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3 Transformação de materiais
Você já parou para pensar em como o ser humano molda os materiais para criar os mais diferentes objetos?
Para fazer essa escultura, o artista estadunidense Anish Kapoor utilizou aço inoxidável, e seu formato foi inspirado no metal mercúrio em estado líquido.
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CONECTANDO IDEIAS
1. Você já viu esculturas feitas de metal?
2. Essa escultura foi feita a partir de aço. Como é possível transformar o metal e moldá-lo no formato desejado?
3. Cite outro objeto que foi moldado a partir de um ou mais metais.
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8 Observando as transformações de materiais
Observe a imagem ao lado.
1. Descreva o que está ocorrendo com a madeira.
2. E o que está acontecendo com o alimento?
Algumas transformações podem ser reversíveis, isto é, após serem transformados, os materiais podem voltar ao estado original. Isso acontece, por exemplo, ao solidificarmos um copo com água. Se retirarmos esse copo do congelador, a água voltará ao estado líquido.
Outras transformações são irreversíveis, ou seja, após transformados, os materiais não retornam ao estado original. A madeira que está sendo queimada no fogão a lenha, por exemplo, não poderá voltar ao estado original.
Agora, analise, com um colega, as situações a seguir.
Situação 1
Nesta situação, o ouro foi aquecido e, ao se fundir, foi despejado em um molde com formato de barra.
A
B
3. Se a barra de ouro da foto B for aquecida novamente até ocorrer a fusão do metal, o que vai acontecer com o objeto?
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Ao analisar a situação anterior, podemos perceber que se trata de uma transformação reversível.
Situação 2
Uma pessoa quebrou a casca de dois ovos e os despejou em uma frigideira aquecida.
4. A transformação que ocorre com os ovos ao serem colocados em uma frigideira aquecida é reversível ou irreversível? Por quê?
As transformações da matéria também podem ser classificadas em químicas ou físicas.
NA PRÁTICA
Rasgue várias vezes uma folha de papel sobre a carteira.
1. O que você obteve ao realizar esta atividade?
2. Houve alteração nos materiais envolvidos nesse processo?
Mantenha a sala de aula limpa e organizada. Depois de realizar esta atividade, jogue os pedaços de papel na lixeira.
Quando um material sofre uma transformação física, não origina novos materiais, mantendo as mesmas propriedades. Foi o que aconteceu quando você picou os papéis.
No entanto, quando um material sofre uma transformação química, originam-se novos materiais, que não apresentam as mesmas propriedades do material original. Na queima do papel, por exemplo, ele é transformado em cinzas e libera calor.
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Reações químicas
Quando ocorre uma transformação química, dizemos que houve uma reação química. Nesse caso, uma ou mais substâncias reagem com outras, formando novas substâncias.
Em uma bicicleta enferrujada, por exemplo, ocorre uma reação química. Nessa reação, quando a umidade do ar, isto é, a água existente no ar, entra em contato com o ferro, ocorre uma reação química envolvendo o ferro, a água e o gás oxigênio, formando a ferrugem.
-
A formação de ferrugem pode ser evitada? De que maneira?
NA PRÁTICA
· Como é possível observar que um material sofreu transformação química?
Para investigar como ocorrem determinadas transformações, com a ajuda de um adulto, realize a atividade a seguir.
MATERIAIS NECESSÁRIOS
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água à temperatura ambiente
-
comprimido antiácido efervescente
-
copo transparente
Não devemos tomar remédios sem orientação médica.
Ao colocar um comprimido efervescente em um copo com água, ocorre uma reação química que libera gás carbônico, provocando a formação de bolhas.
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Por que é possível afirmar que houve uma reação química?
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Esta é uma transformação reversível ou irreversível? Por quê?
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FOTOSSÍNTESE: A TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA QUE POSSIBILITA A VIDA NA TERRA
As plantas, as algas e algumas bactérias obtêm seu alimento por meio de uma reação química chamada fotossíntese. Nessa reação, com o auxílio da luz, as plantas transformam gás carbônico e água em açúcar e gás oxigênio, conforme mostrado a seguir.
gás carbônico + água luz solar açúcar + gás oxigênio
Veja a seguir um esquema que representa como ocorre a fotossíntese em uma planta.
A água absorvida pelas raízes (1) é conduzida até as folhas, onde, principalmente, se localizam as estruturas que absorvem o gás carbônico (2) do ar e a luz solar (3). No interior das células da folha ocorre a formação de açúcar (4), que serve de alimento para a planta, e de gás oxigênio (5), que é liberado para o ambiente.
-
Por que é possível afirmar que a fotossíntese é uma reação química?
-
Converse com um colega sobre a importância da fotossíntese para os animais.
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ATIVIDADES
-
Observe as fotos a seguir que mostram etapas de um papel sofrendo transformação devido à queima.
-
Em seu caderno, enumere as imagens a seguir em ordem crescente seguindo o processo em que ocorrem as transformações com o papel.
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A transformação anterior é reversível ou irreversível? Por quê?
Evite queimar papéis, isso pode provocar acidentes e poluição do ar. O descarte pode ser feito na coleta seletiva.
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A sílica em gel azul é um material que pode ser utilizado em gavetas, armários, instrumentos musicais e outros objetos para controlar a umidade deles, evitando a proliferação de mofo e a ocorrência de ferrugem. Esse produto contém um composto químico que fica azul quando a umidade está baixa e rosa quando está alta.
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Depois que a sílica em gel fica com a cor rosa, ela pode retornar à cor azul? Caso sua resposta seja afirmativa, explique em quais situações.
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A transformação química que ocorre na sílica em gel é reversível ou irreversível? Por quê?
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-
Muitos povos indígenas têm a tradição de usar pinturas corporais. As tintas são produzidas a partir de plantas e de outros compostos naturais.
Uma das tintas usadas por muitos povos indígenas é feita a partir de um fruto chamado jenipapo. O fruto ainda verde é ralado e a polpa é espremida com um pano, obtendo-se um líquido esverdeado, que é misturado ao carvão, formando a tinta. Quando essa tinta entra em contato com a pele, ela fica com a cor azul-escura ou preta.
-
Com base nas informações do texto, indique a transformação - física ou química - que ocorre no preparo da tinta de jenipapo:
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quando o fruto é ralado e sua polpa é espremida.
-
quando a tinta muda de cor em contato com a pele.
-
-
Pesquise outras plantas ou produtos naturais que os indígenas usam para fazer tintas. Faça uma lista no caderno com o nome de cada produto e a cor de tinta que eles produzem.
PARA SABER MAIS
- O livro de ciências mais explosivo do Universo: por Ideias-Brilhantes, de Claire Watts. Grupo Companhia das Letras.
Com esse livro você vai aprender mais sobre materiais e suas transformações em ambientes, como em um restaurante, por exemplo, em que as reações químicas estão no menu. Você vai conhecer curiosidades sobre temas da química e da física de maneira divertida.
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INVESTIGUE E COMPARTILHE
· O que pode acontecer com a água quando ela recebe ou cede certa quantidade de calor para o ambiente?
MATERIAIS NECESSÁRIOS
-
água
-
copo de vidro
-
prato plástico
-
massa de modelar
-
geladeira
-
copo plástico transparente pequeno (copo de café)
ATENÇÃO
Tenha cuidado ao manusear o copo de vidro. Desenvolva esta atividade com a supervisão de um adulto.
Procure fotografar cada etapa do desenvolvimento da atividade para que possa retomá-la e revê-la, com o intuito de fazer algumas comparações e ajudar nas respostas aos questionamentos.
-
Despeje água no copo plástico até atingir um pouco mais da metade de sua capacidade.
-
Coloque o copo plástico com água dentro do congelador e aguarde, no mínimo, 3 horas.
· Por que não podemos encher o copo nesta etapa?
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Retire o copo plástico do congelador e observe o aspecto e as características da água em seu interior. Em seguida, coloque o copo plástico em um ambiente que receba luz solar diretamente.
· O que você observou na etapa C?
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Após 2 horas, retorne ao local em que havia deixado o copo plástico e observe o aspecto e as características da água.
· O que você observou na etapa D?
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-
Coloque o copo plástico com água no centro do prato. Sobre esse copo, coloque o copo de vidro com a boca voltada para baixo, cobrindo-o.
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Utilizando a massa de modelar, vede os espaços entre o copo de vidro e o prato.
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Deixe a montagem em um local que receba luz solar diretamente e, após 4 horas, retorne ao local e observe o que aconteceu.
REGISTRE O QUE OBSERVOU
- O que ocorreu com a água durante a etapa B?
- O que ocorreu com a água durante a etapa D?
- Explique com suas palavras o que ocorreu com a água na etapa G.
- Quais os nomes das mudanças de estado físico observadas nas etapas B, D e G? Se preciso, realize uma pesquisa.
B: solidificação; D: fusão; G: evaporação e condensação. Comentários nas orientações ao professor.
- Converse com seus colegas e respondam à seguinte pergunta: Por que é preciso utilizar massa de modelar para vedar os espaços entre o copo e o prato?
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9 Mudanças de estado físico dos materiais
A vela é formada por parafina e um pavio. Observe o que acontece quando o pavio está aceso.
-
Cite uma transformação física que ocorre na parafina da vela, após acesa.
-
A transformação que você citou na questão anterior é reversível ou irreversível?
Entre as transformações físicas que os materiais podem sofrer, estão as mudanças de estado físico.
Os materiais podem passar de um estado físico para outro por causa de diversos fatores, entre eles, a variação de temperatura.
Quando a parafina da vela foi aquecida, uma das transformações físicas que ocorreram foi o derretimento da parafina, passando do estado sólido para o estado líquido. Essa transformação é chamada fusão.
Quando a parafina cede calor para o ambiente e sua temperatura fica menor, ela volta ao estado sólido. Essa passagem do estado líquido para o estado sólido é chamada solidificação.
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Em nosso dia a dia podemos observar diversas situações em que ocorrem mudanças de estado físico. Veja algumas a seguir.
O gelo que utilizamos em sucos e outras bebidas deve ser feito de água filtrada e fervida.
Situação 1
Murilo retirou alguns cubos de gelo de dentro de uma forma e os deixou dentro de um recipiente.
-
O que acontecerá com os cubos de gelo se eles permanecerem fora do congelador?
4. Qual é o nome da mudança do estado físico da água nessa situação?
Murilo, pode deixar que eu coloco essa forma dentro do congelador.
Situação 2
Em seguida, Murilo colocou água filtrada na forma de gelo.
-
O que vai acontecer com a água após cinco horas dentro do congelador?
-
Qual é o nome da mudança de estado físico da água nessa situação?
Na situação 1, a água retirada do congelador sofreu fusão, pois passou do estado sólido para o estado líquido.
Na situação 2, a água colocada no congelador sofreu redução de temperatura e, por isso, passou do estado líquido para o estado sólido, ocorrendo a solidificação.
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Além da fusão e da solidificação, os materiais podem sofrer outras mudanças de estados físicos. Quando um material passa do estado líquido para o estado gasoso, ocorre a vaporização. Quando um material passa do estado gasoso para o estado líquido, ocorre a condensação.
Veja as situações a seguir.
Situação 3
Para preparar o arroz, a mãe de Murilo colocou água em uma panela e a deixou sobre a chama do fogão durante alguns minutos. Após esse período, a água praticamente desapareceu, restando o arroz cozido.
-
Que mudança de estado físico da água ocorreu na situação 3?
Situação 4
Logo após o preparo do arroz, a mãe de Murilo destampou a panela e percebeu que havia gotas de água na tampa.
-
Em sua opinião, por que isso aconteceu?
-
Qual é o nome da mudança de estado físico da água na situação 4?
Na situação 3, ocorreu a vaporização da água, pois ela passou do estado líquido para o estado gasoso.
Na situação 4, ocorreu a condensação da água, pois ela passou do estado gasoso (vapor de água) para o estado líquido. Isso ocorreu porque a tampa da panela estava com temperatura menor do que a água no estado gasoso.
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Agora, veja o que aconteceu com Rafaela. Ela deixou duas garrafas em um local que recebe luz solar diretamente, uma com tampa e a outra sem tampa. Ambas tinham a mesma quantidade de água.
Após cinco horas, Rafaela retornou para observar como ficaram os conteúdos das garrafas.
ATENÇÃO
Não beba a água que ficou exposta à luz solar, pois o aquecimento em contato com o plástico da garrafa pode provocar uma mudança em sua composição.
Perceba que Rafaela usa um boné para se proteger dos raios solares. Evite ficar muito tempo exposto ao Sol sem proteção. Use protetor solar e boné.
10. O que Rafaela possivelmente observou? Veja a ilustração para responder a esta questão.
Com base nessa situação, Rafaela concluiu que, na garrafa que permaneceu tampada, o vapor de água não saiu para a atmosfera e se condensou no interior da garrafa, retornando ao estado líquido. Já na garrafa aberta, parte do vapor de água saiu para a atmosfera e, com isso, a quantidade de água da garrafa diminuiu.
11. A transformação que ocorreu na garrafa que permaneceu tampada pode ser classificada como reversível ou irreversível? Explique.
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A água existente em nosso planeta movimenta-se em um ciclo, passando de um estado físico para o outro. O ciclo da água no planeta é um exemplo de transformação reversível, pois as mudanças de estado físico são reversíveis.
Com um colega, leia o esquema a seguir, acompanhando as letras indicadas na imagem.
-
Parte da água existente na superfície terrestre passa do estado líquido para o estado gasoso, principalmente, com o auxílio do calor fornecido pelo Sol e dos ventos.
-
Qual é o nome da mudança de estado físico que ocorre nessa situação?
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-
O vapor de água sobe para a atmosfera e, quando atinge camadas de ar mais frias, passa para o estado líquido.
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Qual é o nome da mudança de estado físico que ocorre nessa situação?
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A água no estado líquido se une e forma as nuvens. A água retorna à superfície terrestre, precipitando-se na forma de chuva.
-
A água sempre precipita na superfície terrestre no estado líquido?
Geralmente, a temperatura no interior das nuvens é baixa. Isso pode fazer com que parte da água passe para o estado sólido, precipitando-se na forma de granizo ou neve.
NEBLINA
A neblina ocorre quando o vapor de água existente na atmosfera, próximo ao solo, condensa-se, transformando-se em minúsculas gotículas de água, que ficam suspensas no ar. Também chamada nevoeiro, é mais comum em lugares frios, úmidos e elevados, ocorrendo por causa da queda de temperatura.
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CIDADÃO DO MUNDO Mudanças climáticas e as atividades humanas
A temperatura da Terra se mantém adequada à vida com a ajuda da camada de gases que existe na superfície terrestre e da luz solar. Esse fenômeno recebe o nome de efeito estufa natural. Muitas atividades que o ser humano realiza emitem gases poluentes na atmosfera. Esses gases intensificam o efeito estufa natural em nosso planeta.
Estudos indicam que essa intensificação do efeito estufa natural tem gerado efeitos no clima, causando aumento na temperatura média da Terra, o que pode causar problemas aos seres vivos e ao ambiente. Veja as manchetes a seguir sobre esse tema.
LER E COMPREENDER
Iceberg de 315 bilhões de toneladas se desprende da Antártida
O bloco tem uma área de 1.636 km² - um pouco maior que a cidade de São Paulo - e foi batizado de D28.
Iceberg de 315 bilhões de toneladas se desprende da Antártida. G1, São Paulo, 30 set. 2019. Natureza. Disponível em: https://oeds.link/vDrE2a. Acesso em: 31 mar. 2021.
Iceberg gigantesco se desprende da geleira mais ameaçada da Antártida Ocidental
É normal grandes blocos de gelo se soltarem das plataformas de gelo da Antártida, mas as perdas estão se acelerando.
Iceberg gigantesco se desprende da geleira mais ameaçada da Antártida Ocidental, de Madeleine Stone. National Geographic, 17 fev. 2020. Ciência. Disponível em: https://oeds.link/w4TcqY. Acesso em: 31 mar. 2021.
O desprendimento de icebergs de geleiras da Antártida é comum, mas tem sido mais frequente nos últimos anos. Cientistas indicam que esse fato pode estar associado à alteração da temperatura da água nas regiões, uma das consequências das mudanças climáticas.
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Urso-polar pode atingir cerca de 2,5 m de comprimento.
O derretimento de geleiras pode provocar o aumento do nível da água dos oceanos. Isso pode gerar muitos prejuízos aos diversos ambientes na Terra, além de afetar diversos animais, como os ursos-polares.
Segundo outros estudos, a intensificação do efeito estufa tem influenciado os períodos de seca e de chuva, causando tempestades, furacões, entre outros fenômenos.
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Converse com seus colegas sobre as principais atividades que o ser humano realiza e que contribuem para causar o aquecimento global.
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Em que estado físico se encontra a água que forma as geleiras?
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Qual é o nome da mudança de estado físico que ocorre com o derretimento das geleiras?
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Pesquise outro animal que pode ser prejudicado pelas mudanças climáticas, além do urso-polar.
PARA SABER MAIS
- Aquecimento global não dá rima com legal, de César Obeid. Moderna.
Por meio de literatura de cordel, você poderá conhecer mais sobre o aquecimento global. Esse livro também contém textos escritos em prosa que tratam do derretimento de geleiras, ciclones e da vida dos ursos-polares.
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NA PRÁTICA
- O que determina a umidade do ar?
Para investigar a presença de vapor de água no ar atmosférico, realize a atividade a seguir.
MATERIAIS NECESSÁRIOS
-
cubos de gelo
-
copo transparente
-
água em temperatura ambiente
Evite o desperdício de água!
ATENÇÃO
Caso o copo utilizado no desenvolvimento desta atividade seja de vidro, tenha cuidado ao manuseá-lo. Desenvolva esta atividade com a ajuda de um adulto.
Coloque os cubos de gelo no copo transparente com água. Espere alguns minutos e observe o que aconteceu.
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O que aconteceu com a parte externa do copo?
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Como você explica esse resultado?
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Qual é a mudança de estado físico que ocorreu nessa situação?
Com a câmera de um telefone celular, grave o início e o final do desenvolvimento da atividade.
PARA SABER MAIS
- Aventuras de uma gota d'água, de Samuel Murgel Branco. Moderna.
Acompanhe a história de uma gota de água percorrendo o caminho dela na natureza. Você verá cada mudança de estado físico que ocorre durante sua trajetória.
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INVESTIGUE E COMPARTILHE
- Se adicionarmos alguns tipos de materiais à água, pode ocorrer alguma alteração no processo de solidificação da mesma?
MATERIAIS NECESSÁRIOS
-
3 copos plásticos
-
água
-
sal
-
açúcar
-
colher
-
geladeira
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papel
-
caneta
-
fita adesiva
-
Faça três etiquetas com o papel, indicando "água"; "água + sal" e "água + açúcar". Fixe uma etiqueta em cada copo, com fita adesiva.
-
Despeje água nos copos plásticos, até atingir a metade de sua capacidade. Os três copos devem ficar com a mesma quantidade de água.
-
No copo com a etiqueta "água + açúcar", misture uma colher de sopa de açúcar à água.
-
No copo com a etiqueta "água + sal", misture uma colher de sopa de sal à água.
-
Coloque os três copos plásticos, ao mesmo tempo, no congelador.
-
A cada hora, observe o que acontece com o conteúdo de cada um desses copos.
Registre por meio de fotos cada observação. Organize e envie essas fotos por e-mail para seu professor.
REGISTRE O QUE OBSERVOU
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O conteúdo dos três copos se solidificou da mesma maneira? Caso sua resposta seja negativa, qual deles se solidificou mais rapidamente
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O que podemos perceber com esta atividade? Troque ideias com os colegas.
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Pesquise em livros e na internet outros fatores que podem influenciar as mudanças de estado físico de um material.
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ATIVIDADES
1. A mãe de Sara preparou um suco de laranja e o despejou em formas de sorvete. Em seguida, ela colocou as formas no congelador. No dia seguinte, a mãe de Sara retirou as formas do congelador.
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Em que estado físico estava o suco quando a mãe de Sara o colocou nas formas de sorvete?
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Em que estado físico estava o suco no congelador após algumas horas?
-
Qual é o nome da mudança de estado físico que ocorreu com o suco?
2. Sara pegou um dos sorvetes que sua mãe preparou. Como ela demorou certo tempo para saboreá-lo, o sorvete começou a escorrer por sua mão.
-
Em que estado físico estava o sorvete quando Sara o retirou do congelador?
-
O que aconteceu com o sorvete após o tempo que ela ficou segurando?
-
Qual é o nome da mudança de estado físico que ocorreu com o sorvete nessa situação?
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Durante os dias frios podemos perceber algo diferente no ar enquanto respiramos. Ao expirar o ar, podemos enxergar a umidade dele, como na foto ao lado. Que transformação ocorre com o vapor de água ao sair aquecido do nosso corpo e entrar em contato com o ambiente frio?
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4. O pai de Raquel pendurou algumas roupas molhadas no varal. Após algumas horas, ele as recolheu, pois já estavam secas.
-
Em que estado físico estava a água presente nas roupas molhadas?
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Para qual estado físico a água que estava presente nas roupas passou?
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Qual é o nome da mudança de estado físico que ocorreu nessa situação?
5. Depois, o pai de Raquel colocou no fogão uma panela com água para preparar uma macarronada.
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A mudança de estado físico que ocorreu nessa situação é igual à ocorrida nas roupas da atividade 4?
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O processo que aconteceu na panela é um tipo de vaporização que ocorre em todo o líquido quando exposto ao fogo, formando pequenas bolhas. Pesquise e escreva em seu caderno qual é esse processo.
6. Quando a temperatura do ambiente está muito baixa, em algumas regiões do Brasil, é comum ocorrerem geadas. A geada é um fenômeno da natureza que acontece quando se forma gelo sobre as plantas e outras superfícies lisas.
-
Por qual mudança de estado físico as gotículas de água na superfície das plantas passam para formar o gelo?
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Por que essa mudança acontece?
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O QUE VOCÊ ESTUDOU?
1. Observe o que aconteceu com o vaso de vidro nas imagens a seguir.
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Que tipo de transformação aconteceu com o vaso de vidro?
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Essa transformação é reversível? Se necessário, faça uma pesquisa para entender como os objetos de vidro são feitos.
2. Ao tomar banho com água aquecida em um dia com temperatura baixa, Cíntia percebeu que o ar estava com grande quantidade de vapor de água e que parte desse vapor voltou a se transformar em água no estado líquido quando atingiu o vidro e os azulejos.
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Você já observou essa situação?
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Explique por que isso acontece.
3. Nas salinas, a água do mar é encaminhada a tanques rasos para que o sal seja separado da água. Nesses tanques, ocorre uma mudança de estado físico da água com o auxílio da luz solar e dos ventos. Após esse processo, o sal se acumula no fundo dos tanques.
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Qual é o nome da mudança de estado físico que ocorre com a água no processo de obtenção do sal em uma salina?
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Em sua opinião, de que forma o vento auxilia na mudança de estado físico da água do mar nas salinas?
4. Em dias com baixas temperaturas, é possível observar a formação de um nevoeiro sobre a superfície da água de alguns lagos e rios, logo pela manhã.
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Você já observou isso acontecer em algum lugar? Comente com seus colegas.
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O vapor de água que fica acima da água passa por uma transformação de estado físico para formar o nevoeiro. Que transformação é essa?
5. Durante um dia observe algumas situações em que você consegue identificar transformações de materiais e mudanças de estado físico dos materiais.
Construa em seu caderno um quadro como o de Fabiana apresentado a seguir, destacando as transformações ou mudanças. Peça ajuda a uma pessoa da família para desenvolver esta atividade.