CAPÍTULO

1 Condições para a vida na Terra

Leia a manchete a seguir.

Questão 1. O que a manchete aborda?

Resposta: Os alunos podem comentar que a manchete aborda a existência de água em Marte, uma das características essenciais para a vida como a conhecemos.

Questão 2. Por que é importante encontrar água em um planeta?

Resposta: A água é fundamental para vários processos químicos que ocorrem nos seres vivos, por exemplo, a fotossíntese das plantas. É essencial que ela seja encontrada no estado físico líquido.

Apesar da descoberta relatada na manchete, até o momento ainda não se confirmou a existência de vida em outros planetas. A Terra é o único planeta do Sistema Solar que apresenta todas as condições necessárias para a existência da vida como a conhecemos. Neste capítulo, estudaremos algumas dessas condições.

Atmosfera terrestre

O ar é a matéria gasosa que envolve a Terra, formando uma camada chamada atmosfera.

A composição da atmosfera terrestre é um dos fatores relacionado à existência de vida.

Questão 3. Converse com um colega sobre a importância da atmosfera terrestre para a vida na Terra.

Resposta nas orientações ao professor.

Componentes do ar atmosférico

Leia a manchete a seguir.

Questão 4. Qual é o significado do termo umidade do ar?

Resposta: Umidade do ar refere-se ao vapor de água presente no ar atmosférico.

Questão 5. Por que a baixa umidade do ar pode levar à emissão de um alerta sobre os riscos à saúde da população?

Resposta: A baixa umidade do ar está relacionada a problemas no sistema respiratório, como o agravamento de asma e as alergias. Por isso, alguns cuidados são importantes, como beber bastante água, lavar o nariz e os olhos com soro fisiológico e manter o ambiente em que se vive limpo, arejado e umidificado.

Não podemos ver o ar atmosférico, mas podemos percebê-lo, por exemplo, ao sentir o vapor de água presente nele pela variação na umidade do ar. O ar é uma mistura de gases e vapor de água. Observe, a seguir, a proporção aproximada de alguns desses gases.

Fonte de pesquisa: ROCHA, Julio C.; ROSA, André H.; CARDOSO, Arnaldo A. Introdução à química ambiental. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2009.

Professor, professora: Os símbolos dos elementos químicos e as fórmulas químicas das substâncias serão apresentadas na primeira ocorrência, por capítulo.

O ar atmosférico é composto, principalmente, de gás nitrogênio $\left({\text{N}}_2\right)$ e de gás oxigênio $\left({\mathrm{O}}_2\right)$, que juntos correspondem a aproximadamente 99% da composição do ar atmosférico. Outros gases são encontrados em menor proporção, como o dióxido de carbono $\left({\mathrm{C}\mathrm{O}}_2\right)$, também chamado gás carbônico. Além desses, o ar atmosférico é composto por outros gases, que incluem, por exemplo, o argônio $\left(\mathrm{A}\mathrm{r}\right)$, o gás hélio $\left(\mathrm{H}\mathrm{e}\right)$, o gás ozônio $\left({\mathrm{O}}_3\right)$ e o gás hidrogênio $\left({\mathrm{H}}_2\right)$.

Além dos gases e do vapor de água, o ar atmosférico pode apresentar outros componentes, como poeira, fuligem e microrganismos, que podem causar danos aos seres vivos, inclusive ao sistema respiratório do ser humano.

As proporções dos componentes do ar atmosférico podem variar de acordo com as camadas da atmosfera e com diversos outros fatores, por exemplo, algumas atividades humanas, como o desmatamento, que lançam gases poluentes na atmosfera.

No gráfico acompanhamos alguns componentes da atmosfera terrestre. Estudaremos a seguir a importância de alguns desses componentes para a vida na Terra.

Gás oxigênio

O gás oxigênio é obtido pelos seres vivos aeróbios, como as plantas e os animais, por meio da respiração.

Nas células desses seres vivos, o gás oxigênio é utilizado, por exemplo, para converter compostos orgânicos presentes nos alimentos em gás carbônico e água, liberando energia. Essa energia é utilizada pelo organismo para realizar as atividades e se manter vivo.

A maioria dos seres vivos que vivem em ambientes terrestres obtêm o gás oxigênio do ar atmosférico. Já nos ambientes aquáticos, os seres vivos que necessitam de gás oxigênio para sobreviver o obtêm da água. Nesse ambiente, alguns animais respiram por meio de brânquias, como a maioria dos peixes, e outros sobem à superfície para respirar, como as baleias e os golfinhos.

Gás carbônico

O gás carbônico é liberado na atmosfera pela respiração dos seres vivos aeróbios, pela fermentação realizada pelos seres vivos anaeróbios, ou seja, que não dependem de gás oxigênio para sobreviver, e na queima de diversos materiais, como madeira e papel. Além disso, esse gás participa de processos fundamentais à vida na Terra, como a fotossíntese e a manutenção da temperatura do planeta.

A fotossíntese é o processo em que a maioria das plantas e outros seres vivos fotossintetizantes utilizam a energia da luz solar para transformar água e gás carbônico em alimento (açúcar) e gás oxigênio. Observe a seguir.

Além de permitir à maioria das plantas produzir seu próprio alimento, a fotossíntese é essencial para os ecossistemas. Ao produzir seu alimento, as plantas absorvem a energia proveniente da luz solar e, quando são consumidas por um animal, por exemplo, parte dessa energia é transferida para esse ser vivo e, consequentemente, para a cadeia alimentar.

Questão 6. Usando o exemplo da foto, qual é a fonte de energia da palmeira e das araras-azuis, respectivamente?

Resposta: Espera-se que os alunos citem que a fonte de energia das plantas é a luz solar e a das araras-azuis, a palmeira, mais especificamente, seus frutos.

O gás carbônico é um dos gases que contribuem para o efeito estufa natural, responsável por manter a temperatura média do planeta adequada à existência de vida. Observe a seguir.

Objeto digital

Fonte de pesquisa: HOW the Greenhouse Effect Works. Climate Science Investigations (CSI), 2019. Disponível em: https://oeds.link/0b3PWH. Acesso em: 19 mar. 2022.

1. Parte da radiação solar é refletida pela atmosfera antes de atingir a superfície terrestre e retorna ao espaço.

2. Parte da radiação que penetra na atmosfera é absorvida pela superfície terrestre, aquecendo o ar próximo a ela.

3. A outra parte da radiação é refletida para a atmosfera. Da parte que é refletida, uma porção volta para o espaço (A), enquanto a outra é retida pelo vapor de água e por gases, principalmente gás carbônico, gás metano $\left({\text{CH}}_4\right)$ e óxido nitroso $\left({\text{N}}_2\text{O}\right)$, caracterizando o efeito estufa natural (B).

Essa radiação que fica retida próximo à superfície terrestre contribui para manter a temperatura média do planeta Terra em, aproximadamente, $15°\mathrm{C}$.

Se o efeito estufa não ocorresse, a temperatura média do planeta seria em torno de $-15°\mathrm{C}$, o que impediria a existência de água no estado físico líquido, essencial à existência de vida como a conhecemos.

A atmosfera terrestre atual é resultante de um longo processo, que acompanhou a evolução do planeta Terra, que surgiu há cerca de 4,6 bilhões de anos.

A atmosfera primitiva provavelmente era rica em gás hidrogênio $\left({\text{H}}_2\right)$, gás metano e amônia $\left({\text{NH}}_3\right)$. Esses compostos reagiam com a intensa radiação solar, formando o gás nitrogênio e o gás carbônico.

Fonte de pesquisa: O MUNDO em que vivemos. São Paulo: Abril. v. 1. p. 44.

Estudos indicam que os primeiros seres vivos surgiram na Terra há cerca de 3,5 bilhões de anos. Já há cerca de 2 bilhões de anos, a atmosfera terrestre passou a ter níveis elevados de gás oxigênio, resultantes sobretudo de organismos que realizavam fotossíntese.

Esses e outros fatores possibilitaram a composição atmosférica atual, bem como a manutenção do efeito estufa, um dos responsáveis pela existência de vida na Terra.

Questão 7. O que pode acontecer ao efeito estufa natural da Terra se a quantidade de gás carbônico, gás metano e óxido nitroso aumentar na atmosfera?

Resposta: Pode ocorrer a intensificação do efeito estufa natural, aumentando a temperatura média da Terra.

Como estudamos, o efeito estufa é um fenômeno natural. No entanto, ações antrópicas, ou seja, realizadas pelos seres humanos, podem alterar a composição da atmosfera, contribuindo com o aumento da concentração dos gases responsáveis pelo efeito estufa. A intensificação desse efeito pode gerar consequências prejudiciais ao planeta e aos seres vivos, o que estudaremos mais adiante.

Gás nitrogênio

O elemento químico nitrogênio é essencial aos seres vivos, principalmente porque ele compõe as proteínas e outros elementos importantes para os organismos.

Durante a respiração, o ser humano inala o gás nitrogênio, mas, assim como na maioria dos seres vivos, o nitrogênio não é absorvido pelo corpo em sua forma gasosa, sendo eliminado na expiração. Dessa maneira, o ser humano e os outros animais obtêm o nitrogênio por meio da alimentação.

Algumas plantas, no entanto, podem fazer uso do nitrogênio disponível no ambiente, por meio da ação de algumas bactérias.

Muitas bactérias, como as do gênero Rhizobium, vivem nas raízes de algumas plantas, formando nódulos com aproximadamente $0,8\text{cm}$ de diâmetro. Essas bactérias são capazes de absorver o gás nitrogênio do ar existente no solo e convertê-lo em compostos que podem ser utilizados pelas plantas.

Esse processo é chamado fixação biológica do nitrogênio.

Dessa maneira, as plantas que apresentam nódulos se tornam fonte de nitrogênio para os animais que se alimentam delas.

Além disso, durante as tempestades, descargas elétricas provocam reações químicas entre as moléculas de gás oxigênio e de gás nitrogênio do ar, formando compostos de nitrogênio, que originam o nitrato $\left({\text{NO}}_3\right)$, forma na qual a maioria das plantas absorve o nitrogênio.

Vapor de água

Analise a foto a seguir.

Questão 8. Explique como surgiram as gotículas de água na parte externa do copo mostrado na foto.

Resposta: Parte do vapor de água existente na atmosfera condensou-se ao entrar em contato com a parte externa do copo, que estava à baixa temperatura.

Além dos gases que você estudou neste capítulo, o ar atmosférico também é composto de vapor de água. Podemos comprovar esse fato ao colocar água gelada em um copo e observar a formação de gotículas de água na parte externa dele.

Essas gotículas se formam por causa da condensação das moléculas de água presentes no ar atmosférico, ao entrarem em contato com a superfície do copo, que está em uma temperatura mais baixa.

A água que evapora de rios, lagos e mares e o vapor de água proveniente da transpiração e da respiração dos seres vivos passa para o ar atmosférico. Quanto maior a quantidade de vapor de água na atmosfera, mais úmido é o ar.

O vapor de água na atmosfera é essencial para os seres vivos, pois ajuda a redistribuir a água na superfície terrestre, por meio das chuvas, participando do ciclo hidrológico. Além disso, esse vapor de água ajuda a manter as mucosas dos seres humanos hidratadas, principalmente do sistema respiratório e dos olhos, o que ajuda a evitar alergias e infecções.

Outros gases

Leia a manchete a seguir.

Questão 9. O que é camada de ozônio? Para os seres vivos, qual é o risco do buraco existente nessa camada, citado na manchete?

Resposta: O objetivo desta questão é incentivar os alunos a expressar o que sabem sobre a camada de ozônio. Possivelmente, muitos alunos já ouviram falar da destruição dessa camada, processo prejudicial aos seres vivos que se tornam mais expostos à ação nociva da radiação ultravioleta proveniente do Sol.

Na estratosfera, há uma camada com alta concentração de gás ozônio, formando a chamada camada de ozônio. Essa camada envolve todo o planeta Terra na região da estratosfera, absorvendo a maior parte dos raios ultravioleta, que, em excesso, são prejudiciais aos seres vivos.

A radiação ultravioleta participa da contínua formação e degradação do gás ozônio na atmosfera terrestre, como mostra o esquema a seguir.

Fonte de pesquisa: THE OZONE layer. Center for science education. Disponível em: https://oeds.link/rfQu6R. Acesso em: 28 jul. 2022.

1. No processo de formação do gás ozônio, a radiação ultravioleta quebra a molécula de gás oxigênio, liberando dois átomos de oxigênio.

2. Cada um desses átomos de oxigênio se liga a outra molécula de gás oxigênio, formando o gás ozônio.

3. No processo de degradação do gás ozônio, a radiação ultravioleta quebra a molécula de gás ozônio, provocando a liberação de uma molécula de gás oxigênio e um átomo de oxigênio.

Uma vez que a formação e a degradação do gás ozônio ocorrem de maneira equilibrada na atmosfera, seria esperado que a concentração desse gás permanecesse constante. No entanto, como citado na manchete anterior, está ocorrendo a destruição da camada de ozônio à medida que um buraco se forma nela.

Desde a década de 1980, quando imagens de satélite revelaram um grande buraco nessa camada, verificou-se que ela estava sendo gradualmente destruída em razão da alta concentração de alguns gases na atmosfera. Esses gases são gerados em atividades humanas e são representados, principalmente, pelos chamados clorofluorcarbonos (CFCs), muito utilizados em sistemas de refrigeração, aerossóis e condicionadores de ar, por exemplo.

Esses gases atingem a estratosfera e reagem com o gás ozônio, degradando-o e reduzindo sua concentração na atmosfera, o que diminui a espessura da camada de ozônio. A camada de ozônio sobre a região do Polo Sul, por exemplo, tornou-se mais fina, se comparada às demais regiões do planeta, formando um "buraco". Observe a seguir o tamanho que ele vem atingindo ao longo dos anos de 1979, 1989 e 2021.

A utilização de CFCs foi proibida em muitos países em 1987, com a criação do Protocolo de Montreal, que começou a vigorar no Brasil em 1990. A partir de então, passou-se a usar os hidroclorofluorcarbonos (HCFCs), menos prejudiciais, porém ainda danosos à camada de ozônio. Portanto, atualmente, busca-se banir também os HCFCs, substituindo-os por outros gases.

Para recuperar a camada de ozônio, as empresas que fabricam geladeiras, freezers e aparelhos de ar condicionado, por exemplo, devem eliminar o uso do CFC, e os governantes e instituições responsáveis devem aumentar a fiscalização nessas indústrias.

Além do gás ozônio, outros gases presentes no ar atmosférico também são utilizados pelos seres humanos, como o hélio $\left(\text{He}\right)$, o argônio $\left(\text{Ar}\right)$ e o xenônio $\left(\text{Xe}\right)$. O gás hélio, por exemplo, é usado para encher balões de festa e dirigíveis, além de ser utilizado em diversos processos de soldagem de materiais em indústrias. O argônio é utilizado em alguns tipos de laser de uso médico e odontológico. Já o xenônio, geralmente, é usado em flashes de máquinas fotográficas e em lâmpadas de alta luminosidade.

Atividades

Faça as atividades no caderno.

1. Qual é a importância da atmosfera terrestre para a vida na Terra?

Resposta: A atmosfera terrestre tem composição adequada de gases e vapor de água. Além disso, essa camada de ar atua na manutenção da temperatura média terrestre adequada aos seres vivos e os protege contra a ação danosa da radiação ultravioleta.

2. Por que podemos dizer que as bactérias fixadoras de nitrogênio auxiliam na manutenção das espécies de seres vivos no planeta?

Resposta: Porque essas bactérias conseguem transformar o gás nitrogênio em compostos que podem ser absorvidos por alguns seres vivos, como as plantas, e transferidos a outros, por exemplo os animais, por meio da alimentação.

3. Sobre os gases que compõem a atmosfera, escreva no caderno a letra correspondente à alternativa correta.

a) A porcentagem de gás oxigênio na atmosfera terrestre é de, aproximadamente, 21%, sendo liberado para a atmosfera durante a respiração das plantas.

b) Assim como o gás oxigênio, o gás nitrogênio é inalado pelos animais durante a respiração e absorvido pelo corpo, sendo liberado para a atmosfera por meio da expiração.

c) O efeito estufa impede que grande parte da radiação ultravioleta atinja a superfície da Terra e cause danos aos seres vivos.

d) A radiação ultravioleta participa da formação e da degradação do gás ozônio na atmosfera.

Resposta: Alternativa d.

4. O efeito estufa não ocorre somente na Terra. Em Vênus, por exemplo, a temperatura média é de, aproximadamente, $480°\mathrm{C}$ em razão da alta concentração de gás carbônico em sua atmosfera (aproximadamente 95%) e de espessas camadas de nuvens que envolvem o planeta.

a) Se a Terra tivesse uma concentração de gás carbônico semelhante à do planeta Vênus, o que ocorreria com a temperatura dela? Quais seriam as possíveis consequências disso para os seres vivos? Justifique sua resposta.

Resposta nas orientações ao professor.

b) Converse com seus pais ou responsáveis sobre o que eles sabem a respeito do efeito estufa natural da Terra. Se necessário, esclareça o assunto para eles.

Resposta pessoal. Os pais ou responsáveis podem comentar sobre o que é o efeito estufa, como ele ocorre, como pode ser intensificado e o que está envolvido em sua intensificação.

5. Observe a charge a seguir e responda às questões propostas.

SANTOS, Arionauro da Silva. Lixo na Rua. Arionauro Cartuns, 1º abr. 2016. Disponível em: https://oeds.link/SiW92C. Acesso em: 20 mar. 2022.

a) A charge aborda dois problemas ambientais. Quais são eles?

Resposta: O descarte incorreto de resíduos sólidos e a poluição atmosférica em consequência da emissão de gases pela queima de combustíveis fósseis em veículos.

b) Qual situação representada na charge contribui para alterar a composição do ar atmosférico? Justifique sua resposta.

Resposta: A grande quantidade de veículos nas ruas emitindo gases poluentes. Durante o funcionamento do motor dos veículos movidos a combustíveis fósseis, como a gasolina, ocorre a queima desse combustível e a liberação de gases tóxicos para o ambiente, alterando, assim, a composição do ar atmosférico.

c) Considerando a personagem no carro azul, identifique o número da alternativa que não apresenta consequências diretamente relacionadas ao descarte incorreto dos resíduos sólidos. Em seguida, justifique sua escolha.

Resposta nas orientações ao professor.

d) Quais atitudes podemos adotar no dia a dia para evitar, ou pelo menos reduzir, as consequências das situações representadas na charge?

Resposta nas orientações ao professor.

6. Leia a seguir alguns dados comparativos entre o planeta Terra e o planeta Marte.

Diferenças entre o planeta Terra e o planeta Marte

Características	Terra	Marte
Área de superfície	$510.064.472{\text{km}}^2$	$144.371.391{\text{km}}^2$
Distância média do Sol	$149.598.262\text{km}$	$227.943.824\text{km}$
Duração do ano	$365$ dias	$687$ dias terrestres
Atmosfera	Mais densa que a de Marte. Composta principalmente de gás nitrogênio ($78\%$), gás oxigênio ($21\%$) e gás carbônico ($0,03\%$).	Menos densa que a da Terra. Composta principalmente de gás carbônico ($95\%$), gás nitrogênio ($2,7\%$) e gás argônio ($1,6\%$).
Temperatura média	Aproximadamente $15°\mathrm{C}$	Aproximadamente $-63°\mathrm{C}$

Fontes de pesquisa: INTRODUÇÃO a Marte. Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Disponível em: https://oeds.link/teSdtf. Acesso em: 2 mar. 2022.

MARS. Nasa Science: solar system exploration. Disponível em: https://oeds.link/AAiDOC. Acesso em: 20 ago. 2022.

a) Por que a duração do ano em Marte é maior que na Terra?

Resposta nas orientações ao professor.

b) Com base nos dados apresentados, cite um argumento de que Marte não tem condições adequadas para a vida como a conhecemos.

Resposta: Marte não tem quantidade significativa de gás oxigênio em sua atmosfera, o que é indispensável para os seres vivos. Além disso, a temperatura média de Marte é muito baixa.

c) Com base na resposta ao item b, o que os cientistas poderiam fazer para manter um astronauta por certo tempo em Marte?

Resposta: Os alunos podem citar: fornecer gás oxigênio ao astronauta de maneira artificial, por meio de equipamentos, como o traje espacial ou sondas tripuladas, além de produzir roupas térmicas que evitem a perda de calor dele para o ambiente.

d) Os motores de automóveis movidos a combustíveis fósseis dependem de gás oxigênio e do combustível para seu funcionamento. Sabendo-se que em Marte a concentração de gás oxigênio é de, aproximadamente, 0,13%, o funcionamento desses motores seria possível em Marte? Por quê?

Resposta. Espera-se que os alunos respondam que esses motores possivelmente não funcionariam, pois a concentração de gás oxigênio na atmosfera marciana é muito baixa, quando comparada com a concentração observada na atmosfera terrestre.

Pressão atmosférica

Como você estudou anteriormente, o ar atmosférico envolve a Terra e possui gases essenciais para a vida no planeta. Mas será que ele ocupa lugar no espaço? Para responder a essa questão, realize a atividade prática a seguir.

O ar atmosférico é uma matéria gasosa e ocupa lugar no espaço não preenchido por outra matéria. Por exemplo, em um copo, em que metade da sua capacidade esteja ocupada por água, a outra metade pode estar ocupada por ar. Como o volume se refere ao espaço ocupado por um corpo ou pela matéria, podemos dizer que o ar também tem volume.

Estudamos que uma camada de ar envolve a Terra, formando a atmosfera. Essa camada tem massa e exerce pressão sobre a superfície terrestre e sobre corpos (objetos, pessoas e outros animais) que estão sobre ela. Essa pressão é chamada pressão atmosférica.

Para entender melhor a pressão atmosférica, imagine a massa da quantidade de ar que existe ao seu redor. Todo esse ar exercendo força peso^✚ sobre seu corpo corresponde à pressão atmosférica, que atua em todas as direções.

Força peso

: tipo de força que envolve a massa do corpo e a gravidade, um tipo de força de interação que ocorre entre corpos que possuem massa, como a Terra e os corpos em sua superfície. ^↰

Questão 10. Se o ar exerce essa pressão, por que os organismos não se deformam?

Resposta: Espera-se que os alunos relacionem a não deformação à pressão interna existente nos corpos. Dessa maneira, a pressão interna e a externa se mantêm em equilíbrio.

Os organismos não se deformam com a ação da pressão atmosférica porque eles são formados por líquidos e gases que exercem pressão contrária, de dentro para fora, com a mesma intensidade da pressão atmosférica, que atua sobre a superfície do corpo, mantendo, assim, o equilíbrio.

No corpo humano, a pressão atmosférica está em equilíbrio com a pressão interna. Por isso, o corpo não se deforma com a ação da pressão atmosférica.

Fonte de pesquisa: ANTUNES, Celso. O ar e o tempo. São Paulo: Scipione, 1995. p. 6. (Coleção Por quê?).

A pressão atmosférica varia conforme a altitude. Observe a seguir.

Objeto digital

Fonte de pesquisa: A PRESSÃO atmosférica. Seara da Ciência. Disponível em: https://oeds.link/AleR6R. Acesso em: 28 jul. 2022.

Quando estamos em um local ao nível do mar, como em uma praia, a pressão atmosférica é maior, pois também é maior o peso que a coluna de ar exerce sobre esse local e tudo o que se encontra nele, como a pessoa representada em A.

Já quando estamos em um local onde a altitude é maior, como em uma montanha, a pressão atmosférica é menor do que ao nível do mar, pois também é menor o peso que a coluna de ar exerce sobre esse local e tudo o que está nele, como a pessoa representada em B.

A pressão atmosférica também atua na respiração do ser humano. Durante a inspiração, a entrada de ar nos pulmões ocorre sob a influência da pressão atmosférica. Observe a seguir.

Representação da atuação da pressão atmosférica na respiração dos seres humanos durante a inspiração (A) e durante a expiração (B). Nas imagens, as setas representam o caminho percorrido pelo ar durante os movimentos respiratórios.

Fonte de pesquisa: TORTORA, Gerard J.; DERRICKSON, Bryan. Corpo humano: fundamentos de anatomia e fisiologia. Tradução: Alexandre Lins Werneck et al. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. p. 459.

A. Na inspiração, o músculo diafragma e os músculos intercostais se contraem, aumentando o volume do tórax e reduzindo a pressão interna dos pulmões. Nesse caso, a pressão atmosférica torna-se maior do que a pressão interna dos pulmões, fazendo com que o ar entre nesses órgãos.

B. Na expiração, o diafragma e os músculos intercostais relaxam, diminuindo o volume do tórax e aumentando a pressão interna dos pulmões. Nesse caso, a pressão do ar no interior dos pulmões é maior que a pressão atmosférica. Assim, o ar sai dos pulmões para o ambiente.

Formação do vento

Leia o trecho de reportagem e observe a foto a seguir.

Questão 11. Cite uma vantagem em gerar energia elétrica por meio de usinas eólicas.

Resposta: Os alunos podem citar: utiliza um recurso natural renovável, o vento; não necessita queimar combustíveis fósseis e, por isso, não emite gases poluentes na atmosfera; não necessita alagar grandes áreas para ser instalada.

Questão 12. Por que é importante investir em energia eólica no Brasil?

Resposta: Porque, além de ser uma energia limpa e renovável, ela reduz a dependência da energia hidráulica, recurso que se torna escasso em períodos de estiagem e que torna necessária a ativação de usinas termelétricas, que são mais poluentes e encarecem a geração de energia elétrica.

Como citado no trecho da reportagem, as características dos ventos no Nordeste favorecem a geração de energia eólica. Nas usinas eólicas, o movimento do ar na atmosfera gira as hélices, ativando geradores, nos quais a energia do movimento é transformada em energia elétrica. Quando o movimento do ar na atmosfera está na direção horizontal definida e sem mudanças bruscas, como citado no texto, ele é chamado vento.

A formação dos ventos está relacionada à diferença de temperatura do ar de um local para outro, diferença essa que gera a diferença de pressão do ar entre esses locais.

Durante o processo de formação do vento, ocorre o deslocamento do ar, formando correntes, predominantemente das áreas de menor temperatura para as áreas de maior temperatura. O deslocamento dessas correntes de ar pode atingir velocidades variadas, dependendo da diferença de temperatura e de pressão entre as regiões entre as quais o ar se desloca.

Observe a seguir como ocorre a formação do vento.

Fonte de pesquisa: STEINKE, Ercília Torres. Climatologia fácil. São Paulo: Oficina de Textos, 2012. p. 84.

A superfície terrestre aquecida pelos raios solares transfere calor para o ar atmosférico próximo a ela, aumentando a temperatura dele. Esse ar se expande, torna-se menos denso e tende a subir, gerando uma região de baixa pressão (1) e uma região de alta pressão (2).

A diferença de pressão entre as regiões 2 e 3 faz com que certa quantidade de ar se desloque de 2 para 3, gerando vento na parte superior da atmosfera.

O ar da região 3 encontra-se a uma temperatura menor do que o da região 4. Assim, ocorre um deslocamento do ar da região 3 para a 4, criando ali uma região de alta pressão.

Por causa da diferença de pressão entre a região 4 e a 1, ocorre um deslocamento de ar da região 4 para a 1, formando o vento próximo à superfície terrestre. Esse ciclo continua enquanto houver diferença de temperatura entre as regiões 1 e 4.

A velocidade do vento pode ser medida em $\text{km/h}$ (quilômetros por hora) ou em $\text{m/s}$ (metros por segundo).

Os tipos de ventos podem ser classificados de acordo com sua velocidade e suas características. Leia alguns exemplos a seguir.

Brisa

A brisa é um vento fraco com velocidade entre $13\text{km/h}$ e $18\text{km/h}$. Pode ser percebida quando folhas e pequenos galhos se movimentam.

Furacão

Os furacões atingem velocidades de $119\text{km/h}$ a $350\text{km/h}$ e originam-se de tempestades tropicais nos oceanos. No centro do furacão existe uma área chamada "olho do furacão", onde os ventos são calmos e a chuva é espalhada.

Tornado

São ventos com velocidade maior que $250\text{km/h}$ ou $400\text{km/h}$, que giram formando um funil, descendo da base de uma nuvem espessa e tocando o solo. Geralmente eles não duram mais que alguns minutos, porém provocam destruição por onde passam.

Atividades

Faça as atividades no caderno.

1. Em uma aula de Ciências, Mateus afirmou que a pressão atmosférica se refere à coluna de ar sobre os corpos na Terra, deformando todos eles. Sua professora disse que a afirmação continha um erro. Reescreva a afirmação de Mateus, corrigindo-a.

Resposta nas orientações ao professor.

2. Sobre a formação dos ventos, identifique a alternativa correta.

a) A formação dos ventos relaciona-se à diferença de temperatura do ar de um local para outro, enquanto a pressão do ar se mantém igual entre esses locais.

b) A formação dos ventos relaciona-se à diferença de temperatura do ar de um local para outro, que gera a diferença de pressão do ar entre esses locais.

c) A formação dos ventos relaciona-se à igualdade de temperatura do ar de um local para outro, que gera a diferença de pressão do ar entre esses locais.

d) A formação dos ventos relaciona-se à igualdade de temperatura do ar de um local para outro, que mantém a mesma pressão do ar entre esses locais.

Resposta: Alternativa b.

3. Ao descermos uma serra em direção ao litoral, geralmente temos a sensação desagradável de que a parte interna das orelhas fica tapada. Isso está associado à pressão atmosférica. Elabore uma hipótese para explicar essa sensação, relacionando-a ao conceito de pressão atmosférica abordado neste capítulo.

Resposta: Ao subirmos a serra, a pressão atmosférica diminui e, ao descermos, ela aumenta. Essa diferença de pressão ocorre porque a coluna de ar em locais de maior altitude é menor do que a coluna de ar em locais de menor altitude, como ocorre em locais ao nível do mar.

4. Leia as manchetes a seguir e responda às questões propostas.

a) Qual é a diferença entre furacão e tornado?

Resposta nas orientações ao professor.

b) Com base nas manchetes e em seus conhecimentos, cite consequências que a passagem de um furacão e de um tornado pode causar para os seres humanos e outros seres vivos. Se necessário, faça uma pesquisa.

Resposta nas orientações ao professor.

5. Leia as etapas do experimento que Eva realizou.

Fonte de pesquisa: PRESSÃO atmosférica. Circuito itinerante da Ciência de Mato Grosso (MT Ciência). Disponível em: https://oeds.link/WR05IL. Acesso em: 16 maio 2022.

a) Represente, por meio de um desenho, as direções em que a pressão atmosférica e a pressão interna estão atuando no copo, nas etapas A e B.

Resposta nas orientações ao professor.

b) Na situação B, a pressão interna do copo é maior ou menor que a externa? Justifique sua resposta.

Resposta: Na situação B, a pressão interna do copo é menor do que a pressão atmosférica, pois essa foi capaz de manter o papel preso à abertura do copo.

c) Se a água cair, na situação B, a pressão maior será a de dentro do copo ou a de fora dele? Justifique sua resposta.

Resposta: Nesse caso, a pressão que segurava o papel não seria suficiente. Sendo assim, a pressão externa seria menor que a interna.

Água no planeta Terra

Leia a tirinha a seguir.

BECK, Alexandre. Armandinho. Diário de Santa Maria, Santa Maria, 2020.

Questão 13. Você e seus familiares têm atitudes que evitam o desperdício de água? Quais seriam?

Resposta pessoal. O objetivo desta questão é que os alunos iniciem o estudo deste capítulo fazendo uma avaliação e uma reflexão sobre seus hábitos e os de seus familiares em relação ao consumo diário de água.

Questão 14. Cite uma atividade realizada pelo ser humano que resulta na destruição de florestas.

Resposta: Os alunos podem citar o desmatamento e as queimadas.

Questão 15. Converse com um colega sobre a afirmação feita pelo personagem no último quadrinho.

Resposta: O objetivo desta questão é levantar os conhecimentos prévios dos alunos a respeito da contribuição das plantas para o ciclo da água. Eles podem citar que as plantas liberam vapor de água para a atmosfera por meio de diferentes processos, como a transpiração.

A água pode ser considerada um dos componentes mais abundantes da Terra. Ela está presente nos mares, nos oceanos, nos rios, nos lagos, nas lagoas, nas geleiras, na atmosfera, no solo, no subsolo e nos seres vivos.

Esse recurso também passa por mudanças de estado físico e circula de maneira contínua pelos ambientes e pelos seres vivos, no que consiste o chamado ciclo hidrológico. Por exemplo, por meio da transpiração, as plantas liberam vapor de água para a atmosfera, uma das etapas do ciclo hidrológico. Assim, a devastação de florestas reduz a quantidade de água liberada para a atmosfera pelas plantas, prejudicando o ciclo hidrológico.

Além disso, a água é essencial para a vida dos seres vivos. Entre outros papéis, ela dissolve substâncias, o que ajuda a transportá-las pelo organismo, e participa de muitas reações químicas nos seres vivos.

A água também é utilizada para o consumo e para a realização de várias atividades pelo ser humano, como na fabricação de produtos, na extração de minerais, na agropecuária, tanto na irrigação como na criação de animais, e na geração de energia elétrica, principalmente em usinas hidrelétricas.

Questão 16. Cite outras duas situações em que o ser humano usa a água.

Resposta: Os alunos podem citar atividades relacionadas ao uso doméstico, à higiene pessoal, à pesca, ao lazer, entre outras.

Observe a imagem e o gráfico a seguir.

Fonte de pesquisa: WICANDER, James Reed. Fundamentos de geologia. Tradução: Harue Ohara Avritcher. São Paulo: Cengage Learning, 2009.

Como você pôde observar na imagem e no gráfico, a maior parte da superfície da Terra é coberta por água. No entanto, apesar de esse recurso ser abundante no planeta, a maior parte dele não está disponível e não é apropriada para o consumo de muitos seres vivos, inclusive seres humanos.

De toda a água existente na Terra, aproximadamente 97% é salgada e, por isso, é inapropriada para o consumo humano e de muitos outros seres vivos. Isso porque a ingestão de água do mar pelos animais que não apresentam adaptações relacionadas ao seu consumo, por exemplo, pode causar desidratação, além de outros prejuízos à saúde. Apenas aproximadamente 3% da água do planeta corresponde à água doce.

A maior porção da água doce encontra-se congelada nas geleiras ou faz parte de reservas subterrâneas. Assim, apenas uma pequena porção da água doce está acessível aos seres vivos em rios e lagos.

Observe, na imagem e na tabela a seguir, a distribuição de água doce no planeta.

Glossário

Toda vez que você encontrar essa indicação, procure o termo no glossário que se encontra no final deste volume.

Fonte de pesquisa: CHRISTOPHERSON, Robert W. Geossistemas: uma introdução à geografia física. Tradução: Francisco Eliseu Aquino et al. Porto Alegre: Bookman, 2012. p. 178.

Nos ambientes, podemos encontrar água em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Como observamos na imagem, aproximadamente 2,78% da água do planeta Terra corresponde à água doce. Dessa porção de água doce, aproximadamente 77% encontra-se em estado sólido, sendo distribuída nas geleiras e mantos de gelo, e apenas cerca de 23% da água doce está disponível no estado líquido (lençóis subterrâneos, rios, lagos, pântanos e atmosfera).

A água no estado sólido pode ser encontrada naturalmente nos ambientes na forma de granizo, neve, icebergs, geleiras e nas geadas, por exemplo.

A água no estado gasoso pode ser encontrada no ambiente na forma de vapor de água. Ele pode ser encontrado no ar e, geralmente, se origina da evaporação de parte da água da superfície terrestre e da respiração e transpiração de muitos seres vivos.

A água no estado líquido está presente nos oceanos, nos mares, nos rios, nos lagos, no subsolo, nos seres vivos, na atmosfera, nas nuvens, entre outros locais.

Leia o trecho de reportagem a seguir.

RELATÓRIO da UNESCO destaca águas subterrâneas como solução para crise hídrica. Nações Unidas Brasil, 22 mar. 2022. Disponível em: https://oeds.link/XvfmP6. Acesso em: 18 maio 2022.

Unesco

: sigla para Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura.^↰

Questão 17. Explique por que as águas subterrâneas podem solucionar uma crise da água.

Resposta: Espera-se que os alunos respondam que a água subterrânea está inclusa na porção de água doce da Terra, sendo encontrada no estado líquido, forma que o ser humano e outros seres vivos podem usar para consumo e outras atividades.

Questão 18. Qual é a relação entre as mudanças climáticas e a crise da água?

Resposta: O objetivo desta questão é que os alunos relacionem as mudanças climáticas com os longos períodos de seca, que podem acarretar a redução dos níveis dos reservatórios de abastecimento de água, resultando na crise hídrica.

A água doce adequada ao consumo deve estar livre de impurezas e de microrganismos que possam causar doenças. Geralmente, essa água é obtida de rios e de lençóis subterrâneos e passa por um tratamento antes de chegar às residências.

Como estudamos, a água dos rios e os lençóis subterrâneos correspondem a uma porcentagem muito pequena da água total do planeta. Dessa forma, é essencial nos conscientizarmos de que esse recurso deve ser utilizado com responsabilidade, evitando desperdícios, principalmente em períodos longos de seca, quando há falta de chuva, pois isso resulta no baixo nível dos reservatórios de abastecimento de água para a população.

Observe, na tabela a seguir, informações sobre o consumo de água em algumas atividades que geralmente realizamos em nosso cotidiano.

Consumo de água em algumas atividades

Atividade	Situação	Consumo
Banho de ducha	Com o registro meio aberto por 15 minutos.	$135\mathrm{L}$
	Fechando o registro ao se ensaboar, reduzindo o tempo do banho para 5 minutos.	$45\mathrm{L}$
Banho de chuveiro elétrico	Com o registro meio aberto por 15 minutos.	$45\mathrm{L}$
	Fechando o registro ao se ensaboar, reduzindo o tempo do banho para 5 minutos.	$15\mathrm{L}$
Escovar os dentes	Com a torneira um pouco aberta.	$12\mathrm{L}$
	Com a torneira fechada, usando um copo com água para enxaguar.	$0,5\mathrm{L}$
Descarga de vaso sanitário	Bacia sanitária com válvula, com tempo de acionamento de 6 segundos.	$10\mathrm{L}$ a $14\mathrm{L}$
	Bacia sanitária de 6 litros (fabricada a partir de 2001).	$\text{6}\mathrm{L}$

Fonte de pesquisa: DICAS de economia. Sabesp. Disponível em: https://oeds.link/FfFLN8. Acesso em: 22 mar. 2022.

Propriedades da água

A água apresenta diferentes propriedades que podem influenciar as condições de vida na Terra. A seguir, estudaremos algumas dessas propriedades: pressão, tensão superficial e solubilidade da água.

Pressão da água

A água é matéria que apresenta massa, ocupa lugar no espaço e exerce pressão. Será que essa pressão pode variar? Para te ajudar a responder a essa questão, faça a atividade prática a seguir.

Se você já mergulhou em uma piscina, certamente percebeu que a água exerce uma pressão em seu corpo. O mesmo acontece se mergulharmos apenas a mão, ou outra parte do corpo, em um balde com água, pois possivelmente sentiremos a pressão da água.

Observe o exemplo de um peixe em um aquário.

A pressão da água é resultado da força exercida por ela sobre uma determinada área. A água exerce pressão sobre a superfície do recipiente que a contém, neste caso, nas paredes do aquário (setas verdes) e sobre toda a superfície de contato dos corpos que estiverem nela mergulhados, neste caso, o peixe (setas azuis).

Quanto maior for a profundidade em que o corpo estiver mergulhado, maior será a quantidade de água sobre ele e, consequentemente, maior será a pressão da água exercida sobre esse corpo.

Os corpos mergulhados, além de receberem a pressão da água, exercem pressão de dentro para fora, com a mesma intensidade. Isso faz com que eles não se deformem.

Observe que o peixe recebe a pressão da água (setas azuis) e exerce pressão de dentro para fora do corpo (setas vermelhas).

Quando a pressão exercida pela água é maior que a exercida pelo corpo mergulhado, ele se deforma.

Alguns seres vivos, como os peixes abissais^✚, são capazes de viver em regiões muito profundas do oceano, onde a pressão da água é elevada. Esses peixes têm adaptações em seu corpo que possibilitam que sobrevivam nesse tipo de ambiente e suportem a alta pressão da água.

Glossário

Tensão superficial da água

Você já ouviu falar em tensão superficial da água? Para iniciar o estudo desse assunto, realize a atividade prática a seguir.

O resultado que você obteve ao realizar a etapa C da seção Vamos praticar está relacionado a uma propriedade da água: a tensão superficial.

Você pode não ter ouvido falar em tensão superficial, mas certamente já a presenciou. Estudaremos ela a seguir.

A tensão superficial da água ocorre em razão da força de atração das moléculas de água na superfície do líquido, que permanecem unidas e fazem com que ela se comporte como uma película elástica.

É possível observar a tensão da água em diferentes situações. Por exemplo, ela possibilita que os insetos caminhem sobre a água (foto A) e que as gotas de água tenham um determinado formato (foto B).

Solubilidade da água

Outra propriedade importante da água é a solubilidade. Por meio dessa propriedade, a água é capaz, por exemplo, de dissolver substâncias no corpo dos seres vivos e, assim, facilitar o transporte delas para todo o organismo.

Apesar de a água ter a propriedade de dissolver substâncias, não são todas elas que são dissolvidas pela água. Para estudar esse assunto, considere a situação a seguir.

Para cozinhar macarrão, Marcelo colocou água em uma panela, misturou duas colheres de sal e colocou essa mistura sobre a chama de um fogão (foto A). Logo em seguida, Marcelo despejou um pouco de óleo sobre a água (foto B).

Questão 19. Você consegue identificar visualmente o sal que foi adicionado à água na foto A? E o óleo que foi adicionado à água na foto B?

Resposta: Espera-se que os alunos respondam que não conseguem identificar visualmente o sal que foi adicionado à água na foto A e que conseguem observar o óleo que foi adicionado à água na foto B.

Ao observar a foto A, não conseguimos identificar visualmente o sal que foi misturado à água. Isso ocorre porque a água dissolveu o sal. Essa mistura apresenta a mesma composição química e as mesmas propriedades em todo seu volume. Quando isso ocorre, a mistura é chamada homogênea.

Nesse caso, como a água dissolveu o sal, ela é chamada solvente e o sal, que foi dissolvido na água, é chamado soluto.

Na foto B, o óleo ficou sobre a água, porque a água não dissolve o óleo. Nesse caso, a mistura não apresenta as mesmas características e propriedades em todo seu volume. Quando isso ocorre, a mistura é chamada heterogênea.

Uma mistura heterogênea caracteriza-se por apresentar duas ou mais fases. Já uma mistura homogênea, apresenta apenas uma fase.

Densidade da água

Como observamos na imagem anterior, a água não é capaz de dissolver o óleo, formando uma mistura heterogênea. Além da solubilidade, há outra propriedade envolvida nesse processo: a densidade.

A densidade é a relação entre a massa e o volume de um material.

Para entender esse conceito, consideraremos uma moeda dentro de um copo com água. Analisando essa situação, perceberemos que a moeda afunda, depositando-se no fundo do copo. Isso ocorre porque a moeda é feita de diferentes metais, que tornam o objeto mais denso do que a água.

Dessa maneira, em uma mistura heterogênea de água com óleo, observamos que o óleo flutua sobre a água, pois tem menor densidade do que ela.

Atividades

Faça as atividades no caderno.

1. Explique as propriedades da água: pressão, tensão superficial, solubilidade e densidade.

Resposta: Pressão da água: é o resultado da força exercida pela água sobre uma determinada área; tensão superficial: ocorre em razão da força de atração das moléculas de água na superfície do líquido, fazendo com que ela se comporte como uma película elástica; solubilidade: capacidade da água de dissolver substâncias; densidade: é a relação entre a massa e o volume de um material.

2. Explique o que é um solvente e o que é um soluto, exemplificando.

Resposta: O solvente é o agente capaz de dissolver uma substância, já o soluto é a substância que foi dissolvida. Por exemplo, na mistura de água e sal, a água é o solvente e o sal é o soluto.

3. Identifique a letra que corresponde à alternativa correta relacionada à mistura mostrada na imagem a seguir.

Resposta: Alternativa d.

4. A imagem a seguir representa a barragem de uma represa. Observe.

Fonte de pesquisa: HEWITT, Paul G. Física conceitual. Tradução: Trieste Freire Ricci. 12 ed. Porto Alegre: Bookman, 2015. p. 247.

Com suas palavras, explique por que geralmente a parte inferior das barragens é mais espessa que a parte superior.

Resposta: Porque elas precisam suportar a pressão da água represada, que é maior na porção mais profunda da represa do que na região mais próxima à superfície.

5. O experimento descrito a seguir apresenta um sistema de recipientes interligados, conhecido como sistema de vasos comunicantes. Observe.

Fonte de pesquisa: HEWITT, Paul G. Física conceitual. Tradução: Trieste Freire Ricci. 12 ed. Porto Alegre: Bookman, 2015. p. 247, 255, 256.

Dois recipientes plásticos transparentes (1 e 2) foram ligados por meio de um cano. Nesse cano, foi colocado um registro que permite controlar a passagem de água.

Com o registro fechado, foi adicionada água no recipiente 1 até quase completar sua capacidade. Já o recipiente 2 foi preenchido com menos da metade de sua capacidade.

a) Onde existe maior pressão da água: na base do recipiente 1 ou na base do recipiente 2? Justifique sua resposta.

Resposta: Na base do recipiente 1, pois sobre ela há uma coluna maior de água.

b) Em um sistema de vasos comunicantes, quando não há barreiras entre os recipientes ligados, a pressão da água tende a se igualar entre eles. Sabendo disso, conclua o que deverá acontecer com o nível da água nos dois recipientes quando o registro entre eles for aberto.

Resposta: Espera-se que os alunos concluam que o recipiente 1 perderá parte de sua água para o recipiente 2, que passará a ter uma quantidade maior de água em relação à sua situação inicial. Assim, a altura da coluna de água nos dois recipientes será a mesma, igualando as pressões.

6. Junte-se a dois colegas e leiam a manchete a seguir. Em seguida, pesquisem sobre o tema abordado na manchete e respondam às questões.

a) Embora aproximadamente 71% da superfície terrestre seja coberta por água, explique por que esse recurso poderá faltar, afetando bilhões de pessoas até 2050.

Resposta nas orientações ao professor.

b) Cite duas situações que podem resultar na falta de água para a população.

Resposta nas orientações ao professor.

c) Junte-se a um colega para fazerem uma lista das consequências da falta de água para a população. Depois, proponham soluções que contribuam para reduzir o risco de esse recurso faltar à população.

Resposta nas orientações ao professor.