Unidade 1 Estudo da matéria

Objetivos da Unidade

• Compreender as diferenças e as similaridades entre Química e Física.

• Descrever algumas aplicações cotidianas tanto de Física quanto de Química.

• Definir matéria.

• Observar fenômenos naturais interpretando suas características físicas e químicas.

• Compreender as mudanças de estado físico no nível submicroscópico e macroscópico.

• Comparar experimentalmente materiais no que diz respeito a mudanças de estado físico.

• Ampliar o conhecimento sobresôbre as diferenças de estado físico da matéria por meio de modelos de partículas.

• Diferenciar as propriedades gerais e específicas da matéria.

• Reconhecer a massa e o volume como propriedades gerais da matéria e a densidade como uma propriedade específica da matéria.

• Conhecer as unidades de medida padrão no SIésse Í para massa, volume e densidade.

• Verificar algumas propriedades específicas da matéria com relação ao seu estado físico.

• Comparar materiais de mesma massa ou de mesmo volume e diferentes densidades.

• Associar diferentes propriedades da matéria aos estados físicos.

• Compreender os efeitos da temperatura e da pressão sobresôbre as propriedades e os estados físicos da matéria.

• Reconhecer a contribuição de Rosalind Franklin e outras mulheres para a Ciência e as dificuldades por elas enfrentadas.

• Refletir sobresôbre o descarte de medicamentos e os possíveis impactos ambientais e na saúde humana decorrentes do descarte inadequado.

• Analisar dados sobresôbre a variação de temperatura global e mudanças no nível médio dos oceanos decorrentes do aquecimento global.

• Organizar dados coletados em entrevistas.

• Comparar experimentalmente mudanças de estado físico de diferentes materiais.

• Analisar curvas de aquecimento e de resfriamento.

• Construir um aparato para avaliar a densidade de líquidos.

• Contribuir para a conservação do ambiente com atitudes sustentáveis.

Temas contemporâneos transversais (TCTstê cê tês) em foco nesta Unidade

• Educação em Direitos Humanos: promover reflexões sobresôbre a importância do respeito à diversidade nos diversos setores da sociedade.

• Educação Ambiental: refletir sobresôbre os impactos das ações humanas e a necessidade do descarte adequado de medicamentos e de outros materiais para a conservação do ambiente.

Habilidades da BNCCBê êne cê cê em foco nesta Unidade

• EF09CI01ê éfe zero nove cê ih zero um: Investigar as mudanças de estado físico da matéria e explicar essas transformações com base no modelomodêlo de constituição submicroscópica.

• EF09CI13ê éfe zero nove cê ih um três: Propor iniciativas individuais e coletivas para a solução de problemas ambientais da cidade ou da comunidade, com base na análise de ações de consumo consciente e de sustentabilidade bem-sucedidas.

Orientações didáticas

• Antes de iniciar esta Unidade, questione os estudantes sobresôbre os estados físicos da água, os quais foram trabalhados em anos anteriores. Resgatar alguns conhecimentos prévios, sobretudo aqueles relacionados às mudanças de estado físico, permitirá aos estudantes gerar inferências durante a leitura desta Unidade.

• Ao analisar as imagens de abertura, faça perguntas como: “Qual é o estado físico da maioria dos metais?”; “O que é necessário fazer para que um metal apresente formasfórmas diferentes, como na estrutura do teatro da foto?”.

• Comente com os estudantes que as propriedades da matéria ajudam a explicar a aplicação de alguns materiais extraídos da natureza ou obtidos artificialmente. Promova uma discussão sobresôbre as diferentes aplicações de materiais distintos, como a madeira e os plásticos, relacionando-os às suas propriedades.

Respostas – Começando a Unidade

1. Resposta pessoal. Os estudantes podem mencionar diferentes tipos de material, como objetos sólidos, bebidas e vapor de água.

2. Na fundição, os sólidos se tornam líquidos, enquanto na moldagem os líquidos se transformam em sólidos.

3. Os metais têm densidade maior que a da água. É possível que os estudantes respondam que o metal afunda porque é mais pesado. Retome essas respostas ao trabalhar o tópico sobresôbre densidade.

Orientações didáticas

• Ao longo desta Unidade, trabalhe continuamente a observação crítica e a interpretação dos fenômenos que forem apresentados, tais como os relativos ao volume, à densidade e ao estado físico da matéria, favorecendo o desenvolvimento da competência específica 3 de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, prevista pela BNCCBê êne cê cê.

• Ao apresentar a Química e a Física como ramos diferentes das Ciências da Natureza, garanta que os estudantes percebam que ambas as Ciências estudam a matéria, porém com perspectivas distintas. Enquanto a Física busca explicações energéticas e constitutivas, bem como as forças universais exercidas sobresôbre a matéria, a Química estuda a estrutura, a composição, as propriedades e a reatividade da matéria. Essas Ciências são interdependentes e seus estudos se complementam.

• Destaque que, além dos experimentos, os cientistas também fazem o tratamento dos dados experimentais, a discussão dos resultados e o planejamento das etapas seguintes para que a equipe de pesquisa atinja os objetivos propostos no experimento. Caso perceba que os estudantes assumam que a Ciência é estática e acabada, ressalte que ela apresenta uma construção humana coletiva ao longo do tempo e que a colaboração entre diferentes áreas do conhecimento é muito importante. Assim, é possível trabalhar parcialmente a competência geral 1 da Educação Básica e as competências específicas 1 e 2 de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, previstas pela BNCCBê êne cê cê.

Orientações didáticas

• Ao trabalhar o quadro Saiba mais!, destaque a importância da troca de informações entre pesquisadores e dos congressos e outros eventos científicos para a divulgação de pesquisas realizadas em indústrias e universidades. As Ciências são complementares, e o trabalho em conjunto dos cientistas auxilia na contínua evolução das pesquisas científicas. O compartilhamento de resultados entre estudiosos do mundo inteiro em congressos também possibilita essa progressão.

• Ao discutir a questão, mencione Marie Curie como a única mulher cientista na foto. Instigue-os a refletir sobresôbre as possíveis razões para esse fato. Você pode mencionar a história de Malala Yousafzaiiuçáfizái (1997-), uma estudante paquistanesa ganhadora do prêmio Nobel da paz em 2014 por sua luta pelo direito especialmente das meninas ao acesso à educação. Essa proposta oportuniza o trabalho com o TCT tê cê tê– Educação em Direitos Humanos.

Resposta – De olhoôlho no tema

Esse processo pode ser objeto de estudo tanto da Física quanto da Química, pois envolve a transformação da matéria (produção da chama) e a transferência de energia na formafórma de calor. Se julgar conveniente, esclareça que a Química e a Física são campos tão interdisciplinares que existe um campo específico chamado Físico-Química, que estuda as propriedades da matéria pela combinação das duas Ciências. Além disso, evidencie que, embora exista a compartimentalização do conhecimento em Química e Física, o trabalho dos cientistas não apresenta fronteiras tão rígidas. É natural o trabalho de pesquisa buscar conhecimentos de outras áreas.

Sugestão de recurso complementar

Artigo

10 grandes mulheres da Ciência. Galileu, 8 marmarço. 2017.

O texto apresenta a área de atuação de 10 grandes cientistas mulheres e a época em que viveram.

Disponível em: https://oeds.link/KrPQmd. Acesso em: 11 agoagosto.ponto 2022.

Orientações didáticas

• Garanta que os estudantes entendam a diferença entre matéria, corpo e objeto. Esclareça que matéria é tudo o que possui massa e volume no espaço; corpo, na Física e na Química, corresponde a uma porção parcial, limitada da matéria; já os objetos são corpos aos quais o ser humano atribui uma utilidade. Todo objeto é também um corpo e uma matéria, assim como todo corpo é também uma matéria. Pode-se exemplificar com diferentes terminologias para o ouro: minério de ouro (matéria), ouro metálico extraído (corpo), anel de ouro (objeto).

• Reforce que massa e volume são propriedades gerais e independem de quais são os constituintes da matéria.

• Nessa etapa, os estudantes ainda podem ter dificuldade de distinguir corretamente os conceitos de massa e pesopêso. Retome os conhecimentos prévios, lembrando-os de que, quando subimos em uma balança, estamos medindo a massa que compõe nosso corpo. Essa medida é determinada pela balança, que quantifica a massa de um corpo. Comente que, apesar de a maioria das pessoas relacionar o valor obtido na balança ao seu peso, em Ciências o uso dessedêsse termo não é correto, uma vez que o pesopêso é uma grandeza que relaciona a massa e a aceleração da gravidade. Ressalte que a distinção entre massa e pesopêso pode ser identificada na indicação da unidade de medida, que para a massa, no Sistema Internacional de Unidades (SIésse Í), é kgquilograma e para o pesopêso é kgquilograma · m/s²métro por segundo ao quadrado.

Orientações didáticas

• Explique aos estudantes que eles devem associar o termo volume ao espaço ocupado por um corpo. Para algumas figuras geométricas, o volume pode ser calculado com base nas medidas do comprimento de suas arestas, como é o caso do cubo. Se julgar conveniente, aborde colaborativamente com o professor do componente curricular Matemática o estudo do cálculo do volume de sólidos geométricos, como o cilindro e o paralelepípedo, favorecendo a assimilação dessas equações e o significado da unidade metro cúbico. Atente-se à diferença entre volume e capacidade. O volume corresponde à medida do espaço que o corpo ocupa, e a capacidade corresponde à quantidade de espaço que o fluido ocupa no interior de um recipiente.

• Para objetos com formato complexo, pode ser usado o método indireto, que permite medir seu volume considerando a propriedade geral da impenetrabilidade – dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar no espaço. Uma opção de abordagem para trabalhar o conceito de impenetrabilidade é apresentar aos estudantes o problema da determinação do volume de sólidos irregulares e pedir a eles que proponham métodos experimentais para realizar a medida, como preencher completamente com água um recipiente com dimensões conhecidas, inserir o objeto com formafórma complexa nele e medir o volume de água que transborda. Discuta com eles os métodos propostos, sugerindo somente alterações que eliminem riscos, permitindo que eles aprendam com seus eventuais erros durante a atividade prática e aperfeiçoem seus métodos, favorecendo o trabalho com a  competência geral 2  da Educação Básica e as  competências específicas 2 e 3  de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, previstas pela BNCCBê êne cê cê.

• Aproveite e relacione as propriedades da matéria com sua constituição atômica. Algumas propriedades dependem dos átomos que compõem a matéria. Por exemplo, materiais compostos de átomos de elementos químicos de maior número atômico possuem maior massa; portanto, a densidade (massa em função do volume ocupado) depende diretamente de quais são seus átomos constituintes.

Sugestão de recurso complementar

Artigo

CESAR, J.; DE PAOLI, M. A.; ANDRADE, J. C. A determinação da densidade de sólidos e líquidos. Chemkeys, Campinas: Editora da Unicampunicâmpi, n.número 7, 2004.

O artigo propõe uma abordagem mais ampla do conceito de densidade e apresenta alguns procedimentos de laboratório para a determinação da densidade de materiais.

Disponível em: https://oeds.link/Kmwn7f. Acesso em: 11 ago.agosto 2022.

Orientações didáticas

• Ao abordar as unidades de medida de massa, volume e densidade, segundo o SIésse Í, estabeleça a relação entre a unidade e os parâmetros utilizados para definir cada propriedade. Por exemplo, a densidade é definida considerando-se o volume (m³métro cúbico) e a massa (kgquilograma) do objeto; assim, a unidade que a representa é kg/m³.

• Pelo senso comum, é frequente o empregoemprêgo dos adjetivos “leve” e “pesado” como sinônimos de pouco e muito denso, respectivamente. Isto é, associa-se a densidade apenas à massa dos materiais. Pode-se estimular a reflexão dos estudantes sobresôbre a necessidade de considerar também o volume por meio de algumas questões que evidenciem sua importância, tal como: “Se colocarmos em uma balança um recipiente contendo 1 litro de água, retirá-lo e colocarmos em seguida outro recipiente idêntico, mas contendo 1 litro de óleo de cozinha, as massas medidas serão iguais?”; “Por que isso acontece?”. Ou, ainda: “Um cubo de 1 kgquilograma de chumbo ocupa o mesmo espaço que um cubo de 1 kgquilograma de algodão?”.

• Considere levar para a sala de aula objetos com mesmo volume e massas distintas e uma balança. Dessa formafórma, concretiza-se o que foi representado na imagem “Comparação de materiais com densidades diferentes”, auxiliando na compreensão do conceito de densidade. Também é interessante comparar os volumes de 100 ggramas de algodão e 100 ggramas de ferro, por exemplo.

• Após o estudo do conceito de densidade, a seção Explore – Construindo um instrumento para análise da densidade de líquidos pode ser trabalhada, já que tem como objetivo verificar a densidade de diferentes materiais, comparando-os pelo uso de um densímetro construído pelos próprios estudantes.

Orientações didáticas

• Ao trabalhar a tabela “Densidade de alguns materiais”, espera-se que os estudantes percebam que materiais como mercúrio e alumínio são mais facilmente diferenciados com base em suas densidades, já que apresentam valores bastante distintos dessa propriedade. Pode-se também notar que, para distinguir alumínio de quartzo, ou água de sódio, essa propriedade não é a mais indicada. Nesses casos, os materiais podem ser diferenciados por meio de outras características, como corcôr e brilho.

• Caso julgue oportuno, organize a turma em grupos e peça que providenciem bacias com água. Oriente os estudantes a escolher objetos do dia a dia, indicando, antes da execução da atividade, quais objetos afundarão ao serem colocados na água. Peça que façam o teste e analisem os resultados, elaborem explicações e verifiquem se eles corroboram a hipótese inicial. Além disso, solicite a eles que classifiquem a densidade dos objetos testados em relação à densidade da água, com base nos resultados.

• Ao trabalhar as questões do quadro De olhoôlho no tema, pode-se discutir com os estudantes a poluição gerada pelos plásticos descartados inadequadamente nos oceanos para entender o impacto dessa ação, favorecendo o trabalho com o TCTtê cê tê – Educação Ambiental.

Respostas – De olhoôlho no tema

a) Densidade.

b) A garrafa cheia de água apresenta maior massa que a vazia, por isso sua densidade aumenta. O conjunto garrafa e água apresenta uma densidade maior que a água, por isso ele afunda.

c) A densidade é a razão entre a massa e o volume de um corpo, em condições específicas de temperatura e de pressão.

d) A garrafa preenchida com mercúrio afundaria, por ter maior densidade que a água do mar, e a garrafa preenchida com sódio flutuaria, por ter menor densidade que a água do mar.

Sugestão de recurso complementar

Artigo

PARKERpárquer, L. Em 2040, lixo plástico nos oceanos poderá ser o triplo do atual. National Geographic Brasil, 5 nov.novembro 2020.

O texto aborda o impacto dos resíduos de plásticos nos oceanos.

Disponível em: https://oeds.link/rbMXDV. Acesso em: 11 ago.agosto 2022.

Respostas – Atividades

1. a) Volume do paralelepípedo = 3 cmcentímetros · 2 cmcentímetros · 1,5 cmcentímetro = 9 cm³centímetros cúbicos.

b) Densidade =

= 2 g/cm³gramas por centímetro cúbico = 2.000 kg/m³quilogramas por métro cúbico.

2. Ium. É esperado que os estudantes considerem que o argumento não é falacioso, mas eles podem contestar a imprecisão da informação sobresôbre a massa de cloreto de sódio utilizada. IIdois. Argumento falacioso. Os estudantes devem reconhecer que as densidades do gelogêlo e da água são distintas, logo a balança não vai ficar em equilíbrio. IIItrês. Argumento falacioso. Com o aquecimento, a densidade do mercúrio diminui. Portanto, 1 cm³centímetro cúbico de mercúrio a 50 °Cgraus Célsius tem menor massa que o mesmo volume a 25 °Cgraus Célsius. Com isso, a balança vai pender para a amostra com a menor temperatura.

3. A transformação de energia térmica em elétrica é um fenômeno físico. Já a transformação do carvão em outros materiais é um processo químico.

4. Pelos dados apresentados, é possível determinar que todos os cubos terão o volume de 6 cm³centímetros cúbicos. Como a densidade é a razão entre massa e volume, a massa é diretamente proporcional à densidade, logo, o metal de menor densidade vai gerar o cubo de menor massa, ou seja, o alumínio.

5. a) O recipiente com mercúrio conterá a maior massa, pois a densidade do mercúrio é maior que a da água. b) O recipiente com água conterá o maior volume, pois a densidade da água é menor que a do mercúrio.

6. Reserve um tempo para que, em grupos, elaborem a proposta solicitada. Essa é uma ótima oportunidade para aplicarem o que sabem em uma situação prática. Como o PETpéti é menos denso que a água e o PVCpê vê cê é mais denso, ao adicioná-la em uma mistura dessesdêsses polímeros, eles serão separados por diferença de densidade; os fragmentos de PETpéti devem boiar, e os de PVCpê vê cê não. Analise os vídeos antes da divulgação e, se necessário, peça que os refaçam. Essa atividade favorece o trabalho com as competências gerais 4 e 10 da Educação Básica e as competências específicas 3, 6 e 8 de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, previstas pela BNCCBê êne cê cê, e com o TCTtê cê tê – Educação Ambiental.

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

Caso haja estudantes cegos ou com baixa visão na turma, oriente-os a realizar a atividade a seguir em duplas com um colega vidente.

Orientações didáticas

• Prepare a solução salina previamente, misturando cer­ca de 30 ggramas de sal de cozinha em 1 litro de água e a disponibilize aos estudantes.

• Auxilie-os na construção dos aparatos, fazendo adaptações quando necessário. Para aumentar a estabilidade, por exemplo, os canudos podem ser cortados; forneça tesoura com pontas arredondadas e deixe que busquem a melhor relação entre massa e comprimento.

• Ao final do experimento, convide-os a comparar seus instrumentos, a fim de que percebam as diferenças na construção e na escala e que elas não necessariamente determinam o sucesso ou o fracasso do experimento.

• Pequenas variações podem acontecer. Nesse caso, esclareça que elas comumente ocorrem durante os experimentos e são devidas, em geral, a circunstâncias não controláveis, como a manipulação do instrumento, a habilidade de observação de cada estudante e fatores próprios do equipamento, ou à variação das condições do ambiente. Se julgar conveniente, argumente que essa variações, chamadas erros não controlados, são de extrema importância para o tratamento dos dados experimentais, pois servem de parâmetro de comparação para analisar os erros controlados, que são os que realmente interessam ao experimentador.

• De acordoacôrdo com o tempo disponível, forneça outras amostras para serem testadas, como leite e suco (tomando o cuidado de não utilizar líquidos que possam trazer risco à integridade física dos estudantes ou que produzam resíduos perigosos). Ressalte que a escala dessedêsse aparato não permite a determinação do valor absoluto da densidade (a menos que sejam utilizados líquidos de densidade conhecida para padronizá-lo).

• Utilize as previsões feitas na etapa 8 para avaliar as hipóteses dos estudantes, as possíveis concepções alternativas e como eles as reconstroem.

• A realização do experimento e das reflexões propostas na seção Explore permite trabalhar a competência geral 2 da Educação Básica e a competência específica 2 de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, previstas pela BNCCBê êne cê cê.

Respostas – Explore

1. Óleo, água da torneira e solução salina (mistura de água com sal de cozinha).

2. Sim, porque a densidade não depende da quantidade do material, mas da relação entre massa e volume.

3. O resultado esperado é que o densímetro afunde mais no álcool de limpeza do que na água, em razão da sua menor densidade.

Orientações didáticas

• Nesse momento, serão retomados e aprofundados os estudos a respeito dos estados físicos da matéria, explorando as propriedades de cada estado físico da perspectiva dos fenômenos submicroscópicos, representados por meio do modelomodêlo de partículas. Essa abordagem mobiliza parcialmente a habilidade EF09CI01ê éfe zero nove cê ih zero um da BNCCBê êne cê cê. É importante garantir que os estudantes compreendam e diferenciem fenômenos macroscópicos e submicroscópicos, e como são criados modelos e diferentes simbologias utilizadas para representar esses fenômenos. Esclareça que a maneira de representar os átomos utilizada nesta e em outras Unidades (esferas com tamanhos e cores diferentes) é apenas uma simbologia que facilita a abstração ao nível submicroscópico; quaisquer outros símbolos, no entanto, também poderiam ser utilizados, desde que bem explicados e fundamentados.

• Modelos semelhantes ao apresentado na ilustração “Dis­posições possíveis das partículas em um material sólido” serão utilizados frequentemente para indicar as partículas de vários materiais. Ressalte que esse modelomodêlo é uma representação das partículas submicroscópicas e tem como objetivo facilitar sua visualização e o desenvolvimento de novas ideias pelos estudantes. Deve ficar claro para a turma que mesmo um modelomodêlo não sendo uma representação fiel da realidade, ele é muito útil, pois facilita a visualização de processos, ideias e eventos que são muito abstratos – é o caso das diferentes interações que regem os estados físicos da matéria. Comente que essa limitação não invalida o uso dos modelos, pois eles são empregados pelos cientistas na produção do conhecimento, para testar ou refutar suas hipóteses, além de serem aperfeiçoados à medida que novos resultados experimentais são obtidos.

Orientações didáticas

• Trabalhe cada uma das propriedades dando exemplos de materiais que estejam presentes no cotidiano dos estudantes. Comente a diferença entre diamante e brilhante; o primeiro se trata de uma pedra encontrada na natureza e o segundo é um tipo de lapidação do diamante (e também de outras gemas), comumente utilizado em joias. Enfatize a importância de se conhecer as propriedades dos materiais para selecionar aqueles mais adequados a cada função. Caso julgue pertinente, comente a respeito dos materiais compósitos, que são combinações de materiais diferentes, com o objetivo de obter um material com propriedades distintas das originais. O texto indicado na Sugestão de recurso complementar trata dessedêsse assunto.

• Se julgar oportuno, solicite que os estudantes realizem, como tarefa de casa, a leitura do Tema 3 e elaborem um mapa conceitual apresentando os principais conceitos apresentados no texto. No dia da aula sobresôbre o assunto, peça a alguns estudantes que apresentem seus mapas conceituais para a turma. Tire as dúvidas que surgirem, solicite aos estudantes que realizem os ajustes necessários e exponha os mapas produzidos na sala para auxiliar no desenvolvimento do Tema. Essa mesma prática pode ser realizada para cada um dos estados físicos apresentados no material.

Sugestão de recurso complementar

Artigo

BIZETO, M. A. A inspiração que vem da natureza, Portal do Conselho Regional de Química – IVquatro Região, 2011.

O texto aborda conceitos como material híbrido, compósitos e nanocompósitos.

Disponível em: https://oeds.link/WfahVs. Acesso em: 11 ago.agosto 2022.

Orientações didáticas

• Na caracterização do estado líquido, são discutidos os conceitos de volatilidade e de viscosidade. Ressalte que a volatilidade do líquido está relacionada à atração entre suas partículas e à massa dessas partículas. Caso partículas de massas semelhantes estejam unidas com forças de atração intensas, o líquido tende a ser menos volátil. Portanto, a volatilidade pode ser usada para introduzir as características do estado gasoso. Com a evaporação, ocorre a separação das partículas, e o líquido se transforma em vapor. Peça aos estudantes que comparem as ilustrações do modelomodêlo de partículas para os estados líquido e gasoso (mais adiante) mostradas no livro do estudante, favorecendo a mobilização da habilidade EF09CI01ê éfe zero nove cê ih zero um da BNCCBê êne cê cê.

• Com base na imagem mostrando um difusor de óleos essenciais (aromatizador de ambiente), destaque o efeito da temperatura sobresôbre a volatilidade das substâncias, retomando o conceito submicroscópico, como previsto pela habilidade EF09CI01ê éfe zero nove cê ih zero um da BNCCBê êne cê cê.

• Exemplifique a viscosidade com materiais do cotidiano dos estudantes, como mel, óleo lubrificante e azeite. Para eliminar a concepção equivocada de que materiais mais viscosos são também mais densos, cite o exemplo do óleo e da água, em que o óleo é mais viscoso, porém menos denso que a água. Esclareça que a viscosidade também é uma característica dos gases.

• Ao realizar os procedimentos descritos na seção Vamos fazer, certifique-se de que os sacos foram fechados adequadamente. Estimule os estudantes a refletir sobresôbre sua ideia inicial com base no resultado obtido na atividade prática e a comunicar suas conclusões para a turma. A autoavaliação e a reformulação de hipóteses são muito importantes, pois se trata de processos por meio dos quais os estudantes analisam a metodologia utilizada e refletem sobresôbre ela. Essa abordagem favorece o desenvolvimento da competência geral 2 da Educação Básica e da competência específica 2 de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, previstas pela BNCCBê êne cê cê.

Respostas – Vamos fazer

1. Resposta pessoal. Instrua-os a anotar suas hipóteses para serem confrontadas posteriormente.

2. Após certo tempo sob o Sol, o volume do ar contido no saco aumentará em decorrência da elevação da temperatura, que aumenta a agitação das partículas, desencadeando maior ocupação de espaço do que no início do experimento.

3. Resposta pessoal. Oriente-os a ouvir os colegas respeitando a opinião de cada um e exponha as conclusões na lousa, para que seja mais fácil comparar as diferenças.

Orientações didáticas

• Se julgar oportuno, extrapole o resultado da atividade da seção Vamos fazer para explicar o funcionamento dos balões de ar quente. Fazendo uso do modelomodêlo de partículas, mostre que as partículas que compõem o ar aquecido pelo maçarico passam a se movimentar de maneira mais agitada, ocorrendo maior separação entre elas. Como parte do ar frio escapa para forafóra do balão, a porção de ar quente que fica ocupa todo o espaço interno do balão e o torna menos denso que o ar, possibilitando sua subida. Portanto, na atividade da seção Vamos fazer e no exemplo do balão é analisada a influência da temperatura sobresôbre a densidade dos gases.

Respostas – De olhoôlho no tema

a) O termo “estado” remete ao sentido geográfico, reforçado pela presença da rosa dos ventos e pela divisão com fios contínuos e tracejados, característica de mapas presentes na ilustração.

b) O artista utilizou elementos da natureza como rios, montanhas cobertas com neve e vapor para representar os estados físicos líquido, sólido e gasoso, respectivamente.

c) Os sólidos apresentam volume e formato definidos; os líquidos apresentam volume definido pelo formato do recipiente que os contém; e os gases têm formato e volume variáveis, ocupando todo o espaço do recipiente em que eles se encontram.

• Esse exercício de leitura inferencial de imagem integra duas fontes de informação: o conhecimento prévio acerca dos estados físicos da matéria e a informação visual, a obra em si.

Orientações didáticas

• As mudanças de estado físico são discutidas pela abordagem da transferência de calor e mudança de temperatura. Dessa formafórma, retome os conhecimentos prévios dos estudantes sobresôbre esses conceitos, trabalhados no 7º ano, pois são pré-requisitos para a compreensão sobresôbre as mudanças de estado físico.

• Neste Tema, pode ser aplicada a Oficina 1 – Mudanças de estado físico, no momento que considerar mais propício.

• No início do estudo deste Tema, retome os exemplos trabalhados no Tema 3: o efeito da vela na dissipação do aroma dos óleos essenciais e o efeito do calor do Sol no saco plástico contendo ar. Questione os estudantes sobresôbre o que esses dois exemplos têm em comum. Espera-se que eles destaquem o calor como uma variável comum às duas situações.

• Uma ideia muito comum que os estudantes apresentam é a de que existe troca tanto de calor quanto de frio. Essa ideia está inserida em algumas concepções equivocadas a respeito do conceito de calor e temperatura. Para auxiliá-los na ressignificação dessesdêsses conceitos, recorra ao texto indicado na Sugestão de recurso complementar, que discute as concepções a níveis macro e microscópicos que os estudantes apresentam.

• Trabalhe a imagem “Mudanças de estado físico da água”, auxiliando os estudantes a entenderem as relações entre as mudanças físicas macroscópicas e submicroscópicas, favorecendo o desenvolvimento da habilidade EF09CI01ê éfe zero nove cê ih zero um da BNCCBê êne cê cê. Caso julgue relevante, associe o esquema ao ciclo da água no ambiente, relembrando sua importância para a manutenção da vida na Terra.

Sugestão de recurso complementar

Artigo

MORTIMER, E. F.; AMARAL, L. O. F. Quanto mais quente melhor: Calor e temperatura no ensino de termoquímica. Química Nova na Escola, n. número7, p.página 30-34, 1998.

O artigo apresenta concepções prévias de estudantes em relação aos conceitos de calor e temperatura.

Disponível em: https://oeds.link/CjBw16. Acesso em: 12 ago.agosto 2022.

Orientações didáticas

• Ao mencionar a fundição dos metais sob altas temperaturas, explique que alguns dessesdêsses materiais, como o mercúrio, podem se apresentar no estado líquido à temperatura ambiente e à pressão atmosférica ao nível do mar.

• A condensação pode ser observada quando, num dia muito frio, a superfície interna de uma janela fica embaçada ou quando se retira uma garrafa de água da geladeira e ela fica úmida. Na superfície oposta à que está em contato com o frio (ou seja, o lado de dentro da janela ou o lado de forafóra da garrafa de água) vai se formar uma camada de gotículas de água. As gotículas são provenientes da condensação do vapor de água, que, em razão da diminuição de temperatura, retornou ao estado líquido.

• Ao abordar os diferentes exemplos de mudança de estado físico, recorra ao modelomodêlo de partículas, de modo que os estudantes relacionem os aspectos macroscópicos ao estado de agitação e organização das partículas, favorecendo o trabalho com a habilidade EF09CI01ê éfe zero nove cê ih zero um da BNCCBê êne cê cê. Para auxiliá-los nesta abordagem, é possível explorar o simulador indicado no quadro Entrando na rede.

Sugestão de recurso complementar

Material de apoioapôio

ZECHIM, M. J. C. Caderno pedagógico de atividades práticas e experimentais para uma aprendizagem significativa de conceitos físicos em Ciências. Bandeirantes: Universidade Estadual do Paraná, 2008.

O caderno apresenta atividades práticas com materiais acessíveis que contribuem para o aprendizado significativo dos estudantes.

Disponível em: https://oeds.link/rTv7zi. Acesso em: 7 jul.julho 2022.

Orientações didáticas

• A fim de tornar mais claro o conceito de temperatura de ebulição diante do fenômeno de evaporação, proponha as seguintes questões aos estudantes: “Por que as roupas molhadas secam quando estendidas no varal?” e “A água atinge 100 °Cgraus Célsius quando exposta ao Sol?”. Esclareça que a ebulição é decorrente do aquecimento até que o material atinja uma temperatura específica (temperatura de ebulição); a evaporação ocorre em baixa velocidade e é um processo que depende da volatilidade do material e das condições ambientes (temperatura, umidade do ar, incidência de vento etc.etcétera).

• Os gráficos “Aquecimento da água pura (ao nível do mar)” e “Resfriamento da água pura (ao nível do mar)” auxiliam os estudantes a entender a variação da temperatura da água nos diferentes estados físicos e como a temperatura se comporta durante a mudança de estado físico. As várias inclinações se devem às diferenças de calor específico da água nos três estados físicos representados, além do calor latente de fusão e de vaporização. Neste nível de ensino, é suficiente comentar com os estudantes que a transferência de calor acontece de maneira diferente para cada estado físico, já que a agregação das partículas em cada estado muda.

• Para a atividade proposta na seção Vamos fazer, certifique-se de que a água e o álcool estejam inicialmente à temperatura ambiente. Apesar de a água solidificar-se após algumas horas no congelador, o objetivo de observar os resultados após 24 horas é para que os estudantes não considerem que o álcool 40% não congelou porque ficou tempo insuficiente no congelador. Estimule-os a registrar suas descobertas e a comparar seus resultados. Explore as características dos materiais questionando aos estudantes se seria possível identificar a água e o álcool sem resfriá-los e caso os copos não estivessem identificados. Para o mesmo volume de água e de álcool, medindo a massa e pesquisando o valor da densidade dessesdêsses materiais, pode-se verificar que o álcool é menos denso, portanto o copo com álcool 40% terá massa menor. A atividade auxilia no desenvolvimento da competência específica 3 de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, prevista pela BNCCBê êne cê cê.

Respostas – Vamos fazer

1. Resposta pessoal. Espera-se que os copos sejam deixados pelo menos 24 horas no congelador. Esse tempo é suficiente para garantir o congelamento da água da torneira e evidenciar que o álcool 40% não congela a essa temperatura. Espera-se que apenas a água da torneira tenha mudado para o estado sólido.

2. Ao nível do mar, a água da torneira funde a aproximadamente 0 °Cgrau Célsius. Nas mesmas condições, o álcool 40% funde a –118 °Cgrau Célsius, muito abaixo da temperatura do congelador, o que é coerente com os resultados esperados da atividade.

Orientações didáticas

• Peça aos estudantes que interpretem a tabela que apresenta a pressão atmosférica e a temperatura de ebulição da água em diferentes locais. Auxilie-os a relacionar a altitude do município em relação ao nível do mar, a pressão atmosférica e a temperatura de ebulição da água. Explique o comportamento das partículas que constituem a água em diferentes altitudes e como isso interfere na temperatura de ebulição. Esclareça que a pressão atmosférica de determinado local não é constante e pode se alterar, por exemplo, com as variações climáticas causadas pela movimentação das massas de ar. Uma atmosfera (1 atma tê eme) é a pressão que a atmosfera terrestre exerce ao nível do mar.

• Explicite o funcionamento da panela de pressão, mostrando por que ela torna o cozimento dos alimentos mais rápido. Aproveite para discutir questões relacionadas à segurança, como verificar se a válvula não tem nenhuma obstrução antes de usar a panela, não mexer na válvula durante o cozimento dos alimentos e esperar que a pressão interna diminua para abri-la após o seu uso.

Respostas – De olhoôlho no tema

a) Fusão.

b) Vaporização.

c) Significa que a água passou diretamente do estado sólido para o estado gasoso, sem passar pelo estado líquido.

d) Ao encostar a mão na parte de baixo do aparato, o gás contido se aquece e expande. Com o aumento da pressão, o álcool sobe. Esse aparato é conhecido por ebulidor de Franklin.

Respostas – Atividades

1. a) Estado gasoso. b) Estado líquido. c) Estado sólido.

2. a) A diminuição da temperatura é resultado da diminuição da movimentação das partículas, que se aproximam umas das outras, aumentando a forçafôrça de atração entre elas. b) Com o frasco aberto, o perfume pode passar do estado líquido para o estado gasoso, e, nesse estado, as partículas preenchem todo o espaço disponível. Assim, as partículas constituintes do perfume alcançam lugares distantes difundindo-se pelo espaço.

3. Figura B. Quanto maior a temperatura de um corpo, maior é a movimentação de suas partículas; nesse caso, representada na ilustração pelos vetores mais compridos.

4. Sublimação.

5. a) Esta é a primeira vez que o elemento refutador aparece nas atividades argumentativas do livro, por isso é importante dar-lhe destaque e auxiliar os estudantes.

Dado que a intensidade da chama é a mesma, assim como a temperatura inicial da água, conclui-se que a água provavelmente (qualificador) entrará em ebulição primeiro em São Paulo, já que (garantia) a cidade do Rio de Janeiro está ao nível do mar, enquanto São Paulo está a 760 mmétro de altitude. Isso porque (apoioapôio) a pressão atmosférica diminui à medida que aumenta a altitude e, quanto menor a pressão atmosférica, menor a temperatura de ebulição da água. Esse resultado é esperado, a não ser que (refutador) as amostras não sejam idênticas, se houver materiais dissolvidos diferentes isso pode fazer variar a temperatura de ebulição das amostras. b) Não, pois no interior dessedêsse tipo de panela a pressão não depende da pressão atmosférica.

6. A temperatura de fusão é 50 °Cgraus Célsius, e a de ebulição, 150 °Cgraus Célsius. As temperaturas de transição de fase são representadas por um patamar constante em um intervalo de tempo.

7. A liofilização é um processo de desidratação empregado para aumentar a durabilidade dos alimentos. Nele, o alimento é congelado e depois submetido ao vácuo, o que facilita a sublimação da água. Com isso, a água congelada passa diretamente para o estado gasoso, sem alterar as propriedades nutritivas do alimento. Essa atividade favorece o trabalho com a competência geral 5 da Educação Básica e com a competência específica 6 de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, previstas pela BNCCBê êne cê cê.

Orientações didáticas

• A seção Pensar Ciência busca estimular a troca de ideias sobresôbre a participação feminina na Ciência. É importante ouvir a opinião dos estudantes e incentivar a argumentação e a reflexão embasadas em dados e no respeito a todas as pessoas. Essa abordagem permite mobilizar as competências gerais 7 e 9 da Educação Básica e as competências específicas 4 e 5 de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, previstas pela BNCCBê êne cê cê. Ao promover a reflexão sobresôbre a participação das mulheres nos diversos setores da sociedade, trabalha-se o TCTtê cê tê – Educação em Direitos Humanos.

• A fim de contribuir com o processo de geração de inferências, sugerimos trabalhar a atividade 1 dessa seção antes da leitura do texto. Essa é uma ação preliminar que pode conduzir os estudantes a desenvolverem uma leitura mais aprofundada e uma melhor compreensão do texto a ser lido.

Respostas – Pensar Ciência

1. É provável que os estudantes conheçam ou já tenham ouvido falar de mais nomes de cientistas homens do que de cientistas mulheres. Caso isso tenha acontecido, pergunte a eles por que acham que houve essa diferença e se algo deveria ser feito para mudar esse cenário.

2. Antes que os estudantes iniciem esta atividade, peça-lhes para pesquisar o significado de “reparação histórica”. Depois, durante a mediação do debate, oriente-os a ouvir os colegas com atenção e a interagir com os demais de formafórma respeitosa.

Sugestão de recurso complementar

Artigo

MARASCIULO, M. “Mulheres eram consideradas sem cérebro”, diz física que revolucionou astronomia. Galileu, 15 jul.julho 2022.

O texto conta brevemente a história de Jocelyn Bell Burnell (1943-), que descobriu os pulsares em 1967. Alguns anos depois, dois homens foram premiados com o Nobel de Física por essa descoberta, e o nome da pesquisadora nem sequer foi mencionado. Como reparação histórica, em 2018 ela recebeu o prêmio Breakthrough de Física, considerado um Nobel alternativo.

Disponível em: https://oeds.link/YHLoye. Acesso em: 13 ago.agosto 2022.

Orientações didáticas

• A seção Atitudes para a vida traz a discussão a respeito do descarte correto de resíduos, especificamente de medicamentos forafóra da validade. Essa é uma oportunidade de os estudantes perceberem que podem colaborar com a conservação do ambiente estando atentos às atitudes que tomam em seu cotidiano, como o descarte adequado de medicamentos. Assim, ao avaliar os impactos ambientais do descarte incorreto de medicamentos e buscar agir para promover mudanças individuais e coletivas, recorrendo aos conhecimentos de Ciências da Natureza, os estudantes terão subsídios para desenvolver as competências gerais 2, 4, 9 e 10 da Educação Básica e as competências específicas 3 e 8 de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, previstas pela BNCCBê êne cê cê.

• É provável que os estudantes tenham conhecimentos sobresôbre a reciclagem e o descarte adequado de materiais como o lixo eletrônico. Retome esses conhecimentos para introduzir a discussão sobresôbre o descarte correto de medicamentos, possibilitando assim a geração de inferências enquanto leem o texto desta seção.

• Peça aos estudantes que pesquisem como deve ser feito o descarte de medicamentos vencidos em seu município. Devido à falta de uma regulamentação federal para o assunto, existem municípios que, por forçafôrça de lei, determinam que qualquer farmácia receba esse tipo de material e encaminhe para o descarte correto. Em outros locais, as unidades de saúde recebem o material. Existem ainda iniciativas de empresas, como redes de farmácias, que fazem o recolhimento e providenciam o descarte correto.

• Explique à turma que, no momento em que a validade do remédio expira, não existe mais garantia da qualidade do produto. Além de não produzir o efeito esperado do medicamento, seu uso pode até mesmo causar efeitos indesejáveis e inesperados no organismo.

Sugestão de recurso complementar

Artigo

ANDRADE, E. D. Prazo de validade dos medicamentos. Implant News, 20 set.setembro 2020.

O texto traz informações importantes sobresôbre o prazo de validade dos medicamentos.

Disponível em: https://oeds.link/ubioWa

Acesso em: 12 ago.agosto 2022.

Orientações didáticas

• Auxilie os estudantes na análise da imagem “Cadeia não ecológica de medicamentos descartados”, a fim de que eles compreendam as formasfórmas pelas quais os medicamentos, quando descartados de maneira incorreta, prejudicam o ambiente.

• A atividade 3 permite aos estudantes que levantem dados a respeito do tema por meio de uma entrevista e que, então, analisem esses dados e discutam suas opiniões, para depois propor uma solução prática para um problema da comunidade. As atividades dessa seção perpassam pelo TCTtê cê tê – Educação Ambiental. Além disso, favorecem o desenvolvimento da  competência geral 9  da Educação Básica, da competência específica 8 de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental e da habilidade EF09CI13ê éfe zero nove cê ih um três, previstas pela BNCCBê êne cê cê.

Respostas – Atitudes para a vida

1. O fabricante deve se responsabilizar pelo recolhimento e destruição ou pela reciclagem do material vencido. No entanto, cabe ao consumidor levar os medicamentos vencidos aos postos de coleta.

2. Não descartar os medicamentos de maneira incorreta e instruir aqueles com quem convivemos a agir da mesma formafórma.

3. Por meio da entrevista e do compartilhamento das respostas obtidas, a atividade possibilita aos estudantes o levantamento e a análise de dados. Espera-se que os estudantes compreendam a importância de participar ativamente de ações para a conservação do ambiente, tanto com atitudes individuais, como o descarte correto de medicamentos como com atitudes coletivas, comunicando à outras pessoas a importância dessas ações e propondo medidas para minimizar os problemas ambientais da comunidade.

Orientações didáticas

• Verifique o entendimento do que foi lido por meio da inferenciação, ou seja, os novos elementos e conceitos gerados a partir das fontes de informações (conhecimentos prévios e o conteúdo do texto). Avalie as respostas dos estudantes individualmente e, depois, trabalhe novamente com toda a turma aquelas em que notou mais dificuldades. Faça com eles a interpretação do conteúdo dessas atividades, ressaltando e discutindo os erros mais comuns.

• Antes de orientar os estudantes a fazer uma leitura silenciosa do texto, verifique os conhecimentos da turma sobresôbre o efeito estufa e o Acordoacôrdo de Paris. Explique que existem encontros e conferências internacionais com o objetivo de que os países façam acordos para resolver problemas ambientais de âmbito mundial, como o aquecimento global. A necessidade dessesdêsses eventos se deve às negociações e ao convencimento que deve ser feito para que os países não assumam posturas individualistas e concordem em rever aspectos políticos e econômicos para o bem comum. As atividades dessa seção favorecem o desenvolvimento das competências gerais 6 e 7 da Educação Básica e das competências específicas 3 e 4 de Ciências da Natureza para o Ensino Fundamental, previstas pela BNCCBê êne cê cê.

• Faça com os estudantes a leitura do mapa “Variação da temperatura em °Cgraus Célsius nas diferentes regiões do planeta entre 1971 e 2021”. Repare que, apesar de a temperatura média do planeta ter aumentado nesse período, pode-se verificar no mapa que em algumas regiões a temperatura diminuiu. No entanto, os maiores aumentos foram registrados, entre outras regiões, no Ártico, o que provocou o derretimento de geleiras.

• De formafórma interdisciplinar com o componente curricular Língua Portuguesa, trabalhe com o gênero textual reportagem. A análise dos mapas pode ser trabalhada de formafórma interdisciplinar com os componentes curriculares Geografia e História.

Orientações didáticas

• O gráfico, resultante de registros históricos e das projeções realizadas pelo IPCCí pê cê cê, mostra o aumento do nível do mar decorrente da perda de massa de gelogêlo da Groenlândia e da Antártida. É importante que os estudantes compreendam que no gráfico há duas projeções, para cenários de altas e para cenários de baixas emissões de gases de efeito estufa.

Respostas – Compreender um texto

1. Entre 1 °Cgrau Célsius e 2 °Cgraus Célsius.

2. Diminuir o consumo de energia em nossa moradia, andar a pé ou de bicicleta, reduzir o consumo, reutilizar materiais e reciclar são algumas atitudes que podem contribuir para a redução da emissão dessesdêsses gases.

3. O nível dos oceanos deverá aumentar até o final deste século em decorrência de fatores como o derretimento das geleiras.

4. Atualmente há consenso na comunidade científica de que o aquecimento global deve-se a causas antrópicas, resultado das emissões de gases de efeito estufa pelos seres humanos. Entretanto, alguns setores da sociedade contestam essa visão ou, até mesmo, a própria ocorrência do aquecimento global. Estimule os estudantes a refletir sobresôbre a confiabilidade das fontes de informação que eles encontraram durante suas pesquisas e oriente-os sobresôbre os critérios para considerar uma fonte confiável ou não. Com relação aos argumentos encontrados, caso apontem causas não antrópicas do aquecimento global ou sua inexistência, é provável que se trate de argumentos falaciosos por basearem-se em dados desatualizados, incompletos ou incorretos. Estimule e oriente os estudantes a conferir esses argumentos utilizando dados científicos atualizados.

5. A base da economia de alguns países está estabelecida em processos produtivos altamente poluentes, e um dos argumentos utilizados por líderes dessas nações é o de que a redução de poluentes resultaria na diminuição da produtividade e do desenvolvimento econômico.

Sugestões de recursos complementares

Artigo

JUNGES, A. L.; MASSONI, N. T. O consenso científico sobresôbre aquecimento global antropogênico: considerações históricas e epistemológicas e reflexões para o ensino dessa temática. Revista brasileira de pesquisa em educação em ciências, Porto Alegre. v. volume18, n. número2, p.página 455-491, ago. agosto2018.

O artigo discute a abordagem do aquecimento global no ensino de Ciências e a cautela necessária ao se tratar esse tema como controverso no meio científico.

Disponível em: https://oeds.link/F4AlgO

Site

NASA. IPCCí pê cê cê AaR6 Sea Level Projection Tool. Sea level change: observations from space.

A página (em inglês) disponibiliza uma ferramenta de visualização que mostra os dados sobresôbre o aumento futuro do nível do mar em qualquer lugar do oceano ou da costa.

Disponível em: https://oeds.link/KoZG62

Acessos em: 12 ago.agosto 2022.