiu a experiência várias vezes e em diversas altitudes. Ele verificou que, ao nível do mar, a coluna de mercúrio tinha sempre a mesma altura, mas, à medida que a altitude aumentava, a altura da coluna diminuía (e o espaço vazio no interior do tubo aumentava).

Essa série de experimentos permitiu a Torritchéli concluir que a pressão atmosférica influenciava a altura da coluna de mercúrio no recipiente.

Fotografia. Instrumento arredondado semelhante a um relógio. Possui uma carcaça de metal e um ponteiro vermelho no interior. No interior há várias marcações de números que correspondem a valores de pressão atmosférica que seguem o formato circular do instrumento.
O barômetro de parede mede a pressão atmosférica do local.

Esquema do experimento de Torricelli

Ilustração. Tubo comprido de vidro com a parte aberta virada em direção a um recipiente cilíndrico de menor altura, também de vidro. Dentro do recipiente e do tubo há um líquido (mercúrio). Na parte superior do tubo que é fechada, a um espaço vazio com ar. Dentro do tubo, o mercúrio sobe até 76 centímetros de altura. Sobre o líquido, no recipiente mais baixo, há setas indicando a pressão atmosférica.
Representação do barômetro proposto por Torritchéli, ao nível do mar. As setas, em vermelho, ilustram a pressão atmosférica que age sôbre a superfície do recipiente. (Imagem sem escala; cores-fantasia.)

Fonte: NUSSENZVEIG, H. M. Curso de Física básica. São Paulo: Bluchia, 2018.

De olho no tema

Joana, uma estudante do 7º ano, montou uma “mágica” depois de uma aula de Ciências. Ela vedou a boca de uma garrafa de suco com uma rolha. Bem no centro da rolha, colocou um canudo, tendo o cuidado de vedar bem o espaço entre o canudo e a rolha. Então, desafiou seus amigos a beber o suco, mas nenhum deles conseguiu. Explique por que ninguém foi capaz de beber o suco.

Ilustração. Menino branco de cabelo cacheado castanho, vestindo camiseta azul, está apoiado com as duas mãos sobre uma mesa de madeira. Ele está com um canudo na boca que está dentro de uma garrafa com líquido. Na boca da garrafa há uma rolha pela qual passa o canudo. Ao lado da mesa, uma menina negra de cabelo longo castanho, vestindo camiseta roxa e calça rosa observa o menino.
Com a garrafa bem vedada, não foi possível beber o suco pelo canudo. (Imagem sem escala, cores-fantasia.)

TEMA 4 Modificações na atmosfera

A interferência humana na natureza tem alterado a atmosfera, trazendo como consequências o aumento do efeito estufa, a destruição da camada de ozônio e a chuva ácida.

A composição da atmosfera pode ser alterada por fenômenos naturais, como as erupções vulcânicas, que lançam no ar grande quantidade de partículas e gases.

Algumas atividades humanas também provocam modificações na composição da atmosfera, por exemplo, a queima de combustíveis fósseis (como gasolina, óleo diesel, gás natural e carvão mineral), as queimadas e a derrubada de florestas e a poluição causada por indústrias, que emitem gases e material particulado.

As alterações na composição da atmosfera podem causar problemas ambientais, como o aumento do efeito estufa, a chuva ácida e a destruição da camada de ozônio.

O efeito estufa e o aquecimento global

O efeito estufa é o fenômeno relacionado com a retenção de parte da energia solar por gases da atmosfera, o que permite manter aquecida a superfície do planeta.

Do total da radiação solar que atinge a Terra, cêrca de 30% é refletido pela atmosfera e não chega à superfície do planeta. Os outros 70% são absorvidos pela atmosfera, pelas águas (principalmente dos oceanos), pelo solo e pelas plantas. Parte da energia solar absorvida pela superfície terrestre é reemitida para a atmosfera na fórma de calor. Gases como o gás carbônico, o gás metano e o vapor de água presentes na atmosfera absorvem parte dessa energia e a enviam de volta para a superfície. Essa troca contínua mantém estável a temperatura média da superfície.

Fotografia A: Vulcão soltando uma cortina de fumaça cinza escura.
Fotografia B: Um caminhão amarelo soltando uma longa cortina de fumaça branca.
Fotografia C: Vista aérea de uma região de mata com partes desmatadas.
Algumas causas naturais e antrópicasglossário das alterações na atmosfera. (A) Erupção de vulcânica. (Guatemala, 2021.) (B) Queima de combustíveis por veículos. (Rússia, 2021.) (C) Desmatamento para a construção de rodovia. (Tabaporã, Mato Grosso, 2021.)

Os cientistas chamam de aquecimento global o aumento da temperatura média atmosférica, que vem acontecendo gradualmente desde a Primeira Revolução Industrial (século dezenove). O aquecimento global é provocado pela intensificação do efeito estufa em consequência do aumento da quantidade na atmosfera dos chamados gases de efeito estufa, principalmente o gás carbônico e o gás metano.

A maior parte da comunidade científica acredita que as atividades humanas são a principal causa do aquecimento global, pois elas liberam grandes quantidades de gases de efeito estufa para a atmosfera, alterando sua composição e aumentando a retenção de energia.

Infográfico sôbre o aquecimento global

Esquema. Parte da superfície da Terra vista do espaço, uma camada envolve a superfície. O Sol no alto projeta longos raios amarelos em direção à superfície do planeta. Alguns raios são refletidos na camada e voltam para o espaço (1); os demais vão até superfície da Terra (4). Uma parte dos raios é refletida pela superfície de um lago e, depois, refletida pela atmosfera novamente para baixo (2). Sobre um campo há pasto com animais de rebanho (3). Na cidade, longas nuvens cinzas e raios ao bater na atmosfera voltam para prédios e casas (5). Abaixo textos com números: 1. Cerca de 30% da radiação solar que chega à Terra não é absorvida; ela é refletida pela atmosfera e por áreas cobertas por gelo e neve. 2. Parte da energia que atinge a superfície terrestre volta para a atmosfera e é refletida novamente para a superfície terrestre, mantendo a temperatura média do planeta. 3. O gás metano é emitido para a atmosfera pela decomposição dos resíduos em aterros sanitários e lixões, decomposição da matéria orgânica submersa em represas de hidrelétricas e pelas criações de animais, contribuindo para o aquecimento global. 4. 70 porcento da energia solar atinge a superfície terrestre e é absorvida pelo solo, pelos rios e oceanos e pelas plantas. 5. O desmatamento e a construção de grandes centros urbanos, com indústrias e meios de transportes que queimam combustíveis fósseis, aumentam a quantidade de gases do efeito estufa na atmosfera. Mais energia é retida na superfície do planeta, contribuindo para o aquecimento global.
(Imagem sem escala; cores-fantasia.)

Fonte: elaborado com base em FRANÇA, M. S. J. Dossiê aquecimento global. Infográficos de William Taciro e Infografe. Guia do Estudante: atualidades vestibular. São Paulo, página36-37, 2008. Disponível em: https://oeds.link/fYT9iu. Acesso em: 21 julho 2022.

Algumas consequências do aquecimento global já foram registradas pelos cientistas, como a elevação do nível médio dos oceanos e uma incidência maior de eventos climáticos extremos, como verões muito quentes ou invernos muito frios.

A queima de combustíveis pode produzir gás carbônico. Dependendo de sua origem, o combustível pode ter maior efeito sôbre o aquecimento global. O uso de combustíveis renováveis, como o etanol, contribui menos para o aquecimento global do que o uso dos combustíveis não renováveis, como o carvão mineral e os derivados de petróleo.

O álcool combustível, ou etanol, é produzido a partir da cana-de-açúcar, que realiza fotossíntese (processo no qual a planta absorve gás carbônico do ar). Assim, o gás carbônico liberado durante a queima do combustível corresponde, em parte, ao que foi absorvido da atmosfera pela cana no processo de fotossíntese.

O carvão mineral e os derivados de petróleo (gás natural e gasolina, por exemplo) estão em depósitos subterrâneos e foram formados há milhões de anos. Já a lenha e o carvão vegetal têm como matéria-prima a madeira, nas quais até mesmo árvores centenárias são derrubadas para obtê-los.

contrôle do aumento do aquecimento global

Uma das ações de contrôle do aumento do aquecimento global é diminuir a liberação de gases de efeito estufa para a atmosfera. Algumas das fontes principais dêsses gases são:

  • as queimadas para a agricultura e a pecuária e o uso da madeira como combustível;
  • o desmatamento de áreas que não serão reflorestadas;
  • o uso de combustíveis fósseis em veículos e indústrias ou para a geração de energia elétrica.

Saiba mais!

EMISSÕES BRASILEIRAS NO ANO DA PANDEMIA

reticências No ano em que a pandemia da Covid-19 parou a economia mundial e causou uma inédita redução de quase 7% nas emissões globais, o país foi na contramão do resto do mundo, tornando-se possivelmente o único grande emissor do planeta a verificar alta. reticências O nível de emissões verificado em 2020 é o maior desde o ano de 2006.

reticências O principal fator a explicar a elevação foi o desmatamento, em especial na Amazônia e no Cerrado. Os gases de efeito estufa lançados na atmosfera pelas mudanças do uso da terra aumentaram 23,6%, o que mais do que compensou a queda expressiva verificada no setor de energia, que na esteira da pandemia e da estagnação econômica viu suas emissões regressarem ao patamar de 2011.

reticências Grandes emissores de gases de efeito estufa, como o Brasil e os demais países do G20, têm a responsabilidade maior pela forte redução de emissões necessária para cumprir o objetivo do acôrdo de Paris de estabilizar o aquecimento da Terra em 1,5 grau Célsius neste século. A janela para que isso ocorra, segundo o í pê cê cê (Painel Intergovernamental sôbre Mudanças Climáticas), é estreita: o mundo inteiro precisaria derrubar suas emissões em 7,6% ao ano todos os anos entre 2021 e 2030. reticências

Fonte: POTENZA, R. F. Análise das emissões brasileiras de gases de efeito estufa e suas implicações para as metas climáticas do Brasil 1970 – 2020. Sistema de Estimativas de Emissões de Gases de Efeito Estufa do Observatório do Clima, 2021. Disponível em: https://oeds.link/AL0ZL4. Acesso em: 21 julho 2022.

Entrando na rede

No endereço https://oeds.link/ycRnjM, você encontra uma animação, criada pela Nasa, que mostra a variação da quantidade de gás carbônico na atmosfera no período de um ano.

Acesso em: 21 julho 2022.

É necessário ter em mente que a queima de um combustível tem como objetivo obter energia. Então, a diminuição do consumo de energia também é necessária para controlar o aquecimento global. Essa atitude está ao alcance de todos, analisando seu dia a dia e adotando hábitos mais sustentáveis. Por exemplo: priorizar o uso do transporte coletivo, fazer pequenos trajetos a pé ou de bicicleta, usar sacolas reaproveitáveis e não demorar no banho são atitudes simples que permitem contribuir individualmente para a redução do problema. Outra atitude simples para diminuir o consumo de energia é diminuir o consumo de produtos em geral. Isso porque, por trás de todos os produtos que consumimos, há um gasto de energia na obtenção de matéria-prima, em sua produção e em seu transporte.

A chuva ácida

Em ambiente não poluído, a chuva é levemente ácida, pois o gás carbônico interage com o vapor de água na atmosfera, formando o ácido carbônico, que é um ácidoglossário fraco. No entanto, a atividade industrial e a circulação de veículos, além de outras ações humanas, liberam poluentes na atmosfera, que também podem se combinar com o vapor de água da atmosfera e formar ácidos mais fortes. Ao cair no solo, nos rios e nos lagos, a chuva mais ácida que em ambientes não poluídos causa danos a plantas, animais, algas e microrganismos.

Muitas vezes referida apenas como chuva ácida, ela afeta principalmente as regiões mais industrializadas, onde a quantidade de poluentes é maior, embora o vento possa carregá-la para locais distantes. Nos centros urbanos, o fenômeno da chuva ácida pode danificar monumentos, estátuas e prédios.

Fotografia A: Pedaço de uma faixada de tijolos com uma faixa de cimento todo desgastado. Uma foto ao lado, mostra a mesma faixada, mas agora é possível ver os detalhes artísticos no cimento.
Fotografia. B: Folhas verdes de uma planta com manchas pretas e áreas secas.
(A) Antes e depois de um trabalho de restauração feito em detalhe decorativo de mármore de um edifício do século dezenove que sofreu desgaste por chuva ácida ao longo do tempo. (Nova Iorque, 2012 e 2019.) (B) Folhas de uma planta afetada por chuva ácida. (Cubatão, São Paulo, 2015.)

A redução da camada de ozônio

O ozônio é um gás presente em maior quantidade na estratosfera, que compreende a região da atmosfera entre 20 e 50 quilômetros de altitude. Como a maior parte do ozônio permanece dentro dessa região, dizemos que a camada de ozônio está contida na estratosfera. Mas, apesar do nome, não significa que na região só exista ozônio; apenas que a presença de ozônio é maior do que em qualquer outro ponto da atmosfera.

A camada de ozônio é importante porque absorve boa parte da radiação ultravioletaglossário que vem do Sol, impedindo-a de chegar à superfície da Terra. O excesso de radiação ultravioleta pode causar, por exemplo, câncer de pele, enfraquecimento do sistema imunitário (responsável pela defesa do corpo contra doenças) e catarata (doença que afeta os olhos).

Há alguns anos descobriu-se que, sôbre o continente antártico, há uma região na qual a presença de ozônio na estratosfera é muito menor do que em outras partes do planeta. Esse fenômeno é chamado redução da camada de ozônio. Acredita-se que essa redução tenha acontecido por causa da liberação de determinados gases na atmosfera provenientes de atividades humanas. Popularmente costuma-se chamar a redução da camada de ozônio de “buraco na camada de ozônio”. No entanto, não podemos considerá-la um buraco, pois o ozônio nessa região não foi totalmente eliminado.

Esse problema ambiental exigiu a adoção de algumas reformas políticas e econômicas. Por meio de acôrdos internacionais, os países criaram leis que obrigaram as indústrias a substituir os gases que afetam a camada de ozônio por outros que não provocassem esse efeito nocivo.

Estudos recentes indicam que a camada de ozônio está se recuperando. Os pesquisadores acreditam que, se a atual taxa de recuperação for mantida, até a metade deste século ela poderá voltar aos níveis de 1980 – ano em que os cientistas descreveram pela primeira vez a ação nociva das atividades humanas sôbre ela.

Ilustração. Globo terrestre mostrando a região do polo Sul, com tons coloridos de laranja, amarelo e verde indicando a concentração de ozônio. A maior parte do planeta está verde. A maior parte da Antártida está azulada. Há uma faixa abaixo em laranja e amarelo.
A imagem feita pelo satélite Aura, da Nasa, mostra (em azul) a região sôbre o continente antártico em que a concentração de ozônio na estratosfera é menor em relação a outras regiões do planeta. As áreas em verde, amarelo e laranja representam níveis de ozônio progressivamente mais altos (setembro 2019).

O gás ozônio na troposfera

Se a presença do gás ozônio na estratosfera protege os seres humanos da radiação ultravioleta, próxima da superfície terrestre ela causa danos à saúde, como irritação nos olhos e agravamento de doenças respiratórias.

O gás ozônio, nesse caso, fórma-se na atmosfera a partir de poluentes produzidos durante a queima dos combustíveis nos motores dos veículos. Portanto, áreas urbanas com trânsito intenso são as mais afetadas por esse poluente.

Medidas para diminuir o tráfego, como incentivar o uso do transporte público e substituir o carro pela bicicleta, por exemplo, contribuem para a diminuição da quantidade do gás ozônio próximo à superfície da Terra.

Clique no play e acompanhe a reprodução do Áudio.

Transcrição do áudio

[Locutor]: [Título] A modificação da atmosfera primitiva

[Locutor]: [Tom de apresentação] A atmosfera é a camada gasosa que envolve a Terra. Ela é formada por uma mistura de gases que chamamos de ar.

[Locutor]: Entre os principais gases que compõem o ar atmosférico atualmente, estão o gás nitrogênio, o gás oxigênio, o gás carbônico, o gás argônio e o vapor de água. Outros gases também estão presentes, mas em quantidades muito pequenas.

[Locutor]: [Tom de explicação] Entretanto, a composição da atmosfera terrestre já foi bastante diferente da atual. Quando o planeta Terra foi formado, há cerca de quatro vírgula seis bilhões de anos, essa camada de gases ainda não existia.

[Locutor]: Naquela época existiam muitos vulcões em atividade, que expeliam continuamente lava e liberavam diferentes gases. Esses gases ajudaram a formar a atmosfera primitiva da Terra, ao longo de milhões de anos.

[Locutor]: Os pesquisadores acreditam que há cerca de três vírgula cinco bilhões de anos a atmosfera terrestre primitiva era composta principalmente de gás carbônico, além de metano, monóxido de carbono e gás nitrogênio.

[Locutor]: [Tom de explicação] Na atmosfera primitiva, a quantidade de gás oxigênio era próxima de zero. Então, o que pode ter causado a mudança na composição de gases dessa atmosfera primitiva, resultando na que conhecemos hoje?

[Locutor]: De acordo com os cientistas, o planeta passou também por transformações que permitiram o acúmulo de água no estado líquido em diferentes regiões. Esse processo deu origem aos mares e oceanos.

[Locutor]: Essas transformações no planeta favoreceram o surgimento da vida na Terra, há cerca de três vírgula cinco bilhões de anos. 

[Locutor]: Os seres vivos primitivos sobreviveram em um ambiente no qual o gás oxigênio era praticamente ausente.

[Locutor]: Mas essas formas de vida primitiva também se transformaram ao longo de bilhões de anos, e algumas delas desenvolveram a capacidade de realizar a fotossíntese.

[Locutor]: Acredita-se que os primeiros seres fotossintetizantes tenham surgido entre dois vírgula cinco e dois bilhões de anos atrás.

[Locutor]: Esses organismos utilizavam água, gás carbônico e energia solar para produzir seu próprio alimento, por meio da fotossíntese.

[Locutor]: Ao realizarem esse processo, liberavam gás oxigênio para o ambiente.  Dessa forma, eles favoreceram a transformação significativa da atmosfera terrestre primitiva.

[Locutor]: A quantidade de gás oxigênio na atmosfera foi aumentando progressivamente ao longo de bilhões de anos, até atingir a porcentagem atual, que é de cerca de vinte e um porcento.

[Locutor]: [Tom de explicação] O aumento na quantidade de gás oxigênio na atmosfera do planeta favoreceu o surgimento, há cerca de dois bilhões de anos, de seres que utilizam esse gás para a manutenção da vida.

[Locutor]: A quantidade maior de gás oxigênio na atmosfera terrestre também permitiu a formação da camada de gás ozônio, entre vinte e cinquenta quilômetros de altitude.

[Locutor]: A camada de gás ozônio absorve parte da radiação ultravioleta emitida pelo Sol, nociva a muitos seres vivos.

[Locutor]: [Tom de conclusão] Por esse motivo, acredita-se que a formação da camada de gás ozônio possibilitou que organismos não mais se restringissem a hábitats onde a penetração de radiação ultravioleta é menor, como é o caso dos lagos, mares e oceanos, e passassem também a ocupar regiões do planeta diretamente expostas à incidência da luz solar.

[Crédito] Estúdio: Spectrum

De ôlho no tema

Como as atividades humanas afetam a composição da atmosfera?

Ícone composto pela ilustração de caderno com anotações e caneta.

Atividades

TEMAS 3 E 4

REGISTRE EM SEU CADERNO

ORGANIZAR

  1. Julgue a seguinte afirmação: O nível de acidez das chuvas é sempre o mesmo independentemente do local onde ela é formada.
  2. Qual é a relação entre o incentivo ao uso de combustíveis renováveis, como o biodiesel, e a diminuição do aquecimento global?
  3. No mês de outubro de 2010, uma grande região do sul do Chile entrou em estado de alerta por causa dos altos índices de radiação ultravioleta, consequência da diminuição da camada de ozônio. As pessoas foram orientadas a usar óculos escuros, camisetas de mangas longas e chapéu sempre que se expusessem ao Sol.
    1. Por que essas recomendações foram feitas?
    2. Que medidas, individuais e coletivas, podem ser tomadas para conservar a camada de ozônio? E para diminuir a presença de ozônio próximo à superfície do planeta?

ANALISAR

4. Os carros de Fórmula 1 são projetados para vencer com mais facilidade a resistência do ar. Isso permite que eles alcancem velocidades muito altas. Comparando a velocidade máxima que o carro atinge em pistas diferentes, as equipes de Fórmula 1 perceberam que na pista da cidade do México os carros alcançam velocidade máxima maior do que na pista de Barcelona.

  • Sabendo que a altitude da cidade do México é de 2.250 metros e que Barcelona é uma cidade litorânea, explique por que os mesmos carros atingem velocidades máximas diferentes.

5. Considere as figuras e responda.

Ilustração A. Tubo comprido de vidro com a parte aberta virada em direção a um recipiente cilíndrico também de vidro. Dentro do recipiente e do tubo há um líquido. No tubo o líquido possui a indicação de altura de 73 centímetros. Ilustração B. Tubo comprido de vidro com a parte aberta virada em direção a um recipiente cilíndrico também de vidro. Dentro do recipiente e do tubo há um líquido. No tubo o líquido possui a indicação de altura de 76 centímetros. Ilustração C. Tubo comprido de vidro com a parte aberta virada em direção a um recipiente cilíndrico também de vidro. Dentro do recipiente e do tubo há um líquido. No tubo o líquido possui a indicação de altura de 85 centímetros.
Representação esquemática do experimento de Torritchéli. (Imagem sem escala; cores-fantasia.)
  1. Uma das figuras representa o experimento de Torritchéli ao nível do mar. Identifique-a.
  2. Qual das outras figuras representa o mesmo experimento realizado na maior altitude? Por quê?

6. Sendo os cartuns desenhos que expõem situações de fórma crítica, que recursos visuais o cartunista empregou na imagem a seguir para transmitir sua percepção sôbre o impacto das atividades humanas na intensificação do efeito estufa?

Quadrinho. História em quadrinho contada em um quadro. Uma vaca gigante comendo árvores de um pasto. Ao redor há campo de terra seca.
Em sua análise considere que:
  • a criação de gado é uma importante fonte emissora de gás metano;
  • o gás metano tem potencial vinte e uma vezes maior que o gás carbônico de reter a radiação solar relacionada ao efeito estufa;
  • as florestas captam gás carbônico da atmosfera para realizar fotossíntese.

COMPARTILHAR

7. De que fórma os conhecimentos científicos e o desenvolvimento tecnológico podem contribuir para a resolução dos problemas relacionados à qualidade do ar atmosférico?

Em grupo, façam pesquisas que ajudem a responder a essa questão. Em seguida, simulem um evento do tipo mesa-redonda em que cada grupo escolha um representante para debater as diferentes respostas formuladas. O professor será o moderador da discussão, ou seja, o responsável por administrar a interação entre os participantes e fazer observações sôbre os argumentos apresentados. A simulação deve ser gravada e o vídeo editado transmitido em evento cultural da escola, após aprovação e instruções do professor. As equipes responsáveis pela gravação e edição devem conter um membro de cada grupo.

Ícone composto pela ilustração de cabeça com engrenagens.

Pensar Ciência

Probabilidade e certeza

Mudanças climáticas: saiba quando o reticências [ser humano] começou a afetar o clima

reticências um novo relatório do Painel Intergovernamental de Mudança Climática (í pê cê cê, na sigla em inglês) subiu o tom de alerta sôbre o aquecimento global.

Além de apresentar projeções sôbre o futuro do planeta, o documento afirmou ser “extremamente provável” (“95% de certeza”) que o aquecimento observado desde a metade do século 20 seja resultado da influência humana no clima. reticências

Fonte: MUDANÇAS climáticas: saiba quando o homem começou a afetar o clima. bê bê cê Brasil. 27 setembro 2013. Disponível em: https://oeds.link/BKPZj3. Acesso em: 21 julho 2022.

ATIVIDADES

REGISTRE EM SEU CADERNO

  1. Cite um exemplo de algo que você possa afirmar com 100% de certeza e outro de algo que você não possa assegurar. Apresente esses exemplos aos colegas. Eles concordam com sua estimativa?
  2. Analise a imagem: o que significa o percentual indicado na previsão do tempo? Como podemos entender essa previsão?
Ilustração. Tela de celular. No topo da tela, indicação de 5 horas e 40 minutos e 50 porcento de bateria. No centro, indicação de temperatura da cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul. Há as seguintes indicações: 19 graus Celsius, máxima de 22 graus Celsius e mínima de 18 graus Celsius. Sábado 23 de abril de 2.022. Abaixo, tabela com os seguintes dados meteorológicos: 6 horas: 18 graus Celsius, 61 porcento de umidade, 0,3 milímetro de chuva. 7 horas, 17 graus Celsius, 54 porcento de umidade, 0,2 milímetro de chuva. 8 horas, 17 graus Celsius, 40 porcento de umidade, 0,2 milímetro de chuva. 9 horas, 18 graus Celsius,12 porcento de umidade, 0 milímetro de chuva. 10 horas, 19 graus Celsius, 9 porcento de umidade, 0 milímetro de chuva. 11 horas, 19 graus Celsius, 6 porcento de umidade, 0 milímetro de chuva. Meio-dia, 21 graus Celsius, 1 porcento de umidade, 0 milímetro de chuva. 13 horas, 22 graus Celsius, 0 porcento de umidade, 0 milímetro de chuva.
Dados meteorológicos fictícios para fins didáticos.
Ilustração. Menina asiática de cabelos curtos pretos, vestindo camiseta branca com detalhes vermelhos. Ela está observando uma capa de chuva amarela e um guarda-chuva rosa pendurados em ganchos na parede. Ela diz: Tenho 95 porcento de certeza de que vai chover.
A previsão do tempo é comumente consultada quando as pessoas se preparam para sair de casa.
  1. Para você, o que significa dizer que algo é “muito provável”? E “pouco provável”?
  2. Leia as frases a seguir e indique aquela que está de acôrdo com o texto.
    1. O relatório do í pê cê cê provou que o ser humano provocou o aquecimento do planeta desde a metade do século vinte.
    2. O documento indica que as atividades humanas são a provável causa das mudanças climáticas no planeta desde a metade do século vinte.
    3. De acordo com as pesquisas do í pê cê cê, podemos ter certeza de que as mudanças climáticas desde a metade do século vinte foram provocadas pelos seres humanos.
  3. Pelo que estudou em Ciências até o momento, você diria que os pesquisadores sempre têm certeza de suas descobertas? Cite exemplos para fundamentar seu argumento.

Ícone composto pela ilustração de um aperto de mãos. Uma das mãos é de uma pessoa negra e a outra é de uma pessoa branca.

Atitudes para a vida

REGISTRE EM SEU CADERNO

Qual meio de transporte?

Fotografia A. Rua com quatro fileiras de dez carros cada e uma pessoa ao lado de cada carro.
Fotografia B. Pessoas sentadas dentro de um retângulo do tamanho de um ônibus feito na rua.
Fotografia C. Pessoas sentadas dentro de um retângulo do tamanho de um vagão de trem feito na rua.
Fotografia D. Aglomerado de pessoas sentadas em bicicletas ocupando um pequeno espaço da rua.
Quatro fórmas diferentes de um grupo de pessoas (com cêrca de 50 integrantes) ocupar o espaço em uma avenida utilizando meios de transporte (São Paulo, São Paulo, 2016). (A) Cada pessoa em um automóvel. (B) Todas as pessoas simulando estar dentro de um ônibus. (C) Todas as pessoas simulando estar dentro de um vagão de trem. (D) Cada pessoa em uma bicicleta.

TROCAR IDEIAS sôbre O TEMA

  1. Analisem as imagens e comparem o uso do ônibus e do trem (ou do metrô). Para os habitantes de um centro urbano, quais são as vantagens e as desvantagens de cada um dêsses dois tipos de transporte?
  2. Qual é o principal meio de transporte que você e sua família usam durante a semana? E nos fins de semana? Compare sua resposta com as dos colegas. Qual foi o meio de transporte mais frequentemente utilizado em cada caso?
  3. A cidade de vocês oferece transporte público de qualidade e distribuído igualitariamente para todas as regiões? Que experiências e informações os levaram a essa conclusão?
  4. A cidade em que vocês moram oferece condições adequadas à locomoção por meio de bicicleta de fórma segura? Que experiências e informações os levaram a essa conclusão?
  5. Em alguns estados brasileiros, existem órgãos públicos responsáveis pela medição dos níveis de poluição atmosférica. Pesquisem se no estado onde vocês moram há um órgão com essa finalidade. Discutam se a ausência desse tipo de medição pode fazer falta para a população.

COMPARTILHAR

6. Levantem dados sôbre a participação dos meios de transporte na emissão de poluição no Brasil e relacionem com os danos causados pela poluição do ar ao ambiente e à saúde das pessoas por meio de um painel. Acrescentem tecnologias que podem substituir os veículos mais poluentes e seus pontos positivos e negativos.

INTERVIR

7. Organizem na escola um dia com menos emissão de poluentes. Caso a maioria das pessoas que se deslocam até a escola utilize carros, motivem-nas a optar por outros tipos de transporte menos poluentes, caso seja possível. Com a ajuda do professor, escolham um dia para que todos os funcionários, professores e estudantes se desloquem até a escola de transporte coletivo, de carona, de bicicleta ou a pé. Combinem com o professor como anunciar o evento no site da escola ou nas redes sociais e mobilizem os colegas, os familiares e os professores a ajudar na divulgação. Incentivem as pessoas a participar por meio da conscientização sôbre a importância de alternativas de locomoção menos poluentes para o bem-estar das gerações futuras.

COMO EU ME SAÍ?

  • Reavaliei meus hábitos em relação à fórma como me desloco na minha cidade?
  • Estive aberto a mudar de atitude e adquirir novos hábitos que são bons para mim e para a sociedade?
  • Se eu fosse explicar por que é importante ser flexível para rever alguns hábitos, eu diria...

Ícone composto pela ilustração de uma lupa sobre anotações em uma folha de papel.

Compreender um texto

REGISTRE EM SEU CADERNO

Cordel do aquecimento global

Terra em aquecimento:

Mudança de temperatura

Seca, fome, tempestades

Terremoto na estrutura

Furacões e maremotos:

Morte, medo e amargurareticências


Poluem de todo jeito:

Sujam a atmosfera

Desrespeitam a natureza

O poder é besta-fera

Global neoliberalismo:

Capitali$mo: megerareticências


Metano, gases, carbono:

Petróleo e querosene

Óleo diesel, gasolina:

Salve o bioquerosene

Biogás e biodiesel, use:

Pare o verbo envenenereticências


Chuva ácidareticênciasefeito estufa:

Gera-se a calamidade

T$unamisreticênciashecatombe$

Tufões, fome, tempestade

Enxofre, ácido sulfúrico:

cê ódoisreticênciasInsanidadereticências


Queima de derivados:

Petróleo em combustão

Preservem a biosfera

Chega de poluição

É hora da biomassa:

Tempos de preservaçãoreticências

reticências

Radiaçõesreticênciaspoluentes:

Agricultura industrial

Desertificação e degêlo

Devastação cultural

Evaporação dos oceanos:

Desrespeito ao naturalreticências


Diminuição da cobertura do gêlo:

Desaparecimento da calota polar

Retração do gêlo e da neve

Cresce a radiação solar

Mudança dos padrões climáticos:

Aumento do nível do marreticências

reticências

Emissão de gases poluentes:

Efeito estufa mortal

Seca, fome, terremotos

O homem provoca o mal

Só progresso e consumismo

Não preserva o naturalreticências

reticências

Ilustração. Dois homens tocando violão. Um possui cabelo curto e bigode e veste uma camisa. O outro possui cabelo curto e um chapéu de palha. Ele veste uma camisa. Os dois estão virados um para o outro com a boca aberta e os olhos fechados. Ao redor deles há notas musicais. Ao fundo, colinas, cactos e vegetação baixa. No céu há uma lua e estrelas
Ilustração em xilogravura de violonistas em paisagem que remete ao Nordeste. Muito populares nessa região do país, os chamados repentistas são músicos que se apresentam em duplas cantando versos improvisados.

Fonte: DOURADO, G. Cordel do aquecimento global. ín: OLIVEIRA, S. M. L. Literatura de cordel e o aquecimento global: uma possibilidade no ensino de ciências. 2015. 190 folhas Dissertação (Mestrado em Ensino, Filosofia e História das Ciências) – Universidade Federal da Bahia e Universidade Estadual de Feira de Santana, Salvador, 2015. Disponível em: https://oeds.link/iAOOzq. Acesso em: 21 julho 2022.

Aquecimento global

O assunto da moda

É aquecimento global

Todo dia tá na mídia

Televisão e jornal

E todo mundo conhece

O causador dêsse mal


O tal efeito estufa

A gente pode culpar

A atmosfera pesada faz

A temperatura aumentar

E o calor fica preso

Sem poder escapar


Esse efeito é causado

Por gases nocivos

Gás carbônico e Metano

São os mais ofensivos

E estão pondo em risco

Todos os seres vivos


Com a Terra aquecendo

De maneira acelerada

A mudança climática

Está sendo notada

Quando não é seca

É chuva e enxurrada

reticências

Morreram crianças

E também idosos

Pois não resistiram

Aos efeitos danosos

De seca e calor

Assim tão rigorosos

reticências

Os cientistas alertam

Para o risco iminente

De catástrofes climáticas

Em qualquer continente

Alertando ao homem

Que para isso atente


Eles ensinam o caminho

Que devemos tomar

Economizar energia

Menos água gastar

E combustíveis fósseis

Deixar de queimar


Usar somente energia

Que seja renovável

Utilizar as florestas

De fórma sustentável

Pra manter o clima

Em nível aceitável


Diminuir a emissão

De gases poluentes

Não poluir os rios

Nem seus afluentes

Preservar também

Suas sagradas nascentes

reticências

Fonte: SECUNDINO, A. Aquecimento global. ín: OLIVEIRA, S. M. L. Literatura de cordel e o aquecimento global: uma possibilidade no ensino de ciências. 2015. 190 folhas Dissertação (Mestrado em Ensino, Filosofia e História das Ciências) – Universidade Federal da Bahia e Universidade Estadual de Feira de Santana, Salvador, 2015. Disponível em: https://oeds.link/iAOOzq. Acesso em: 21 julho 2022.

ATIVIDADES

REGISTRE EM SEU CADERNO

OBTER INFORMAÇÕES

  1. Uma das características marcantes da literatura de cordel é a exposição de folhetos ilustrados com xilogravuras pendurados em cordas. Analisando a estrutura dos cordéis apresentados nesta seção, que outras características você associaria a esse gênero literário?
  2. No primeiro cordel, é citada uma modificação na atmosfera discutida na Unidade que não tem relação com o aquecimento global. Identifique-a.
  3. Para cada ação de contrôle do aquecimento global apresentada no Tema 4 associe pelo menos um trecho retirado de algum dos cordéis.

INTERPRETAR

  1. O autor do primeiro cordel intencionalmente substituiu, em três palavras, a letra “s” pelo símbolo $. Note que duas delas não se referem a um sistema econômico. Que mensagem você entende que ele está querendo passar?
  2. No segundo cordel há uma descrição simplificada do que é o efeito estufa. Identifique esse trecho. Nele, para caracterizar a atmosfera, emprega-se um adjetivo em um sentido que não é o científico. A que aspecto do processo de geração do efeito estufa o autor está se referindo nesse caso?

Glossário

Material particulado
: conjunto constituído de fumaça, poeira e qualquer partícula sólida ou líquida que fica suspensa no ar e causa poluição.
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Xerpa
: etnia da região mais montanhosa do Nepal, no alto dos Himalaias. Costumam atuar como guias das pessoas que desejam fazer trilhas pela montanha.
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Antrópico
: provocado pelo ser humano.
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Ácido
: nesse contexto, material que pode causar corrosão, ou seja, provocar desgaste.
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Radiação ultravioleta
: é uma das radiações emitidas pelo Sol. Ela apresenta energia elevada se comparada à luz que enxergamos.
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