~===-Ciências=====.;;~.
=--==E..sico-Quírnicas==A Francisca Lopes, lsa e Pires e Sandra Ribeiro Consultores científicos: Clara Mqgalhães, João Serra e Vítor Bonifácio
Proieto Bes
w
u c
BLOCO
·2
O SISTEMA SOLAR ~~L~-~J~ O
~-=~·~·
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14
~ ~~ ...!_-~ ~'--- --'"·---·=--·=- - ·- -~-
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Par-a r-e.c.-or-dav: ..
(DJAvha
14
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O que existe no Sistema Solar
16
iJLO< O
O UNIVERSO - - -
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4 ~=
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Planetas do Sistema Solar
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18
Avha de. inte.§Yas-ão O Sistema Solar
20
O PLANETA TERRA
22
BLOCO
- - - - - -- - = - - ·
Par-a r-e.c.-or-dav: ..
(OJAvha
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-
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4
1
A descoberta
do Un iverso
6
As distâncias no Universo
9
(DJAvha
.
'2-
Avha de. inte.§Yas-ão O Universo
11
Par-a r-e.c.-or-dav: ..
22
lml Avha 5 A Terra e o Sistema Solar
lml Avha
24
b
A Terra move-se
27
Avha de. inte.§Yas-ão O planeta Terra
2
30
A ENERGIA -~-
~=-~------...:;.__=-~-=--~""---""
48 - - - - --
-=----o___~-....x.=--
48
(íi]JAc-ha
11
Fontes e formas de energia I:Horo
OS MATERIAIS -------
_-::; -----'"""""'--"""'-
32
I[IJ Ac-ha 12. "
~-=-==--=----~------=-------"---
Transferências de energia
50
52
Ac-ha de. inte.fYas-ão A energ 1a
SOLUÇÕES
Pa...-a ye.c.-o...-dar:. .
55
58
32
IDI Ac-ha 1 Constituição do mundo material
36
llml Ac-ha B "
Propriedades dos materiais
38
llml Ac-ha 9 "
Separação de misturas em substâncias
llml Ac-ha "
39
1o
Transformações dos materiais
42
Ac-ha de. inte.fYas-ão Os materiais
44
3
• O Universo é o conjunto de todos os astros e do «espaço vazio» existente entre eles. • Atualmente, a origem do Universo é explicada pela Teoria do Big Bang . De acordo com esta teoria, toda a energia/matéria estavam concentradas num ponto, a partir do qual, há cerca de 13 700 milhões de anos, o Universo teve início, expandindo-se e arrefecendo. • As estrelas (corpos celestes com luz própria) formam -se a partir de nuvens de gases e poeiras- as nebulosas - e a sua evolução depende da quantidade de matéria que possuem [ ] ].
[]] Esquema da evolução das estrelas. • Algumas estre las são orbitadas por planetas e outros astros, constituindo sistemas planetários. O Sistema Solar é exemplo de um sistema planetário . • As estrelas, com ou sem sistemas planetários, agrupam-se em galáxias, que, por sua vez, se agrupam em enxames e estes em superenxames.
~-----E_s_tr_e_la------~~ . ~------G_a_lá_xi_a_____*~~~------E_n_xa_m_e~-----~~----5-u_p_er_e_nx_a_m_e_____ • As galáxias apresentam diferentes formas
W
w.
Forma das galáxias.
• As constelações são diferentes regiões do céu com fronteiras bem definidas que, tradiciona lmente, correspondem a grupos de estrelas que vistas da Terra parecem ocupar a mesma região do espaço .
4
• A identificação das conste lações facilita a localização dos astros no céu e a orientação geográfica O].
W
Orientação pelas estrelas no hemisfério norte [A] e no hemisfério sul [B] .
• As unidades mais utili zadas para medir distâncias no Universo são a unidade astronómica (UA), o ano-luz (a.l.) e o parsec (pc). • A unidade astronómica (UA) define-se como sendo a distância méd ia entre a Terra e o Sol e corresponde a 150 milhões de quilómetros . • O ano-luz (a.l.) define-se como sendo a distância percorrida pela luz, no vazio, durante um ano. • Um ano tem 31 557 600 se a luz no vazio viaja à ve locidade de aproximadamente 300 000 km/s. Assim, num ano a luz percorre uma distância de 300 000 x 31 557 600 ::::::: 9 500 000 000 000 km . Ou seja, um ano-lu z corresponde a aproximadamente 9,5 biliões de qui lómetros. • O parsec (pc) define-se através de um método utili zado para medir a distância entre o Sol e algumas estrelas re lativamente próximas e corresponde a 30,8 biliões de qu il ómetros. • Um instrumento inventado no início do século XVII que possibilitou um melhor conhecimento do Sistema Solar foi o te lescópio refrator (lu neta). • A evolução tecnológ ica tem proporcionado um grande desenvolvimento da Astronomia, nomeadamente devido à utilização de diferentes dispos itivos e engenhos
w.
W
Engenhos usados no estudo do Universo.
BLOCO O UNIVERSO
5
ffc.,ha 1 O que existe no Universo
O
Q
Distingue Astronom ia de Cosmologia .
No Universo existem numerosos corpos ce lestes, como, por exemplo: anãs brancas, buracos negros, estrelas de neutrões, gigantes vermelhas, supernovas e quasares.
2.1
Dos corpos ce lestes atrás enumerados, indica os que correspondem à fase final da vida de uma estrela .
2.2
As gigantes verme lhas correspondem a uma das fases da evolução da vida de algumas estrelas. Como se designam as fases segu intes?
2.3
Refere duas características dos buracos negros.
2.4
Como termina a evolução das estrelas que têm uma massa cerca de dez vezes maior do que a do Sol?
2.5
Entre as frases segu intes, seleciona a que pode caracteriza r uma estrela de neutrões.
D
A. Astro com pequena massa . 8.
Astro que absorve todos os corpos que se aproximam .
C.
Astro que gira muito rapidamente.
D. Astro que não deixa escapar a lu z. 2.6
O
D D D
Refere o nome dado às nuvens de gases e poei ras a partir das qua is se formam as estrelas.
Completa as frases que se seg uem de forma a obteres afirmações verdade iras.
A. As ga láxias são constituídas por milhões de __________ e outros astros. 8.
A ga láxia a que pertencemos chama-se ____________________ e tem a forma de uma _ _ _ _ _ _ _ _ __
C.
As ga láxias podem ter diferentes formas: _ _ _ _ _ _ _ _ __
e _ _ _ _ _ _ _ _ __ D. O
situa-se num dos braços da Via Láctea,
chamado braço de Oríon. A Via Láctea pertence a um Grupo Loca l. Este encontra-se no superenxame _ _ _ _ _ _ _ _ __
6
BLOCO O UNIVERSO
, denominado
O
Associa corretamente cada um dos astros (coluna da esquerda) à sua caracterização (colu na da direita). Ast ros
Ca racterização
A. Buraco negro
1. Astro com luz própria.
B. Nebulosa
2. Possui uma luminosidade muito intensa e afasta-se a grande velocidade.
C. Supernova
3. Nuvens de gases e poeiras também conhecidas como «berçários das estrelas».
D. Estrela
4 . Fase final da vida de algumas estrelas que corresponde a um astro muito denso que não deixa escapar a luz.
E. Quasar
5. Fase da vida de alguns tipos de estrelas que corresponde a uma violenta explosão e que origina uma estrela muito brilhante.
A. _ _ _ _ _ _ ;B . _ _ _ _ _ _ ;C. _ _ _ _ _ _ ;D. _ _ _ _ _ _ ;E.
Q
Observa a figura e responde às questões.
5.1
Diz o que são constelações.
5.2
Representa na figura o modo de localiza r a Estrela Polar.
5.3
Explica qua l é a utilidade de localizar a Estrela Polar.
5.4
Refere de que modo se pode fazer a orientação geográfica à noite no hemisfério sul.
5.5
Refere duas li mitações da orientação pelas estrelas.
Unidade 1 A DESCOBERTA DO
UN IVERSO
7
flc..ha 1
Q
Lê o texto seguinte e responde às questões.
Sherlock Holmes do Big Bang Tal como 0 detetive, o astrofísico chega ao local após o jogo. Deve reconstituir acontecimentos a que não assistiu. Estabelece a lista dos cenários cosmológicos plausíveis. O conjunto das observações astronómicas deve encontrar aí uma explicação natural. Quanto mais insólito parece ser um cenário, mais exigente será o detetive quanto à qualidade dos argumentos a favor. A extravagância do Big Bang implica o maior rigor a seu respeito. ASIMOV , ISAAC,
8
Guia da Terra e do Espaço, Campo das Letras
6.1
Diz em que consistiu o Big Bang.
6.2
Representa esquematicamente o início e dois momentos distintos do desenvolvimento do Universo e legenda o teu esquema.
6.3
De acordo com os laureados com o prémio Nobel da Física em 201 1, como deverá evoluir o Universo?
6.4
Existem observações que mostram que as galáxias se estão a afastar umas das outras. Esta afirmação é uma prova a favor ou contra a Teoria do Big Bang? Justifica a t ua resposta .
6.5
Em Ciência, as teorias formuladas devem ser consistentes com as observações efetuadas. Justifica esta afirmação com base no texto .
BLOCO O UNIVERSO
flc...ha 2. Q
As distâncias no Universo
Entre as afirmações seguintes, seleciona a verdadeira .
8.
O ano-luz é uma unidade de tempo.
C.
Um ano-luz é a distância percorrida pela luz, no vazio, durante um ano.
O O O
D.
Uma unidade astronómica corresponde à distância méd ia entre a Terra e a Lua.
O
A. A unidade mais adequada para apresentar distâncias entre corpos do Sistema Solar é o parsec.
Q
Seleciona, entre as unidades que se apresentam a segu ir, a mais adequada para apresentar o resultado das medições descritas nas frases .
_,l
~..,1___ce_n_tí_m_e_tr_o_ __.l
I
unidade astronóm ica
.__ _m_i_lím _e _t_ro_ _--..~1
1'-___qu_i_ló_m_e_tr_o_ __.l
I
ano-luz
..____m _e_t_ro_ _ _
Q
A.
Largura de uma fo lha de papel. _ _ _ __ __ _ __ __ _
8.
Distância entre Júpiter e Marte. _ _ _ __ __ __ _ __ __
C.
Distância entre Li sboa e Coimbra. _ __ _ __ __ __ _ __
D.
Espessura de um cabe lo. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
E.
Distância entre o Sol e a Estrela Polar. _ _ _ _ _ _ __ _ _ __
F.
Comprimento de um quarto. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
Sabendo que Saturno está cerca de 9,5 vezes mais afastado do Sol do que a Terra, responde às questões.
3.1
Aprese nta a distâ ncia entre Saturno e o Sol em unidade astronómica.
3.2
Seleciona a opção que permite comp letar corretamente a frase: A distâ ncia entre Saturno e o Sol em qu ilómetros é de .. .
3.3
A.
... 150 km.
8.
... 150 000 000 km.
c.
... 1 425 000 km .
D.
... 1 425 000 000 km.
D D D D
Sabendo que 1 UA corresponde a 150 mi lhões de qui lómetros, apresenta os cálcu los que perm item confirmar a resposta à questão anterior.
Unidade 2 AS D ISTÂNCIAS NO UNIVERSO
9
flc..ha '}..
Q
A estrela Vega, da constelação de Lira, uma das ma is bri lhantes do céu, está a uma distância de 25 anos-luz da Terra.
4.1
Justifica a afirmação: Quando olhamos para a estrela Vega estamos a olhar para o passado.
4.2
Sabendo que a luz se desloca à ve locidade de 300 000 km/s, ca lcu la a distância entre a estrela Vega e a Terra em quilómetros.
4.3
Seleciona a opção que apresenta corretamente a distância da estrela Vega à Terra, em parsec. A.
Q
10
25pc
D
B.
86,4pc
D
C.
1 pc
D
D.
7,7pc
D
Observa a imagem abaixo, que mostra um astronauta a fazer reparações no telescópio espacial Hubble.
5.1
Refere a principa l vantagem do te lescópio espacia l Hubble re lativamente aos telescópios terrestres.
5.2
Outro instrumento usado para recolher dados sobre o Universo é o radiote lescópio. Explica o que é um radiotelescóp io.
5.3
Dá exemplo de um tipo de engenho usado para estudar astros do Sistema Solar.
BLOCO O UNIVERSO
"fic..ttA P~ IN~RA-0\0 O Universo
Q
Q
Observa a figura, que representa a galáxia em que nos encontramos.
1.1
O que é uma galáxia?
1.2
Se esta for uma representação da galáxia onde se encontra o Sistema Solar, refere o nome desta galáxia.
1.3
Cla ssifica esta galáxia quanto à forma.
1.4
Localiza na figura o Sistema Solar.
1.5
Sabendo que o diâmetro desta galáxia é de 120 000 a.l., responde às questões.
1.5.1
Refere o que significa dizer que o diâmetro da galáxia tem 120 000 a.l.
1.5.2
Calcu la este diâmetro em quilómetros.
A conste lação de Leão tem duas estrelas de brilho consideráve l, Régulo e Denébola, que distam da Terra 77,5 a.l . e 36,2 a.l., respetivamente.
2.1
Diz o que se entende por conste lação e refere se as estrelas de uma constelação estão necessariamente próximas no espaço.
2.2
A Estrela Polar da Ursa Menor apresenta-se menos brilhante do que Régu lo e ma is brilhante do que Denébola e está a uma distância de 430 a.l. da Terra . Explica por que motivo a Estrela Polar teve grande importância para os habitantes do hemisfério norte.
O UNIVERSO
11
Q
Comp leta o t exto seg uinte. «0 Un iverso é esse ncia lmente constituído por corpos celestes, ta is como: estrelas em diversas fases da sua evolução, quasares e - - - - - - - - -· As estrelas são corpos luminosos que se fo rmam a partir de
, evoluem e podem term in ar como anãs brancas,
________________ de
ou _______________________________
Estes últ imos são corpos tão densos que não deixam escapar a luz. As distâncias no Un iverso são tão grandes que o é a unidade ma is adeq uada para as aprese ntar. Já para medir distâncias no Sist ema Solar é co nvenient e usar
a ___________________ .»
O
Lê o excerto da notícia e res ponde às questões.
[ ... ) As imagens, afirma a Agência Espacial Europeia (em inglês , European Space Agency, ESA), foram possíveis graças ao posicionamento do Hubble, que não sofre a interferência da atmosfera, e ao facto de Andrómeda ser a galáxia espiral mais próxima da Via Láctea- pode ser vista a olho nu. Além di sso, os astrónomos evitaram focar o centro de Andrómeda, onde as estrelas são muito próximas e é difícil registá-las individualmente. O resultado é uma visão diferente da galáxia, normalmente mostrada por inteiro. «Longe de ser um objeto opaco, denso, o Hubble lembra-nos que a característica dominante de uma galáxia são os enormes vazios entre suas estrelas» , diz a ESA em comunicado. Terra Brasil, 21 de julho de 2011 (adaptado)
12
4.1
De acordo com a notícia, qua is f oram os f atores que fac ilitaram as observações ef etuadas?
4.2
Qua l é o aspeto domin ante de uma ga láxia que est á ref erido na notícia?
4.3
Refere as formas que as ga láxias pode m aprese ntar além daquela que é ref eri da no texto.
4.4
Refe re outros dois eng enh os usados na exploração es pacia l, além do te lescópi o espacial.
BLOCO O UNIVERSO
Q
Q
Elabora um pequeno texto so bre a invenção e evolução dos te lescóp ios, referindo o seu contributo para o desenvolvimento da Astronomia.
Comp leta o crucigrama e descobre qual é o nome do astro, na vertical, procedendo à sua caracterização.
5
1. Fase final da evolução de estre la s idênticas ao So l. 2. Ga láxias distantes que se afastam a grande velocidade e que apresentam intensa lumin osidade. 3 . Astro com luz própria. 4 . Constelação onde se situa a estrela que serve para fazer orientação geográfica no hemisfério norte. 5. Galáxia onde se situ a o Sistema Solar. 6. Telescópios que captam ondas de rádio. 7. Conjunto de ga láxias . 8 . Nuvens de gases e poeiras. 9. Teoria atualmente aceite para expl icar a origem do Universo. 1O. Cor das gigantes e supergigantes . 11 . Unidade de distância que corresponde à distância percorrida pela lu z durante 1 ano no vazio. Astro: ____________________________________________________________________ Caracterização: ------------------------------------------------------------
BL
O UNIVERSO
13
Pava ve.vovdar: .. • Ar istóteles e Ptolomeu foram do is defensores do modelo geocêntrico [}], enq uanto Copérnico e Kepler contribu íram para o desenvolvimento de um modelo heliocêntrico W .
[ } ] Modelo geocêntrico: a Terra, estática, ocupa o centro do Sistema Solar.
W
Modelo heliocêntrico: o Sol ocupa o centro do Sistema Solar e os planetas executam órbitas elípticas em seu redor.
• Para interpretar o movimento dos planetas no céu, Ptolomeu introduziu a seguinte exp li cação no modelo geocêntrico: cada planeta move-se numa ci rcunferência (ep iciclo), cujo centro se desloca sob re uma circu nferênc ia maior (deferent e)
·~
w.
• O Sistema Solar W é constituído pe lo Sol, oito planetas principais (p lanetas primários), diversos planetas secundários (saté lites naturais ou luas), planetas anões, cometas, asteroides e meteoroides. • Os planetas principa is e os planetas anões giram em torno do Sol, enquanto os planetas sec undários ou luas giram em torno de um planeta. • Os planetas poss uem a órbita desimped ida de objetos celestes, o que não acontece com os planetas anões. Atua lmente, são conhecidos diversos planetas anões, como, por exemplo: Ceres, Plutão, Haumea, Makemake e Éris. • Os asteroides são corpos roc hosos de forma irregular e composição variável, cujas dimensões podem variar entre alguns metros e as centenas de quilómetros.
W
14
Sistema Solar.
W
Epiciclo e deferente.
• Os cometas são astros com uma órbita muito excêntrica que, ao passar perto do Sol , apresentam: núcleo, cabeleira e cauda. • Os meteoroides são pequenos fragmentos que podem atingir a Terra. Ao desintegra r-se na atmosfera deixam um rasto luminoso chamado meteoro. Se atingirem a superfície terrestre, por não se desintegrarem comp letamente na atmosfera, designam-se por meteoritos. • No Sistema Solar podem distinguir-se os planetas interiores ou rochosos- Mercúrio, Vénus, Terra e Marte- dos planetas exteriores ou gasosos- Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno . Planetas interiores ou rochosos
Mercúrio
t o menor dos planetas do Sistema Solar. Não possui atmosfera nem luas.
Vénus
Terra
t o planeta mais quente do Sistema Solar. Não possui luas.
É o único planeta do Sistema Solar com vida.
Marte
t conhecido como o planeta vermelho .
Planetas exteriores ou gasosos
Júpiter
t o maior planeta do Sistema Solar.
Saturno
t muito conhecido pelo seu sistema de anéis brilhantes e visíveis da Terra.
Úrano
É o terceiro maior do Sistema Solar.
Neptuno
É o mais afastado do Sol e o menor dos gigantes gasosos.
• Os planetas interiores ou rochosos têm órbitas interiores à Cintura de Asteroides, são sólidos, têm pequenas dimensões, não possuem sistemas de anéis e têm poucos ou nenhuns satélites naturais. • Os planetas exteriores ou gasosos têm órbitas exteriores à Cintura de Asteroides, são gasosos, têm grandes dimensões, possuem sistemas de anéis e têm um grande número de saté lites naturais. • A Terra é o único planeta do Sistema Solar que reúne condições para a existência de vida tal como a conhecemos . Entre essas condições, podem destacar-se a existência de água no estado líquido, a temperatura média amena e a existência de uma atmosfera rica em azoto e oxigénio.
BLOCO O SISTEMA SOLAR
15
flc...ha ) O que existe no Sistema Solar Q
Q
Q
As afirmações seguintes referem-se aos modelos geocêntrico e heliocêntrico. Identifica as verdadeiras (V) e corrige as fa lsas (F) .
A. Nicolau Copérn ico foi um defensor do modelo geocêntrico.
D
B.
De acordo com o modelo geocêntrico, a Lua ocupa o centro do Sistema Solar.
D
C.
O modelo geocêntrico permitia prever com algum rigor a posição dos planetas no céu.
D
D. De acordo com o modelo heliocêntrico, não existe nenhum astro que gire em torno da Terra.
D
E.
De acordo com o modelo heliocêntrico, o Sol ocupa o centro do Sistema Solar.
D
F.
Gali leu foi um grande defensor da teoria heliocêntrica .
D
Recordando a constituição do Sistema Solar, assinala a afirmação correta e corrige as falsas.
A. O Sol é uma das estrelas do Sistema Solar.
D
B.
No Sistema Solar existem dez planetas principais.
D
C.
Plutão é um dos planetas anões do Sistema Solar.
D
D.
Entre Marte e Júpiter existe um grande número de cometas.
D
Observa a figura, em que se representa uma pequena porção do Sistema Solar.
3.1
Efetua a legenda da figura. 1. --------------------------------
2. -----------------------------3. -------------------------------4. -------------------------------
5. -------------------------------6 . --------------------------------
3.2
16
Caracteriza os astros que se encontram no grupo assinalado com o número 5.
BLOCO O SISTEMA SOLAR
fic..na 3
Q
Estabelece a correspondência correta entre o astro (coluna da esquerda) e as suas características (coluna da direita). Características
Astros A. Meteoroide
I.
B. Planeta anão
11. Gira em torno de um planeta principal .
c.
III. No seu interior ocorre a transformação de hidrogénio em hélio com libertação de quantidades colossais de energia.
Satélite natural
D. Cometa
IV. Fragmento rochoso ou metálico.
E. Sol
V. Possu i forma esférica, orbita o Sol e existem astros na proximidade da sua órbita.
; B. _ _ _ _ _ ;C. _ _ _ _ _ ;D.
A.
Q
I I I
Ao passar próximo do Sol, alguns dos seus componentes sofrem vaporização.
J
____________;E. ------------
O João tem um quarto bastante espaçoso e pretende construir um móbil que represente o Sistema Solar, com escala para as distâncias, aproveitando o candeeiro situado no centro do teto retangular, para figurar como Sol. Observa o esquema e tem em atenção dados da tabela para responderes às questões. Diâmetros e distâncias de astros do Sistema Solar Diâmetro médio/km
Distância média ao Sol/km
1 392 000
o
4880
57910000
Vénus
12 104
108 208 930
Terra
12 756
149 597 870
Marte
6794
227 936 640
Júpiter
142 984
778 412 010
Saturno
120 536
1 426 725 400
Úrano
51 118
2 870 972 200
Neptuno
49 572
4 498 252 900
Astro Sol Mercúrio
50 cm
NOTA: O modelo tem duas escalas diferentes, uma para as dimensões dos astros e outra para as distâncias entre eles.
5.1
Sabendo que o João colocou o modelo de Neptuno na posição A, ca lcu la a que distância do candeeiro deve ficar o modelo da Terra.
5.2
Calcula a dimensão que deveria ter o modelo de Mercúrio para que os diâmetros dos astros fossem à escala .
Unidade 3 Astros do Sistema So lar
17
f'ivha 4
o
Observa a tabela seguinte, onde se apresentam alguns dados aproximados para os planetas do Sistema Solar, e responde às questões. Diâmetro equatorial/ /mi lhares km
Distância média ao Soi/UA
Período de translação/ /anos terrestres
Atmosfera
5
0.4
0,16
Praticamente inexistente
I Vénus
12
0.7
0,62
Dióxido de carbono e nitrogénio
I Terra
13
1,0
1,0
Azoto e oxigénio
Marte
7
1,5
1,9
Dióxido de carbono e nitrogénio
I Júpiter
143
5.2
12
Hidrogénio, hélio e amónia
I Saturno
121
9,6
30
Hidrogénio e hélio com traços de metano e amónia
I
Úrano
51
19,2
84
Hidrogénio, hélio e metano
I
Neptuno
50
30, 1
165
Hidrogénio, hélio e metano
Dado Planeta
I
I
18
Planetas do Sistema Solar
Mercúrio
1.1
Existe algum planeta com atmosfera semelhante à da Terra?
1.2
Refere a importância do oxigén io para a maioria dos se res vivos da Terra e indica outras duas cond ições com importância para a vida na Terra.
1.3
Justifica o facto de Úrano e Neptuno serem , por vezes, denominados «planetas irmãos».
1.4
Refere duas funções desempenhadas pela atmosfera de um planeta .
1.5
Sabendo que o João tem 12 anos, ca lcu la quantas voltas ele já teria dado ao Sol, em Vénus.
1.6
Ca lcula quantas vezes Neptuno está mais afastado do Sol do que Mercúrio.
1.7
Ca lcu la a relação entre os diâmetros de Saturno e de Mercúrio.
BlOCO O S ISTEM A SOlAR
1.8
Constrói um gráfico de barras que te permita comparar o diâmetro dos planetas.
1.8.1
Q
Agrupa os planetas em quatro grupos de acordo com semelhança de tamanho.
Completa as frases que se seguem de forma a obteres afirmações verdadeiras.
A. _ _ _ _ _ _ _ é o maior planeta do Sistema Solar.
B.
_ _ _ _ _ _ _ é conhecido como a Joia do Sistema Solar devido ao seu sistema de anéis.
c.
_ _ _ _ _ _ _ é um planeta rochoso que tem o solo avermelhado.
D.
_ _ _ _ _ _ _ é um planeta rochoso sem luas, mas com atmosfera.
E.
_ _ _ _ _ _ _ é o planeta onde existe água líquida em abundância.
F.
_ _ _ _ _ _ _ é o menor planeta do Sistema Solar.
G.
_ _ _ _ _ _ _ é o planeta mais afastado do Sol.
H.
_ _ _ _ _ _ _ é o planeta com o eixo de rotação mais inclinado.
I.
A Lua é o único _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ da Terra.
J.
O _ _ _ _ _ _ _ é a única estrela do Sistema Solar.
K. Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno são os planetas _ _ _ _ _ _ _ do Sistema Solar. L.
Os planetas _ _ _ _ _ _ _ têm superfícies sólidas, não possuem sistemas de anéis e têm poucas ou nenhumas luas.
M. lo, Europa, Gani medes e Calisto são os quatro maiores satélites de _ _ _ _ _ __
Unidade 4 Planetas do Sistema Solar
19
fic,ttA P~ 1Nn:-6t~O O Sistema Solar
Q
20
Observa atentamente a figura, que representa o Sistema Solar.
1.1
Indica o nome dos planetas principais representados na figura.
1.2
Na figura, está representado algum planeta secundário? Justifica a tua resposta.
1.3
Refere duas características dos planetas gigantes gasosos.
1.4
Expl ica por que razão é o planeta Terra classificado como planeta rochoso.
1.5
Que astros se encontram entre os planetas rochosos e os gigantes gasosos?
1.6
Identifica o planeta onde a intensidade de radiação solar é ma is baixa e explica a sua importância para a vida na Terra.
1.7
Os cometas são outro tipo de astro existente no Sistema Solar.
1.7 .1
Refere as suas principais características.
1.7.2
Explica o seu aspeto quando se aproxima do Sol.
BLOCO O SISTEMA SOLAR
1.8
Q
Escreve o esquema da transformação que ocorre no Sol e é respon sável pela libertação de grandes quantidades de energia.
Considera as segu intes co ndições que um astro deve verificar para ser cons iderado planeta: • orbitar o Sol; • ter forma aproximadamente esférica; • ser dominante na sua órbita.
Q
2.1
Refere qua l é a denominação atribuída a um astro que verifica apenas as duas primeiras cond ições .
2.2
Dá cinco exemplos do tipo de astro referido na alínea anterior.
Lê o texto seguinte e depois responde às questões. Numa noite quente de verão, o João e a Mónica deitaram-se na relva do jardim a olhar o céu. De repente, a Mónica disse: -Olha uma estrela-cadente! _Oh! Já não vi! Se a estrela-cadente fosse muito grande poderia cair na superfície da Ten·a! -exclamou o João. _Pois, e poderia abrir uma cratera! Olha, não era bom se pudéssemos assistir à passagem de um cometa?- perguntou a Mónica. _Era. Isto é fantástico, estar aqui na Terra firme e imóvel com todos os astros a girar à nossa volta! -afirmou o João. _Não te esqueças de que a Terra é um planeta como os outros, também gira em tomo do Sol! -rematou a Mónica.
3.1
Seleciona a afirmação verdadeira .
A. Durante o diálogo, a Mónica faz alusão à teoria geocêntrica. B.
Durante o diálogo, o João faz alusão à teoria heliocêntrica.
C.
Durante o diálogo, a Mónica faz alusão a uma teoria defendida por Galileu.
D.
Durante o diálogo, o João faz alusão a uma teoria defendida por Copérn ico.
D D D D
3.2
Explica o que são «estrelas-cadentes» e apresenta o nome científico deste fenómeno .
3.3
Esclarece o significado da frase dita pelo João: «Se a estrela-cadente fosse mu ito grande poderia cair na Terra .»
3.4
O cometa ma is famoso é ta lvez o Halley. Faz uma pesquisa que te permita calcular a idade que terás quando se der a sua próxima passagem perto da Terra .
Bl
O SISTEMA SOLAR
21
• O movimento de translação de um planeta é o movimento desse planeta em torno do Sol e o movimento de rotação de um planeta é o movimento que esse planeta efetua sobre si mesmo, girando em torno de um eixo imag inário [[]. • O período de translação de um planeta é o tempo que esse planeta demora para comp letar uma volta em torno do Sol e corresponde a um ano nesse planeta. O período de rotação de um planeta é o tempo que esse planeta demora para comp letar uma volta sobre si mesmo. • O movimento aparente da esfera celeste de este para oeste [1], a sucessão dos dias e das noites e os fusos horários são consequências do movimento de rotação da Terra.
[[] Movimento de translação e rotação da Terra.
__
• As estações do ano e a variação da duração dos dias e das noites ao longo do ano são consequênc ias do movimento de translação da Terra e da inclinação do seu eixo de rotação. • A Lua reflete para a Terra a luz do Sol, apresentando diferentes aspetos (fases), de acordo com as posições relativas do Sol, da Terra e da Lua. Na fase de lua cheia [3A I. a Lua volta para a Terra toda a sua face iluminada. Na fase de lua nova [3B L a face iluminada da Lua está virada para o Sol e não é visível para os habitantes da Terra.
Sul
,
W
Movimento aparente da esfera celeste.
W
Fases da Lua.
• A Lua mostra sempre a mesma face porque o seu período de rotação é igual ao seu período de translação. • Um eclipse lunar ocorre quando a Lua, no seu movimento de translação, passa na zona de sombra ou umbra da Terra, deixando de receber os ra ios solares. Só ocorre quando a Lua se encontra em fase de lua cheia e os três astros estão alinhados
w.
• Um eclipse solar só ocorre quando a Lua se encontra em fase de lua nova e os três astros estão alinhados . Neste caso, a parte da superfície terrestre virada para o Sol deixa de receber os raios solares
rn.
W
22
Posições relativas da Lua, da Terra e do Sol para que ocorra um eclipse lunar.
W
Posições relativas da Lua, da Terra e do Sol para que ocorra um eclipse solar.
• A trajetória é a linha definida pelo conjunto das posições sucessivas ocupadas por um corpo ao longo do tempo durante o seu movimento. • A rapidez média (rm) é uma grandeza que se pode determ inar pelo quociente entre o espaço percorrido (d) e o intervalo de tempo (M): rm =
:t .
• Uma força é uma interação entre dois corpos, que pode ocorrer por contacto ou à distância. • A força é uma grandeza vetorial que se caracteriza pelo ponto de aplicação, direção, sentido e intensidade. Esta últ ima pode ser med ida com um dinamómetro. A unidade do Sistema Internacional de força é o newton (N) . • A força de atração gravitacional está associada a uma interação à distância que se estabe lece entre dois corpos (possuem massa) W . A intens idade da força de atração gravitacional é tanto maior quanto maiores forem as massas dos corpos e menor for a distância entre eles. • A força de atração gravitacional perm ite exp li car porque se movem os planetas em torno do Sol e os saté lites em torno dos planetas e por que razão caem os co rpos para a Terra.
W
Força de atração gravitacional entre o Sol e a Terra.
• A massa e o peso são grandezas diferentes. Massa
Peso
• Caracteriza a quantidade de matéria de um corpo.
• Corresponde à força de atração gravitacional exercida pelo planeta sobre o corpo.
• É uma gra ndeza esca lar.
• É uma grandeza vetorial.
• A unidade SI é o qu ilograma (kg).
• A unidade SI é o newton (N).
• Determina-se com ba lanças.
• Determina-se com dinamómetros.
• O valor da massa é independente do loca l onde o corpo se encontra.
• O valor do peso depende do local onde o corpo se encontra.
• Quanto maior é a latitude e menor é a altitude a que se encontra um corpo, ma ior será o seu peso. • O peso (N) de um corpo na Terra relaciona-se com a massa do corpo (kg) aproximadamente pela expressão: P = 9,8 x m. • As marés são fenómenos periód icos de subida e descida do nível do mar. Resultam das forças de atração gravitacional da Lu a e do Sol sobre a água . Podem ocorrer marés vivas e mortas [1].
BLOCO O PLANETA TERRA
23
Ac...ha 5 Ql
A Terra e o Sistema Solar
Observa atentamente a tabela, onde se ind icam os períodos de rotação e de translação de alguns dos planetas do Sistema Solar, e responde às questões. Planeta
Período de rota çã o*
Período de translação*
Mercúrio
59 dias
88 dias
Vénus
243 dias
225 dias
Terra
23 h e 56 min
365 dias
Júpiter
1O horas
12 anos
Saturno
11 horas
30 anos
Para estes va lores foram utiliza dos como referência horas, dias e anos terrestres.
1.1
Indica o planeta que tem menor período de trans lação e o que apresenta maior período de rotação.
1.2
Re laciona o período de trans lação dos planetas com a distância ao Sol .
1.3
Classifica as afirmações que se seguem como verdadeiras (V) ou falsas (F).
A. Um ano na Terra corresponde a 12 anos em Júpiter. 8.
Enquanto Mercúrio dá uma volta em torno do seu eixo de rotação, a Terra dá 59 voltas .
C.
Um ano em Vénus é ma ior do que o período de rotação desse planeta.
D D O
D. De todos os planetas do Sistema Solar, Mercúrio é o planeta que tem o período de rotação mais pequeno .
E.
Q
24
Um ano em Júpiter e Saturno tem igua l duração.
1.4
Corrige as afirmações consideradas fa lsas na questão anterior.
1.5
Ca lcula a idade de um aluno com 12 anos terrestres, em Mercúrio.
Explica porque existe a diferença horária, ou seja , por que razão a hora não é a mesma em todo o Planeta.
BLOCO O PLANETA TERRA
D D
',, h•
O
Comp leta as frases que se seguem de forma a obteres afi rmações v rd d ircl .
A. As estações do ano e a variação da duração dos dias e das noites são on
d
_ _ _ _ _ _ de translação da _ _ _ _ _ _ e da _ _ _ _ _ _ do eixo de _ _ _ _ _ _ da _ _ _ _ __
B.
Ao longo do ano, os dias teriam sempre a mesma duração das noites, se o _ _ _ _ __ de _ _ _ _ _ _ da Terra não estivesse inclin ado.
C.
Como consequê ncia dos movimentos de rotação e translação da Terra surge a sucessão dos ______ e das ______ e o movimento ______ das estrelas na esfera celeste.
D. O nascer do Sol só co in cide com o ponto ca rd eal _ _ _ _ _ _ nos dias dos _ _ _ _ __ de _ _ _ _ _ _ e de - - - - - -· Estes dias correspondem aproximadamente a _ _ _ _ _ _ de março e a _ _ _ _ _ _ de setemb ro de cada ano. Nos eq uinócios, o _ _ _ _ _ _ e a _ _ _ _ _ _ têm igu al duração, em qualquer ponto do Planeta.
O
O esq uema representa as posições relativas da Terra e do Sol ao longo do ano; obse rva-o atentamente e responde às questões.
4.1
Ind ica , para o hem isfério norte, a posição onde:
a) é verão; _ _ b) ocorre o eq uinóc io da primavera. _ _
4.2
Indica, para o hemisf ério su l, a posição onde :
a) se inicia a primavera; _ _
b) no Polo Sul, é semp re dia . _ _
Q
4.3
Define o movimento da Terra cuja trajetória se representa com a letra i.
4.4
Indica ao fim de quanto tempo a Terra vo lta à posição B.
Observa a figura, que represen t a um so lstício no hemisfério norte.
5.1
Refere, justifica ndo, de que so lstício se trata.
5.2
Refere que estação do ano se ini cia para um habitante do hemisfério su l.
5.3
Uma pessoa quer saber onde se situa o norte e está a observar a sombra de uma vara vertica l ao longo do dia. Descreve como se poderia orientar nesta situ ação.
Unidade 5 A Terra e o Sistema Solar
25
ffc..ha 5
Q
Faz corresponder as diferentes fases da Lua (coluna da esquerda) com o seu aspeto observável no hemisfério norte (coluna da direita). Fases da Lua
Aspeto
A.
B. A. Fase de quarto crescente
1.
c. D.
Q
26
B. Fase de lua cheia
2.
C. Fase de quarto minguante
3.
D. Fase de lua nova
4.
Observa as figuras que se seguem e responde às questões.
7.1
Identifica os eclipses esquematizados nas figuras A e B.
7.2
Relativamente à figura A, marca um local da Terra onde ocorra um eclipse total (1) e outro onde o eclipse seja parcial (2).
7.3
Justifica a resposta da questão anterior.
7.4
A Lua na figura B está em oposição ou em conjunção?
7.5
Explica a razão pela qual não ocorrem eclipses todos os meses.
BLOCO O PLANETA TERRA
flc...ha Q
Q
~ A Terra move-se
Observa a figura, que representa os percursos que a Rita e o João fizeram para se deslocar do local A para o local B. Cada um demorou 30 minutos.
fAt-- - - - - - . , . - - - - +9 (1)
L _ __
___J
(2)
1.1
Sabendo que o João andou mais depressa, indica, justificando, qual foi o trajeto efetuado pelo João.
1.2
Calcu la a distância percorrida pela Rita, sabendo que a sua rapidez média foi de 1 m/s.
O Manuel faz sempre o mesmo percurso para ir para a escola, que dista 500 m em linha reta de sua casa (distância d 1): sa i de casa, às 8 h 00 min e percorre 150 m (distância d2) . Chega à casa da Maria às 8 h 05 min e a partir desse ponto segue acompan hado pela co lega, percorrendo a distância que falta. O Manuel chega à escola às 8 h 20 min, mesmo a tempo da primeira au la da manhã.
2.1
Calcu la a distância que a Maria percorre todos os dias para chegar à escola.
2.2
Determina a rapidez média : a) do Manuel, desde a sua casa até à casa da Maria;
b) dos dois co legas, desde a casa da Maria até à escola;
Unidade 6 A Terra move-se
27
2.3
V rifica se o Manuel chegaria a tempo à escola para a primeira aula às 8 h 20 min se efetuasse todo o percurso com a rapidez determinada na questão 2.2 b) .
Q
Distingue entre interações à distância e de contacto e indica dois exemplos para cada tipo de interação.
o
Tendo em conta a escala e as representações vetoriais de diversas forças, responde às questões.
1-------i
~
Caracteriza as forças~ e~, admitindo que estão aplicadas num corpo.
4.1
~
SN
~
~
~1
~
/,
I~ ~
Fg
Fa
4.2
Indica: a) duas forças com a mesma direção e sentidos opostos; ______
b) duas forças com a mesma intensidade e direções diferentes; ______ c) uma força que possa representar o peso de um corpo, assumindo que a horizontal corresponde ao solo. ______
Q
Completa as frases de forma a obteres afirmações verdadeiras.
A. A força de atração gravitaciona l exerce-se entre todos os corpos que possuem ______ Esta força é tanto maior quanto _ _ _ _ _ _ forem as massas dos corpos e quanto _ _ _ _ _ _ for a _ _ _ _ _ _ entre eles.
8.
t
a força de _ _ _ _ _ _ gravitacional que explica o movimento da ______
em torno da Terra e desta em torno do ______
C. A força de atração no
Q
é responsável por todos os movimentos dos astros . Por esta razão, a força de atração gravitacional é _ _ _ _ __
Preenche corretamente a tabela. Massa Tipo de grandeza
Escalar
Unidade SI Instrumento para medição Definição
28
BLOCO O PLANETA TERRA
Balança
Peso
Q
Calcu la o peso dos segu intes animais na Terra: a) uma baleia com 0,5 ton;
b) um sapo com 150 g;
c) um leão com 120 kg.
O
As marés são fenómenos periódicos.
8.1
Re lativamente à figu ra, in dica uma posição onde: a) ocorra maré baixa; ______
b) ocorra maré alta. ______
Q
8.2
Explica o sign ificado da afirmação: «As marés são fenómenos periódicos .», referindo quantas marés cheias e vazias ocorrem por dia.
8.3
Identifica a fase da Lu a representada na figura. __________________
8.4
Refere se, nas condições da figura, ocorrem marés vivas e justifica a tua resposta.
Um corpo é pesado nos lugares A, B e C, indicados na figura, que estão todos situados à mesma latitude. 9.1
Escolhe a re lação correta entre os pesos medidos . PA = Ps = Pe
D
C.
PA > Ps > Pe
D
B. PA > Pe > Ps
D
O.
PA < Ps
D
A.
9.2
< Pe
Escolhe a re lação correta entre valores da massa do co rpo nas três posições.
A. mA= ms B.
= me D
C.
mA> ms > me D
D
O.
mA< ms < me D
mA > me > ms
Unidade 6 A Terra move-se
29
fic..ttA D~ IN~RP4ÃO O planeta Terra
O Q
Sabendo que a rapidez média com que a Terra efetua o seu movimento de translação em torno do Sol é 107 232 km/h, determina a distância que a Terra percorre durante esse trajeto .
Observa atentamente os esquemas, que representam as posições re lativas do Sol, da Terra
2.1
e da Lua.
Identifi ca as fases da Lua de acordo com as posições re lativas dos três astros representadas nos esquemas. A. ____________ ; B. ____________ ; C. ____________ ; D.
2.2
Refere em que posição poderá ocorrer um eclipse: a) lunar; ___________
Q
b) solar. ___________
2.3
Explica em que condições ocorrem ecli pses totais do Sol.
2.4
Refere a razão pela qual não ocorrem ecl ipses todos os meses.
2.5
Em que posições poderão ocorrer marés vivas? Justifica a tua resposta.
Elabora um esquema com as posições relativas do Sol, da Terra uma das seguintes situações:
e da Lua que te permita ilustrar cada
a) ocorrência de uma maré morta;
b) noite com duração de 12 horas em qualquer ponto do Planeta.
30
BL
O PLANETA TERRA
Q
Q
Explica por que razão, quando ocorre um eclipse solar, este fenómeno não é visível para todos os habitantes da Terra.
Observa cada um dos esquemas e representa as forças de atração gravitacional que se exercem entre os corpos.
o
(
~
/
Sol
c
-~'----------- ---~~
Terra
C)
Observa a figura, onde se representam as forças que são aplicadas num objeto.
6.1
Q
--
Explica por que razão, aplicando num ponto do corpo e ao mesmo tempo as forças~ e~. este não se move.
~
10 N
6.2
Das forças representadas, indica a única que pode corresponder ao peso de um corpo, assumindo que a horizontal corresponde ao solo. Justifica a tua resposta.
6.3
Sabendo que o corpo se encontra à superfície da Terra, calcula a sua massa.
A massa de um astronauta na Terra é de 81,6 kg.
7.1
Determina o valor do peso do astronauta na Terra.
7.2
Representa o peso desse astronauta na Terra. (Indica a escala utilizada.)
7.3
Sabendo que a força gravitacional da Lu a é um sexto da da Terra, determina o peso do astronauta na Lua.
1.4
Comenta a afirmação: A massa do astronauta é menor na Lua.
Bl
O PLANETA TERRA
31
• Os materiais podem classificar-se em naturais l1Al, se usados na forma em que ocorrem na Natureza, e manufaturados l1B I, se sofrem transformações antes de serem uti lizados.
[ ] ] Materia l natural [A] e material manufaturado [B ].
• Os materiais apresentam diferentes origens: Origem dos materiais Animal
Mineral
Vegetal
• Encontram-se materiais nos três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. • A solubilidade em água e a condutibilidade elétrica são duas das propriedades características que permitem a class ificação dos materiais . • Os materiais podem ser homogéneos, como o aço, heterogéneos, como o granito, e coloidais, como a tinta. • A maioria dos materiais naturais são misturas. Quando um materia l é formado por uma única substância, designa-se por substância pura ou, simplesmente, substância .
• Soluções são misturas homogéneas de um ou mais solutos I2A I num dado solvente l 2B 1. • A solubilidade é a quantidade máxima de soluto que se dissolve por unidade de volume de solvente, a uma dada temperatura.
\
• A solubi lidade pode expressar-se em grama de soluto/litro de solvente (g/L). • Quando não é possíve l dissolver mais soluto num dado solvente, a solução diz-se saturada. • A concentração mássica, (cm). indica a massa (m) de soluto que existe por unidade de volume da solução (V): p =
!!}_
.
11
• As soluções podem ser preparadas a partir dos solutos ou por diluição de uma solução mais concentrada. ------------------------
32
-~-----------
-~-----
W
Soluto [A] e solvente [B].
--------
-----~--
-
--
-
--
• As propriedades organoléticas, como o odor, a cor e a textura podem ser detetadas pelos sentidos. • As propriedades químicas dão informações acerca do modo como as substâncias se combinam umas com as outras. • O ponto de fusão, o ponto de ebulição e a densidade são exemplos de propriedades físicas características de cada substância. • As propriedades organoléticas, as propriedades qu ímicas e as propriedades físicas são usa das na identificação de materiais. • Toda a matéria é constituída por pequenas partículas, entre as quais existem espaços vazios []]. • As partículas constitu intes da matéria estão em constante movimento, o qual é tanto mais rápido quanto maior for a temperatura. • As propriedades da matéria nos diferentes estados físicos - sólido, líquido e gasoso- dependem do modo como as partículas se associam.
W
A matéria é descontínua.
Agregação das partículas nos diferentes estados físicos Sólidos
Líquidos
• as forças de ligação entre as partículas são muito intensas, mantendo as partículas próximas umas das outras; • as partículas constituem uma estrutura ordenada; • quase não existe espaço livre entre as partículas.
Gases
• as forças de ligação entre as partículas são menos intensas do que nos sólidos; • as partículas dispõem-se de forma menos ordenada do que nos sólidos; • os espaços vazios são maiores do que nos sólidos.
• as forças de coesão entre as partículas são muito fracas; • as partículas dispõem-se desordenadamente; • os espaços vazios entre as partículas são muito grandes.
• A mesma substância pode apresentar-se em diferentes estados físicos, consoante as condições em que se encontra, nomeadamente de temperatura
w.
Sólido
W
Fusão
Líquido
Vaporização
Gasoso T
p.e.
Mudanças de estado físico .
• Durante a mudança de estado físico a temperatura permanece constante (patamar na curva de aquecimento), caso a substância seja pura
w.
• A densidade ou massa volúmica (p) é uma grandeza física que indica a massa (m) que um corpo possui por unidade de vo lume desse corpo (V) e pode ser determinada por: p = ~.
p.f.
W
Curva de aquecimento de uma substância pura. ~
BlOCO OS MATER IAI S
33
OS MATERIAIS
Peneiração Sublimação
Heterogéneas
os seus constituintes podem ser separados por
Separação magnética Sólido-líquido Decantação Líquido-líquido Filtração Centrifugação
Misturas
Crista lização
Homogéneas
r
os seus constituintes podem ser separados por
Ebu lição do solvente Simples Destilação Fracionada Cromatografia
Peneiração
Sublimação
Separa sólidos com partículas de dimensões diferentes.
Separa uma substância sólida que sublime facilmente.
Decantação sólido-líquido
Decantação líquido-líqu ido
Separa partículas sólidas do seio de uma solução.
Separa líquidos imiscíveis.
Centrifug ação
Crista Iização
Separa partículas de pequenas dimensões em suspensão num líquido.
Separa um sólido cristalino que se encontra dissolvido num líquido.
Destilação simp les
Destil ação fracionada
Separação magnética Separa substâncias que têm propriedades magnéticas de outras que não têm. Fi ltração
Separa um sólido de um líquido fazendo passar a mistura através de um filtro. Ebu lição do solvente
Separa um sólido dissolvido num líquido. Cromatografia
~- '
--
~
Separa misturas de líquidos com diferentes temperaturas de ebulição.
34
~~_....,
Separa líquidos com temperaturas de ebulição próximas.
Separa substâncias com diferente capacidade de se fixar num material sólido (papel).
~
~
• Os materiais transformam-se por vezes espontaneamente e outras vezes por ação do Homem. Podem ocorrer transformações químicas com formação de novas substâncias l6A I e transformações físicas sem formação de novas substâncias l6B I.
W
Quando o fósforo arde ocorre uma transformação química (A), mas quando o vidro se parte tem lugar uma transformação física (B).
• As transformações químicas também se designam por reações qu ími cas: os reagentes combinam-se para originar os produtos de reação. Por vezes, um único reagente transforma-se em dois ou mais produtos- trata-se de uma decomposição. • Uma reação química pode ser escrita sob a forma de um esquema de palavras; por exemplo, a queima do gás butano [ ] ] pode representar-se pe lo esquema: butano
+ oxigénio-----. dióxido de carbono + água
reagentes
produtos de reação
E pode ler-se: o butano e o oxigénio reagem pa ra formar dióxido de carbono e água.
[ ] ] Combustão de butano.
• São vários os processos que perm item real izar reações químicas:
-
Junção de substâncias: A ad ição de ácido clorídri co a zin co conduz à formação de hidrogénio e de cloreto de zinco.
-
Ação do calor: O aquecimento do carbonato de cálcio provoca a sua decomposição com a formação de óxido de cálcio e dióxido de carbono- termó li se.
-
Ação da eletricidade: A passagem de uma corrente elétrica através da água, com algumas gotas de ácid o, provoca a sua decomposição em hidrogénio e oxigén io - eletrólise.
-
Ação da luz: A água oxigenada altera-se quando exposta à lu z, razão pela qual é guardada em frascos brancos opacos, e forma água e oxigénio- fotól ise.
-
Ação mecânica: A lgumas substâncias, para se transformarem noutras, precisam de energ ia resultante do choque ou da fricção numa superfície . to que acontece quando, devido ao impacto, se produz uma faísca que desencadeia a decomposição da azida de sódio, forma sód io e liberta nitrogénio. t este gás o principa l responsável pe la abertura do aírbag [[].
[ [ ] A abertura do airbag é r transformação qufmi .
~1111"
11 Mll t nl ll t
3
Ac...ha 1 Q
Constituição do mundo material
Completa as frases de modo a obteres afirmações verdadeiras .
A. A madeira , o ba rro, a pa lha ou o bambu são materia is _ _ _ _ _ _ _ usados na co nstrução. 8.
Os materiais nat urais usados no fabrico de outros produtos designam-se por _ _ _ _ _ __
C.
As misturas _ _ _ __ __
de duas ou mais substâncias chamam-se _ _ _ _ _ __
D. Os _ _ _ _ _ _ _ sóli dos, como o sulfato de cobre, ao dissolverem-se na ág ua ori ginam _ _ _ _ _ _ _ aquosas que são boas condutoras de _ _ _ __ _ _ O mel puro e o sumo natura l de laranja são _ _ _ _ _ __
E.
Q
Observa as figu ras e classifica cada um dos materia is, de acord o com os critérios:
A gran de diversidade dos materiais exige a sua classificação seg un do diferentes critérios.
a) modo de util ização; A.
B.
c.
B.
c.
B.
c.
b) ori gem; A.
c) estado físico. A.
Q
Sabendo que o latão é uma liga metá lica, seleciona a opção que completa corretamente a afirmação: o latão é...
A. . .. uma mistura heterogénea . 8.
O
. .. uma solução líqu ida.
O O
C.
. .. uma solução sóli da.
D.
. .. um mineral rochosos.
o o
Em gera l, as pessoas consideram a água minera l engarrafada como água pura. 4.1
Comenta esta afirmação depois de analisa res a co mposição apresentada no rótu lo.
Clau tficaçlo: Agua Mintral fluor etada ComposiçAo Qulmi«l (mg/1.) Bário htrôndo Cálcio M39f'ésio
0,11 9 Potássio 2,70 Borato 0,14 0,045 Sódio 35,54 Bicabornato 107,16 3,70 Fosfato 0,7 fluoreto 0,91
1,05 Sulfato 1,4
CkHeto
1,27
Caracteristkas Rsko-Qufmkas
Temperaturadaáguanafome
2),4 "C
Condutividade l'iétri
4.2
Seleciona, de entre as seg uintes, a denominação que consideras adeq uada para classificar a água mineral.
A. Mistura heterogénea . 8.
36
Substâ ncia pura.
BLOCO OS MATER IA IS
O O
C.
Mistura homogénea.
D. Coloide.
O O
Q
4.3
Uma água de mesa diz-se fluoretada se possui uma concentração mássica de flúor superior a 1 mg/L. Poderá a água identificada pelo rótulo ser considerada fluoretada? Justifica a tua resposta.
4.4
Determina a massa de flúor existente em 200 ml desta água mineral.
4.5
A dose diária recomendada (DDR) de flúor é de 0,50 mg/kg/dia.
4.5.1
Faz uma pesquisa e procura o significado a atribuir ao va lor recomendado .
4.5.2
Determina o vo lume de água que contém a DDR de flúor para um jovem de 35 kg. Apresenta os cálculos.
A exploração de madeira em florestas naturais continua a ser uma das principais causas de desflorestação e de perda de habitat para múltiplas espécies, ameaçando severamente a biodiversidade a nível planetário. De entre as medidas a seguir, escolhe a mais viável para minimizar os impactos da exploração de madeira.
A. Impedir o corte de árvores.
Q
8.
Obrigar as empresas a reflorestar as zonas onde efetuam cortes.
C.
Reduzir o consumo, reaproveitar e reciclar os materiais.
D D D
Numa au la de laboratório foi observada a solubilidade de diferentes solutos à temperatura ambiente. Observa as figuras e responde às perguntas .
5 g de
100ml
nitrato de potássio
de água
5gde nitrato de potássio dissolvido
Mais 5 g de nitrato de potássio
6 g de nitrato de potássio dissolvido
5 g de cloreto de potássio
75 ml de água
3 g de cloreto de potássio dissolvido
6.1
Determina a composição mássica da solução em A 1.
6.2
Considera as substâncias nitrato de potássio e cloreto de potássio. Qual delas tem maior solubilidade?
6.3
Determina a massa de cloreto de potássio necessária à preparação de 100 ml de uma solução saturada.
Unidade 7 Constituição do mundo m nt erl nl
37
Avha B Q
Q
o
Propriedades dos materiais
O vidro comum obtém-se por fusão, a uma temperatura próxima de 1300 oc, de dióxido de si lício (sílica), carbonato de sódio e carbonato de cálcio, seg uida de arrefecimento a uma temperatura de 800 ° ( A esta temperatura o vidro é traba lhado, adquirindo a forma desejada.
1.1
Quais são as mudanças de estado físico que ocorrem durante o processo de fabricação de uma peça em vidro a partir da sílica?
1.2
Não é conhecido o tempo que o vidro permanece sem se degradar quando exposto ao meio ambiente. Sugere comportamentos que possam aproveitar esta característica do vidro.
Os líquidos adquirem a forma dos recipientes que os contêm. Interpreta esta característica, de acordo com a constituição da matéria .
Temperatura
Observa a figura ao lado e faz a sua legenda usando os termos : «gás», «sólido», «fusão», «congelação», «líquido», «condensação» e «evaporação» . A. ----------------- 1. 8.
2.
c
3. Temperatura
4.
Mudanças de estado físico.
O
Seleciona a opção correta . Num laboratório fo i encontrado um recipiente sem identificação que continha um pó branco . Aqueceu-se o pó e encontrou-se a sua curva de aquecimento representada no gráfico ao lado. Pode afirmar-se que o pó branco encontrado é:
A. uma substância pura.
Q
B.
uma mistura de dois componentes com a mesma temperatura de fusão.
C.
uma mistura de dois componentes.
D D D
Na f igura ao lado está representado o número de partículas existente num dado volume de uma substância, a diferentes temperaturas.
5.1
Seleciona o caso em que: a} a densidade da substância é maior; _ _
b} a temperatura é mais elevada. _ _
5.2
38
Como explicas que a densidade de uma substância possa variar com a temperatura?
Unidade 8
Propriedades
dos materiais
ffc..ha Q
Q
9
Separação de misturas em substâncias
O sal de cozinha, o tetracloreto de carbono e a água formam uma mistura líquida de três componentes e duas fases (A e B).
1.1
Sabendo que o sal de cozinha é insolúvel em tetracloreto de carbono e que o tetracloreto de carbono é mais denso do que a água, identifica os componentes de cada uma das fases.
1.2
Identifica os processos de separação que devem utilizar-se para separar cada um dos componentes da mistura.
Foi encontrado no laboratório um copo que continha uma mistura sólida, finamente dividida. Foi retirada uma pequena porção do sólido e adicionada ág ua. O sólido não se dissolveu. Foi, então, adicionado su lfureto de carbono, e observou-se a dissolução de parte do sólido. Segu idamente, foram usados os processos de separação assina lados na figura com as letras A e B, tendo sido obtidos os só lidos representados pelas letras S e T.
s
Adição de sulfu reto de carbono
Mistura sólida
2.1
B
A
Dissolução parcial
Identifica os processos de separação representados pelas letras A e B. A. -------------------------------------------------------------
8.
2.2
O só lido S, com uma cor acastanhada, foi identificado pelas suas propriedades magnéticas.
2.2.1
Qual é a designação do processo de separação usado?
2.2.2 Considera os seguintes materiais :
G:O I açúcar I ~ I cobre Seleciona o que poderá corresponder ao sólido S. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
Unidade 9 Separação de misturas em substâncias
39
ff c..ha '1
2.3
Por últ imo, foi identificado o sólido T, a partir da determinação da sua temperatura de fusão. Explica como é que a determinação do ponto de fusão de uma substância poderá levar à sua identificação.
Cristais de iodeto de chumbo.
Q
Completa os diagramas indicando os métodos de separação adeq uado para cada mistura. Terra
a)
+
grãos de café
água
Terra
c)
Farinha
Areia + + limalha de ferro + + naftaleno
Carvão
Agua
+ petróleo
~----A_g_u_a____-JI ~~--Ó-Ie_o_r_es_id_u_a_I__J
BLOCO OS MATERIAIS
j
I
Naftaleno
e)
J Agua+ + álcool + + carvão
d)
I Limalha de ferro '
40
Farinha
b)
+
O
Nas soluções aquosas os precipitados são frequentemente mais densos e obedecem às leis da gravidade, caindo (1). Porém, haverá casos em que este processo se torna muito moroso, dando origem a suspensões (11). Clementina Teixeira et a/., Agua quase tudo e cloreto de sódio, Boletim SPQ, 106.
Refere o processo de separação que utilizarias em cada uma das situações (I e 11) acima referidas.
Q
Q
A cafeína pode ser extraída das folhas de chá por adição de diclorometano (líquido muito volátil) à solução aquosa obtida após fervura das folhas. Formam-se duas fases distintas: a aquosa e a fase que contém o diclorometano e a cafeína.
5.1
Refere o nome do processo de separação que permite separar a fase aquosa da fase que contém dissolvida o diclorometano e a cafeína.
5.2
De entre os esquemas de montagem apresentados, seleciona o que consideras adequado para fazer a separação das duas fases.
5.3
Como poderás separar a cafeína do diclorometano?
Lê o texto, que refere o processo de tratamento de água para consumo, e responde às perguntas.
Por meio de uma bomba, a água do rio ou represa é puxada até à estação de tratamento. Ali é-lhe. adicionada uma substância denominada sulfato de alumínio, que reage com a água originando um sóbdo que agrega a si as impurezas e origina flocos . Como os flocos são mais pesados do que as impurezas separadamente, depositam-se no fundo do tanque, e procede-se a uma decanta~ã? para sep~rar ~s ~uas fases. Ju~to com 0 sulfato de alumínio adiciona-se cal à água, pois o sulfato de alurmmo toma a agua ac1da e a cal comge essa acidez. A água que fica por cima, mais limpa, é conduzida para o filtro de areia ou de carvão. Por último, adiciona-se cloro à água, que serve para exterminar os microrganismos que possam estar presentes, capazes de produzir doenças; esta operação é chamada desinfeção.
6.1
Completa o esquema identificando os processos de tratamento assinalados com os números 3,4 e 5 e o nome das substâncias adicionadas em cada uma das etapas 2. 3. 4.
5.
2/3. 2/4. 2/5.
6.2
Faz uma pesqu isa para descobrires onde se situa a reserva de água que, após tratamento, é usada no abastecimento de água potável da zona onde vives.
Unidade 9 Separação de misturas em substãncias
41
ffc...ha 10 Transformações dos materiais Q
Das transformações que se seguem, assina la com uma cruz (X) as que são transformações físicas.
D D D D
A. Álcool a evaporar.
Q
B.
Um li mão a apodrecer na árvore.
c. o.
Roupa a secar no estenda! . Peixe a fritar.
E.
Uma pessoa a respirar.
F.
Uma fo lh a de papel a cair no chão.
G.
Lenha a arder.
H.
Partir um pau de giz.
Considera as transformações químicas seguintes:
A. cloreto de potássio B.
óxido de chumbo
C.
butano
O.
clorato de potássio
E.
oxigénio -
2.1
+ oxigénio
cloro
eletricidade •
+
oxigénio
calor
potássio
+ chumbo
-----""ca""lo"--r____,~
dióxido de carbono
+
fricção
cloreto de potássio
+ oxigénio
•
água
---"'1u=z_., ozono
Indica as transformações que traduzem:
a) termólises; _ __ _ _ _ _ _ __ b) eletrólises; _ _ _ _ _ _ _ _ __
c) fotólises. _ _ _ _ _ _ _ _ __ 2.2
Exp li ca como poderias identificar:
a) o oxigénio;
b) o dióxido de carbono;
c) a água.
2.3
Identifica para cada transformação os reagentes Transforma ção
A
B
c D E
42
BLOCO OS MATERIAIS
Reagentes
e os
produtos de reação. Produtos de rea ção
D D D D
2.4
Faz a leitura dos esquemas que representam as transformações A , B e C. A . _____________________________________________________________________
B. _____________________________________________________________
c. __________________________________________________________________
Q
O
Nas lâmpadas utili za das em algumas máquinas fotográfica s, o magnésio e o oxigénio reagem entre si para formar óx id o de magnésio.
3.1
Refere, justificando, se se trata de uma transformação química.
3.2
Escreve o esquema de palavras que traduz esta transformação.
Considera o seguinte esquema químico. água
eletricidade •
oxigénio
+ ______________
4.1
Completa o esq uema.
4.2
Refere, ju stificando, de que tipo de reação se trata.
4.3
Indica:
a) os reagentes; ---------------------------------------------------
b) os produtos de reação. ----------------------------------------- - -
Q
Quando se misturam so lu ções aquosas de nitrato de prata e de cloreto de sódio ocorre a fo rma c o um precipitado de cloreto de prata e em so lução fica nitrato de sód io.
5.1
Identifica os reagentes e os produtos de reação .
5.2
Escreve o esquema químico que traduz a reação.
Unidade 10 Transformações dos materiais
43
fic..ttA P~ lN~~ Os materiais
Q
Lê o texto que se segue e enumera todos os procedimentos incorretos aí descritos, referindo o modo correto de proceder. A Manuela entrou calmamente no laboratório de Química e colocou as suas coisas no chão, ao lado da bancada onde ia trabalhar. Esqueceu-se de vestir a bata e começou a ler o procedimento. Debruçou-se sobre a bancada e colocou os seus longos cabelos sobre a mesa. Abriu todos os frascos disponíveis, confundindo as tampas, que foram colocadas na bancada viradas para cima. Cheirou diretamente um dos frascos, que continha uma substância incolor e que no rótulo tinha o símbolo de «facilmente inflamável». Mediu uma quantidade daquela substância perto de uma chama acesa e, deixando todos os frascos destapados, continuou a realizar a atividade laboratorial com a bancada suja e desarrumada. No final, foi-se embora e deixou todo o material de vidro por lavar.
Q
Faz a associação correta entre os sinais de perigo e as respetivas precauções.
A. Utilizar luvas e óculos de proteção. _ _ _ _ _ __
o
44
BL
B.
Proibido fumar ou foguear. _ _ _ _ _ _ _ _ __
C.
Colocar em local fresco, evitar choq ues. _ _ _ __
Associa as classificações segu intes a cada um dos materiais da lista. CLASSIFICAÇÃO
MATERIAIS
1. Mistura sólida homogénea
A. Gran ito
2. Mistura sólida heterogénea
B. Ouro de joal haria
3. Mistura líquida homogénea
C. Aço
4. Mistura líquida heterogénea
D. Sangue
5. Mistura gasosa homogénea
E. Leite
6. Mistura coloidal
F. Agua com álcool
OS MATERIAIS
o o o o o o
G. Mármore H. Agua com petróleo
I. Maionese
J. Azeite com vinagre K. Acetona com álcool
L. Bronze
o o o o o o
o Q
Das misturas que se seguem, assinala com uma cruz (X) as que são classificadas como co loida is.
A.
Manteiga
B.
Vinho do Porto
c.
Tintas
D D D
E.
Salada de fruta
F.
Pasta de dentes
Considera as soluções A, B e C, de dicromato de potássio (sólido cor de laranja), que se preparam com as porções referidas na tabe la, e responde às questões.
Massa de soluto/g Volume de soluçã o/ml
Q
D D D
D. Fumo
Solução A
Solução B
Solução C
5
7
5
200
200
100
5.1
Identifica o soluto e o solvente das soluções .
5.2
Ca lcu la a concentração mássica da solução A.
5.3
Qua l das soluções terá uma cor mais intensa? Justifica a tua resposta.
5.4
Que designação se dá à solução em que não é possível dissolver ma is soluto?
5.5
Determina a massa de dicromato de potássio necessária para preparar 1 L de uma solução aquosa de dicromato de potássio com a concentração da solução B.
Das afirmações que se seguem, assinala com uma cruz (X) as que são falsas.
A. A densidade é uma propriedade física das substâncias que permite a sua identificação.
D
B.
Quando uma substância líqu ida contém impurezas sólidas dissolvidas, o seu ponto de ebulição baixa .
D
C.
O quociente entre a massa de uma substância e o vo lume que ela ocupa denom ina-se concentração mássica.
D.
O ponto de fusão de uma substância ba ixa sempre que contém impurezas.
D D
E.
A densidade, o ponto de fusão e o ponto de ebu lição são propriedades químicas de uma substância.
D
BLOCO OS MATERIAIS
45
Q
Considera dois líquidos imiscíveis, A e B, com densidades 0,97 g/cm 3 e O, 79 g/cm 3 , respetivamente . Das afirmações que se seg uem, assina la com uma cruz (X) as verdadeiras.
A. A densidade da substância A é menor do que a da substância B.
O
O
46
BL
D
B.
O líquido A, para a mesma massa, ocupa um vo lume menor do que o líquido B.
C.
D Ao juntar os dois líquidos numa ampola de decantação, o líquido que se recupera primeiro é o A. D
D.
O
D
O líquido A possui uma menor massa do que o líquido B, para o mesmo volume.
Observa os seguintes cubos, todos eles com o volume de 2 cm 3
0
0
@
m = 22,6 g
m = 5,7 g
m = 15,8 g
8.1
Sem efetuares cálcu los, ordena os cubos por ordem crescente da densidade do material que os constitui. Explica o teu raciocínio.
8.2
Consulta uma tabela de densidades e identifica o material de que é feito o cubo A. Fundamenta a tua resposta.
Em relação a dois frascos que contêm líquidos incolores sabe-se que um contém água e o outro, uma solução aquosa de hidróxido de sódio. Explica como se pode descobrir qual é o frasco que contém água.
Em zonas onde se atingem temperaturas negativas ad iciona-se uma substância anticongelante - etilenoglicol - à ág ua do radiador de um automóvel. Expl ica este procedimento.
O OS MATERIAIS
GJ
No laboratório de Química aqueceu-se num copo de precipitaç o Registaram-se as temperaturas de minuto a minuto.
11.1
Traça o gráfico temperatura/tempo.
11.2
Indica no gráfico o ponto de fusão e o ponto de ebu lição da água.
11.3
Refere o que acontece à temperatura da água durante a sua evaporação.
11.4 Justifica que se trata de água pura.
11.5
~
e
Explica por que razão se adiciona sal nas estradas que, no inverno, têm gelo.
Considera a situação a segu ir descrita e responde às questões. O Ricardo deixou cair o açucareiro de porcelana sobre uma caixa de clipes em aço inox. Os pedaços de porcelana, o açúcar e os clipes ficaram misturados. Explica como poderia o Ricardo, em casa, separar os diferentes materiais.
o cromatograma da figura ao lado foi obtido quando se pretendia ana lisar os componentes de duas misturas líquidas (A e B).
13.1
Qual foi a técnica de separação utilizada? 4
2
13.2
Em que princípio se baseia esse processo físico de separação?
A 13.3
8
A e B são constituídos pelos mesmos componentes? Justifica a tua resposta.
BLOCO OS MATERIAIS
47
• A energia não tem uma definição fáci l mas é bastante percetível. Os nossos sentidos registam as diferentes formas de energ ia: -os olhos reagem à energia luminosa I1A I; -os ouvidos detetam a energia sonora [I[]; - nervos na pele são sensíveis à energia térmica e à energ ia elétrica. • A energ ia pode transferir-se entre corpos e pode ser classificada de acordo com a forma como se manifesta. Ass im , é possível en umerar vários tipos de energ ia: - elétrica; - radiante; -eó li ca; -térmica; - geotérm ica. -sonora; -mecâ nica;
[ ] ] Os olhos são sensíveis à energia luminosa [A]; os ouvidos são sensíveis à energia sonora [B] .
• Estas diferentes formas de energia podem ser produzidas a partir de fontes primárias ou de fontes secundárias. As fontes primárias de energia existem na Natureza e podem classificar-se em: - fontes não renováveis: - o petróleo; - o carvão; - o gás natural; - o urânio. - fontes renováveis: - a biomassa; - o ve nto; - a geotermia; - a radiação so lar; -as marés; -as ondas; - a água; 1 - o biogás.
1
• As fontes secundárias de energia são obtidas a partir das fontes primárias. A eletricidade é um exemplo de uma fonte secundária de energia [1]. • As fontes não renováveis de energia demoram centenas de milhares de anos a formarem-se e, ao serem consum idas, não se renovam, sendo, por isso, limitadas.
W
Poste de iluminação pública. A energia elétrica (fonte secundária de energia) é obtida a partir de fontes primárias de energia.
• As fontes renováveis de energia estão em renovação contínua e podem ser utili zadas sem se esgotarem , sendo ilimitadas. • A utilização não contro lada das fontes de energia não renováve is origina agressões ambienta is significativas: poluição ambiental (ar, água e solo), desflorestação e erosão dos solos . • As diversas manifestações de energia podem ser agrupadas em duas formas fundamentais: -energia cinética, associada ao movimento das partículas; - energia potencial , armazenada pelas partículas.
48
• O sistema é a parte do Universo cujas propriedades se pretende estudar e está separado da vizinhança através da fronteira. Sistema aberto Há trocas de matéria e de energia com a vizinhança .
Sistema fechado
Sistema isolado
Há trocas de matéria com a vizinhança.
Vizinhança
Não há trocas de matéria nem de energia com a vizinhança.
Vizinhança
Vizinhança
Energia
Energia
W
Esquema de um sistema, da sua vizinhança e fronte ira.
• Princípio da Conservação da Energia
[ Sistema ]
• O rend imento de um recetor é a percentagem de energia fornecida que é convertida em energ ia útil e pode ser determinada pela expressão:
'TJ =
TE
x 100%
f
• A potência mede a rapidez com que se transfere a energia entre sistemas. Expressa-se, no Sistema Internacional em watt (W) e determina-se pelo quociente entre a energia transferida (E) e o interva lo de tempo (Llt) em que a transferência ocorreu: P =
:t
• A unidade no Sistema Internacional de energia é o joule (J) . • O quilowatt-hora (kWh) é uma unidade prática de energia: 1 kWh
=
3 600 000 J
• O calor é transferência de energia que ocorre entre corpos a temperaturas diferentes. • A temperatura de um corpo é uma medida de energia cinética média das partículas que o constituem, sendo independente da quantidade de matéria. • A condução I4A I é o principal mecanismo de transferência de ca lor que ocorre nos sólidos e a convecção I4B I é o mecanismo de transferência de calor predominante nos líquidos e nos gases. • A radiação é um processo de transferência de energia que pode ocorrer através do vazio.
W
Mecanismos de transferência de calor : condução (A) e convecção (B).
BLOCO A ENERG IA
49
flc...ha 11 Fontes e formas de energia Q
Q
Os biocombustíveis são fontes de energia renováveis, derivados de matérias agrícolas, como plantas oleaginosas, biomassa florestal, cana-de-açúcar e outras matérias orgânicas. Classifica os biocombustíveis como fonte primária ou secundária de energia . Justifica a tua resposta.
Dá exemplos que ilustrem a frase: A energ ia não é uma substância; a energ ia não é uma força. A energ ia está na origem dos fenómenos.
Q
Considera as fontes de energia representadas nas figuras A a F. Faz a legenda de cada uma. Indica o nome da fonte, a sua classificação e refere se existem ou não sistemas semelhantes na zona onde habitas.
A. ---------------------------------------------------------------------8. ---------------------------------------------------------------------C. -----------------------------------------------------------------
0. ----------------------------------------------------------------------
E. F. ----------------------------------------------------------------------
50
BLOCO A ENERGIA
"f"ic..ha 11
O
Q
Os alimentos transferem energia para as pessoas. A energia está contida nos alimentos e, quando os ingerimos, essa energia passa a estar disponível para a utilizarmos. Refere, num pequeno texto, seis formas diferentes de utilização dessa energia.
O Rodrigo aproveita o tempo livre para treinar os movimentos no skate. Considerando que o Rodrigo nas posições A e B se encontra em repouso, indica a posição em que: a) só existe energia potencial; b) existe energia cinética.
Q
Q
Dependendo da fonte de energia, é habitual atribuir diferentes designações à energia. Faz corresponder a cada uma das formas de energ ia (coluna da esquerda) a frase que melhor a define (coluna da direita). FORMAS DE ENERGIA
DEFINIÇÃO
A. Energia solar
1. Movimento da água.
B. Energ ia sonora
2. Produzida a partir de produtos florestais.
C. Energ ia eólica
3. Ca lor proveniente do interior da Terra.
D. Energia hídrica
4. Variação do nível de água do mar.
E. Energia das marés
5. Proveniente da radiação solar.
F. Energia da biomassa
6. Vibração das partículas que constituem os corpos.
G. Energia geotérmica
7. Movimento do ar.
D D D D D D D
Uma pedra encontra-se em repouso na base de uma co lina. Pedro decide empurrar a pedra, tentando levá-la até ao topo (posição A). Quando já se encontra no cimo da co lina, uma distração faz com que largue a pedra e esta rola até à base.
7.1
Como varia a energia potencia l da pedra no percurso de subida?
7.2
Qua l é o valor da energia cinética da pedra na posição A? Justifica a tua resposta.
7.3
Como varia a energia potencial da pedra durante a descida?
7.4
Como varia a velocidade da pedra ao longo da descida?
7.5
O que acontece à energia cinética durante a descida?
7.6
Tira uma conc lusão re lativamente ao modo como variam estas duas formas de energ ia durante o movimento de subida e de descida da pedra.
Movimento da pedra na colina.
Unidade 11 Fontes e formas de energia
51
Ac...ha 12. Q
Q
Transferências de energia
Considera os sistemas representados e constrói proposições verdadeiras usando os termos: «sistema aberto»; «sistema fechado»; «sistema iso lado»; «fronteira» ; «vizinh ança»; «transferência de energia»; «transferência de matéria».
No mergulho autónomo em que o ar (ou outro gás) é transportado pelo mergu lh ador, existem dois tipos de sistemas: A.
O ar respirado é elim in ado na água.
B.
O ar respirado é reciclado com a remoção do dióxido de carbono e a substituição por oxigénio.
Classifica cada um dos sistemas como aberto, fechado ou isolado.
Q
Lê o texto e responde às perguntas.
Porto Amboim e Gabela, cidades angolanas, estavam ligadas por um caminho de ferro onde circulava um comboio movido a lenha. Dois homens seguiam, de pé, entre a fornalha e a vagonete que transportava a lenha. Iam colocando lenha e mantendo a chama bem acesa de forma que a caldeira de água continuasse a ferver, tipo panela de pressão, para que essa pressão empurrasse os pistões ·para cima e para baixo e, através dos êmbolos, fizesse mover as rodas. Nas subidas teriam de dar força à fogueira, na descida teriam de, com um balde, atirar com água para que a fogueira acalmasse e o comboio reduzisse a velocidade. http:l/congulolundo.blogspot.com/20 10_05_0 l_archive.html (adaptado)
52
3.1
Escreve um texto onde indiques as transferências e as transformações de energia que ocorem.
3.2
A caldeira com água deve ser considerada um sistema aberto ou um sistema fechado? Justifica a tua resposta.
BLOCO A ENERG IA
Ac-ha 12.
3.3
Q
Q
Explica por palavras tuas como é que o comboio conseg uia subir e travava nas descidas.
A centra l termoelétrica de Sines tem uma potência instalada de 1,O MW. 4.1
Qua l é o significado desta afirmação?
4.2
A centra l termoelétrica do Pego, usando o mesmo comb ustível (carvão), tem uma potência de 5000 kW. Compara a energia fornecida por cada uma das centrais em cada segundo de funcionamento.
4.3
As centrais termoelétricas apresentam, de um modo geral, um rendimento baixo, da ordem dos 40%. Ca lcula a energia dissipada na central termoelétrica de Sines em cada segundo de funcionamento.
A potência dissipada internamente na forma de ca lor por um motor elétrico é de 240 W. Sabendo que o motor elétrico recebe uma potência total de 880 W, determina: a) a potência útil do motor;
Q
Q
b) o rendimento do motor elétrico.
A figura mostra uma cafeteira do tipo «moka» para fazer café, utilizando o bico de fogão a gás.
6.1
Identifica a fonte de energia . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
6.2
Descreve as tran sferências de energia ocorridas desde a fonte até à formação do vapor de água (A), que, ao atravessar o reservatório que contém o café (B), origina a extração da cafeína que constitu i o café recolhido no reservatório superior (C).
6.3
Poderemos cons iderar esta cafeteira como um sistema isolado? Justifica aplicando a Lei da Conservação da Energia.
Explica os seguintes fenómenos.
A.
O café arrefece mais depressa na cafeteira de inox do que na cafeteira de vid ro.
B.
As resistências elétricas de imersão devem ser colocadas no fundo dos recipientes.
Unidade 12 Transferências de energ ia
53
fic-ha 1Z
Q
Q
Nas f iguras estão representados processos de transferência de energia .
8.1
Identif ica a fi gura que represe nta o processo de transfe rência de energia por radiação.
8.2
Para as outras f iguras, refere o mecan ismo de transferê ncia de ca lor.
Lê com atenção o texto e responde às questões. «Uma centra l elétri ca movida a vapor tem como f ina li dade produzir energia elétrica a partir da energia contida nos combustíve is fósseis (carvão, petróleo ou gás natura l). O com bustíve l é utili za do pa ra aqu ecer a ág ua na ca ldeira onde é produz ido vapor de água que fará mover um gerador elétrico e, ass im, produzi rá energ ia elétrica . O vapor é depois arrefecido por co ntacto com uma serpentina de arrefecimento onde passa ág ua fria (de um rio, lago ou oceano). Est a água de arref eciment o irá absorver o ca lor do vapore será depois lança da na mesma fonte de o nde f oi extraída, mas agora a uma temperatura mais elevada. Esta ág ua aquecida constit ui a poluição térm ica, pois altera as condições do meio aquático e interfere na vida dos seres que nele vivem.»
54
Diagrama de uma central termoelétrica.
9.1
Faz um esq uema evidencia ndo as transferências de energia que ocorrem numa centra l termoe létrica.
9.2
Deve mos m uito da nossa qua li dade de vida ao uso que hoje é possíve l fazer da energ ia, no entanto, a sua produção traz preocupações sérias em te rmos amb ientais. Com base no texto refere um dos efeitos nocivos para o ambiente e sugere como poderá ser minimizado.
9.3
Te ndo em atenção as transf ormações de energia que ocorrem e os efeitos nocivos sobre o amb iente, compara o func ionamento das ce ntrais hidroe létrica e te rmoelétri ca .
BLOCO A EN ERGI A
fic,H"A D~ IN~~o A energia
Q
Classifica as frases que se seguem em verdadeiras (V) ou falsas (F) .
A. O petróleo bruto é uma fonte de energia renovável. B.
O gasóleo é uma fonte secundária de energia.
C.
A bateria de um te lemóvel transforma energia elétrica em energ ia sonora e lum inosa .
D.
A radiação é um mecanismo de transferência de energia como calor.
E.
O calor é energia que se transfere de um sistema que está a uma temperatura superior
D
para um sistema que se encontra a uma temperatura inferior.
Q
Q
O D D D
Escreve as frases falsas da questão anterior, devidamente corrigidas .
Observa a imagem do sa lto em comprimento de um atleta e responde às questões.
3.1
Seleciona a posição, A, B, C ou D, em que é maior o va lor da energia potencia l gravítica. Justifica a tua resposta.
3.2
Refere, justificando, em que posição C ou D é maior o va lor da energia cinética.
3.3
Refere a transformação que ocorre quando:
a) o atleta passa da posição B para a posição C;
b) o atleta passa da posição C pa ra a pos ição D.
Q
Um Simulador Sola r é composto por um sistema de oito lâmpadas especiais que totalizam uma potência de 40 kW . Este conjunto ilumina uniformemente uma área de 2,80 m 2 , sendo que a irrad iação em it ida possui um espetro bastante simi lar ao Sol. Ca lcu la, em kWh, a energia consumida por cada lâmpada ao fi m de uma hora .
BL
A ENERGIA
55
Q
Uma resistência elétrica, recebe em cada seg undo 100 J de energ ia e transforma 90 J de energia em energia térmica que transfere para a água.
5.1
Explica o mecanismo de transferência de energ ia que ocorre da resistência elétrica para a água.
5.2
Explica o mecanismo de transferência de energia que permite o aquecimento da água .
5.3
Determina :
a) o valor da energia dissipada;
b) o rendimento da resistência elétrica.
Q
Considera um recetor com a potência de 2,0 kW e com um rendimento de 70%.
6.1
Completa a frase de forma a obteres uma afirmação verdadeira. O rendimento de um recetor relaciona a energia _ _ _ _ _ com a energia _ _ _ __
6.2
Determina :
a) a energia total transformada, em cada segundo, expressa em joules;
b) a energia dissipada, no mesmo intervalo de tempo.
Q
56
Um aspirador com a potência de 1200 W esteve em funcionamento durante 1O minutos. Neste intervalo de tempo, a energia dissipada pelo aparelho foi de 288 000 J.
7.1
Identifica a fonte e o recetor de energia.
7.2
Refere as tran sformações e as transferências de energia que ocorreram enquanto o aspirador esteve em funcionamento.
7.3
Determina, em joules, o valor da energia elétrica consumida pelo aspirador durante o tempo em que esteve em funcionamento.
A ENERGIA
7.4
Identifica com uma cruz (X) o va lor da energia útil. Apresenta todos os cálculos que efetuaste.
A. 286 800 J. B.
O
432 000 kWh.
D D
ooo J. D
c.
432
D.
43 200 J.
D
7.5
Determina o rendimento do aspirador.
7.6
Determina o custo da energia associada ao funcionamento do aspirador durante um mês, sabendo este é ligado em média durante 2 h por mês e que cada kWh custa 11 cêntimos.
Para cada uma das situações que se segue, se leciona com uma cruz (X) a opção que completa correta mente a frase.
8.1
8.2
8.3
A temperatura de um corpo está relacionada com a ...
A.
... energia potencial média das partículas que constituem o corpo.
B.
. .. energia transferida entre os corpos.
O O
C.
.. . a energia cinética média das partículas que constituem o corpo.
O
dois corpos atingem o equilíbrio térmico quando .. .
A.
.. . as suas energias internas são iguais.
B.
... a temperatura atingida pelos dois corpos é igual.
O O
C.
.. . a variação das temperaturas dos corpos é a mesma.
O
A energia elétrica consumida por um aparelho depende ...
A. .. . apenas da potência do aparelho.
O
B.
.. . da potência do aparelho e do tempo que esteve em funcionamento.
C.
.. . do volume e tamanho do aparelho.
O O O
Um aquecedor de potência 1500 W, é ligado todos os dias para aquecer uma casa de banho durante a higiene de um bebé.
9.1
Assinala como uma cruz (X) o processo de transferência de energia que permite o aquecimento da casa de banho.
A.
9.2
Radiação.
O
B.
Convecção.
O
C.
Condução.
O
Sabendo que o consumo de energia do aquecedor é 0,375 kWh, calcula o intervalo de tempo, em minutos, que o aquecedor fica ligado.
A ENERGIA
57
SOLUÇÕES 5. 5.1 O telescópio espacial Hubble não está sujeito
BlOCO
.
11
às interferências da atmosfera, o que acontece com os telescópios terrestres.
4
OUNIVERSO .a~·~~
··-
-~- ~
~-
.. -
.-
~ ~· ~~·
• "'""'-' -' "
'
5.2 Um radiotelescópio recebe ondas de rádio, o que permite detetar astros que não emitem luz visível.
flc.-ha 1 A descoberta do Universo
5.3 Sondas espaciais.
6
flc.-ha ele-
1. A Astronomia é a ciência que estuda os astros e a Cosmologia é um ramo da Astronomia que estuda a origem, estrutura e evolução do Universo.
2. 2.1 Anãs brancas, buracos negros e estrelas de neutrões.
de estrelas e de outros astros. 1.2 Via Láctea.
2.3 Os buracos negros são astros que não deixam escapar a luz e que atraem todos os corpos que se aproximam.
1.3 Espiral regular. 1.4 Consultar a página 14 do manual.
2.4 Estrela de neutrões.
c
1.5 1.5. 1
2.6 Nebulosas. 1.5.2
3. A -
Estrelas. B- Via Láctea; espiral regular. C- Irregular; elíptica; espiral. D- Sistema Solar; enxame; loca l.
120 000 a .I.
1a.l. 9,5 biliões de km
2. 2. 1 As constelações são reg iões do céu com fronteiras bem definidas. As estrelas de uma constelação apresentam-se na mesma zona do céu, mas no espaço podem estar bastante distantes.
5. 5.1 As constelações são regiões do céu com fronteiras bem definidas.
2.2 Permite fazer a orientação geográfica à noite.
5.2 Consultar a pág ina 22 do manual. 5.3 A localização da Estrela Polar permite identificar os pontos cardeais .
3. Planetas; nebu losas; estrelas de neutrões; buracos negros;
5.4 No hemisfério sul, a orientação geográfica pode fazer-se através da loca lização da constelação Cruzeiro do Sul.
4. 4. 1 Não interferência da atmosfera e o facto de Andrómeda
parsec; unidade astronómica. ser a galáxia espiral mais próxima da Via Láctea. 4.2 Existência de espaços vazios.
5. 5 A orientação pelas estrelas é um método pouco rigoroso e só pode ser utilizado se o céu não estiver nublado.
4.3 Irregular e elíptica. 4.4 Radiotelescópios e sondas espaciais.
6. 6.1 O Big Bang consistiu na expansão e no arrefecimento da matéria a partir de um ponto onde estava concentrada há cerca de 15 mil milhões de anos.
5. Ao cuidado do aluno. 6. 1. Anã branca; 2. Quasar; 3. Estrela; 4. Ursa menor;
6.2 Ao cuidado do aluno.
5. Via Láctea; 6. Radiotelescópio; 7. Enxame; 8. Nebulosa; 9. Big Bang; 1O. Vermelha; 11. Ano- luz
6.3 A expansão continuará acompanhada de diminu ição de temperatura.
Astro: Buraco negro.
6.4 O afastamento das galáxias é uma prova a favor do Big Bang, pois está de acordo com a expansão.
Caracterização: Estrelas com massa cerca de vinte a trinta vezes superior à do Sol orig inam, buracos negros. Astro tão compacto que não deixa escapar a luz.
6.5 De acordo com o texto, o astrofísico deve «reconstituir acontecimentos a que não assistiu » com base nas «observações astronómicas».
BlOCO
IDI Ac.-ha z
9
c
2. A- centímetro; B - unidade astronómica; C -quilómetro; D- milímetro; E- ano-luz; F- metro.
-
3.3
4. 4.1
1UA
150 000 000
km =
9,5UA
-x-
~
x=
g
4.2 25 anos= 27 x 365 x 24 x 3600 s = 788400 000 s 788 400 000 x 300 000 = 263 520 560 000 000 km 4.3 D
~-
--
--~
--~~-·~·
·~~
O que existe no Sistema Solar
16
1. Verdadeiras: C, E e F. A- Cláudio Ptolomeu foi um defensor do modelo geocêntrico. B - De acordo com o modelo geocêntrico, a Terra ocupa o centro do Universo. D- De acordo com o modelo heliocêntrico, a Lua gira em torno da Terra.
1425 000 000 km
A distância entre a estrela Vega e o Sol é de 25 anos-luz, o que significa que a luz emitida pela estrela Vega demora 25 anos a chegar à Terra, pelo que vemos a estrela como esta era há 25 anos.
·--
rm flc.-ha)
3. 3.1 9,5 UA 3.2 D
14
O SISTEMA SOLAR
As distâncias no Universo
58
Significa que a luz demora 120 000 anos a atravessar o diâmetro da galáxia.
x = 1 140 000 biliões km
4. A- 4; B- 3; C- 5; D- 1; E- 2.
1.
11
1. 1.1 Uma galáxia é um conjunto de milhares de mi lhões
2.2 Nebulosa planetária e anã branca.
2.5
inte-~as-ão
O Universo
2.
c A - O Sol é a única estrela do Sistema Solar. B - No Sistema Solar existem oito planetas principais. D - Entre Marte e Júpiter existe um grande número de asteroides.
3. 3.1
1 -Sol; 2 - Mercúrio; 3 - Vénus; 4 - Terra;
5 - Cintura de Asteroides; 6 - Júpiter.
1.5 A Cintura de Asteroides.
3.2 Os asteroides são astros rochosos com dimensões variáveis e de forma irregular.
4. A- IV; B- V; C -li; D- I; E -III. 5. 5.1 Neptuno dista cerca de 4498 milhões de quilómetros do Sol e no móbil está a 3,2 m do candeeiro. Como a Terra dista cerca de 150 milhões de quilómetros do sol, faz-se a proporção: 4498 milhões km 3,2m ç>
1.6 Neptuno, pois é o que está mais afastado do Sol. A luz é essencial para que as plantas realizem a fotossíntese e os outros animais dependem direta ou indiretamente das plantas. 1.7 1.7.1
1.7.2
150 milhões km
x = 0,11 m
5.2 O Sol tem um diâmetro de cerca de 1392 mil quilómetros e está representado por um candeeiro de 50 cm de diâmetro. Como Mercúrio tem um diâmetro de 4,9 mil quilómetros, faz-se a proporção: 1392 mil km
4,9 mil km
----:x---:-
SOem
ç>
x = O, 18 cm
Astro com uma órbita muito excêntrica que, ao passar perto do Sol, apresenta uma ou duas caudas. Ao aproximar-se do Sol, algumas das substâncias conge ladas passam ao estado gasoso e libertam-se arrastando poeiras. O rasto destas partículas forma uma cabeleira, em torno do núcleo central. A cauda de gás está sempre na direção oposta à do Sol devido aos ventos solares.
1.8 Hidrogénio--.. Hélio
+ energia
2. 2.1 Planeta anão. 2.2 Plutão, Ceres, Éris, Haumea e Makemake.
(DI Ac-ha 4
3. 3.1
Planetas do Sistema Solar
18
1. 1.1 De acordo com os dados da tabela, não existe nenhum outro planeta principal no Sistema Solar com atmosfera semelhante à da Terra. 1.2 A generalidade dos seres vivos existentes na Terra precisa de oxigénio para respirar. Outras condições para a existência de vida na Terra são a existência de água líquida e a temperatura média amena. 1.3 Por vezes, Úrano e Neptuno são denominados planetas irmãos, pois, como se pode ver na tabela, apresentam algumas semelhanças, como o tamanho e a composição da atmosfera. 1.4 Minimizar as variações de temperatura, proteger de radia ção e de meteoroides. 1. 5 O facto de o João ter 12 anos significa que desde que ele nasceu já deu 12 voltas ao Sol na Terra, . d 12 em Vénus tena ado = 19 voltas. 0 62 30 1 ' 1.6 Neptuno está~ = 75 vezes mais afastado
diâmetro de Saturno diâmetro de Mercúrio
=
9,5 UA O 4 UA
3.4 Ao cuidado do aluno.
BLOCO
O PLANETA TERRA
22
fi1 Ac-ha 5 B A Terra e o Sistema Solar
24
1.2 Quanto maior o período de translação de um planeta maior a sua distância ao Sol. 1.3 A- F; B- V; C- F; D-F; E- F.
=
24
1.8 Ao cuidado do aluno. 1.8. 1 Mercúrio e Marte; Vénus e Terra, Úrano e Neptuno; Júpiter e Saturno.
2. A- Júpiter; B -Saturno; C -
Marte; D- Vénus; E- Terra; F- Mercúrio; G- Neptuno; H- Úrano; I -satélite natural; J - Sol; K- gasosos; L- rochosos; M -Júpiter.
Ac-ha de-
3.3 Quando o fragmento rochoso que dá origem ao rasto luminoso possui grandes dimensões, a sua desintegração na atmosfera não se completa e, nesse caso, o resto desse fragmento atinge ainda a superfície terrestre, sendo designado por meteorito .
1. 1.1 Mercúrio e Vénus, respetivamente.
do Sol do que Mercúrio. 17 ·
c.
3.2 Os meteoros, popularmente conhecidos como «estrelas cadentes>>, são rastos luminosos provenientes da desintegração na atmosfera de fragmentos rochosos.
inte-~ras-ão
O Sistema Solar
20
1. 1.1 Mercúrio, Vénus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno. 1.2 Não, pois não se observa nenhum planeta a orbitar um dos planetas principais. 1.3 Os planetas gigantes gasosos têm elevado número de lua s e possuem sistemas de anéis. 1.4 A Terra é classificada como planeta rochoso, pois tem pequenas dimensões, constituição rochosa, possui apenas uma lua e não tem sistema de anéis.
1.4 A- Um ano em Júpiter co rresponde a 12 anos na Terra. C -O período de rotação de Vénus é maior do que um ano nesse planeta . D - De todos os planetas do Sistema Solar, Mercúrio é o planeta que tem o período de translação menor. E- Júpiter e Saturno têm igual período de rotação. 1.5 Dados: Período de translação de Mercúrio = 89 dias terrestres. Período de translação da Terra = 365 dias terrestres. Resolução: Idade do aluno em dias terrestres = = 12 x 365 = 4380 dias terrestres Idade do aluno em anos do planeta Mercúrio = = 4380/89 ;::: 49 anos Resposta: O aluno com 12 anos no planeta Terra tem cerca de 49 anos no planeta Mercúrio.
2. A hora não é a mesma em todo o Planeta como consequência do movimento de rotação da Terra. Assim, os fusos horários dividem o Planeta em 24 faixas iguais. Passar de um fuso para o seguinte significa que as horas aumentam (longitude este) ou diminuem (longitude oeste) uma hora.
59
SOLUÇOES
3. A - Movimento; Terra; inclinação; rotação; Terra. B- Eixo; inclinação. C- Dias; noites; apa rente. D-Este; equinócios; primavera; outono; 21; 2 1; dia; noite.
4. 4. 1 a) B
b) A
4.2 a) C
b) D
são aquelas em que os corpos têm de contactar uns com os outros para que ocorra a interação : levanta r um livro e empurrar um objeto.
4. 4.1 ~- direção: horizontal; sentido: da direita para a esquerda; ponto de aplicação: corpo; intensidade: F = 2 X 5 = 10N
T=;- direção: vertical; sentido: de baixo para cima; ponto
4.3 Movimento da Terra em torno do Sol- movimento de translação.
de aplicação: corpo; intensidade: F = 6 x 5 = 30 N 4.2 a) Por exemplo: F1 e F2.
4.4 A Terra volta à posição B ao fim de 365 dias.
5. 5.1 Na figura está rep resentado o solstício de junho. O Sol aparece no horizonte o mais a norte possível.
B- Atração; Lua; Sol. C - Gravitacional; Universo; universal.
6.
5.3 Quando a sombra da vara for menor, a direção da sombra indicará o norte.
Massa Tipo de grandeza
6. A- 4; B- 1; C - 2; D- 3
Unidade SI
eclipse solar; fig ura B- eclipse lunar.
7.2 Ao cuidado do aluno. 7.3 A Lua, ao passar entre o Sol e a Terra, projeta na Terra uma zona de sombra (onde não chegam os raios solares) e outra de penumbra (onde chegam alguns raios solares). No primeiro caso ocorre um eclipse total do Sol e no segundo, um eclipse parcial.
F; e F;.
5. A- Massa; maior; menor; distância.
5.2 Para um habitante do hemisfério sul a estação que se inicia é o inverno.
7. 7.1 Figura A -
c) Força T=.;.
b) Por exemplo: T=.; e~ ou
Instrumento para medição
Peso
I Escalar Vetorial ~===~ I Quilograma (kg) li Newton (N)
I
Definição
7.4 A Lua na figura B está em oposição.
Balança
I
Grandeza que caracteriza a quantidade de matéria de um corpo.
7.5 Não ocorrem eclipses todos os meses, pois, para que ocorra um eclipse, a Lua, a Terra e o Sol têm de estar alinhados.
Reso lução: m = 0,5 ton = 500 kg ~ P = 9,8 X 500 ~ P = 4900 N Resposta: O peso da baleia na Terra é 4900 N.
P = 9,8 X m
27
A Terra move-se
1 . 1.1 O João demorou o mesmo te mpo (30 minutos) que a Rita a efetuar o seu percurso. Como o percurso 2 corresponde a uma maior distância, o João teve de o efetuar com maior rapidez. 1.2 Dados: rm = 1 m/s 6.t = 30 min = 30 x 60 = 1800 s d= 7 Resolução: d = rm x 11t ~ d = 1 X 1800 ~ ~ d = 1800m ~ d = 1,8km Resposta : A Rita percorreu uma distância de 1,8 km. d 2 = 150m d= 7 Resolução d = d, - d 2 ~ d= 500 - 150 ~ d= 350m Resposta: A Maria percorre todos os dias uma distância de 350m.
2. 2.1 Dados: d 1 = 500 m
2.2 a) Dados: d = 150m 6.t = 5 min rm= 7 Resolução: 11t = 5 min = 5 x 60 = 300 s d 150 rm = ~ rm = ~ rm = 0,5 m/s 300 Resposta: A rapidez média do Manuel foi de 0,5 m/s.
M
b)Dados:d = 350m 6.t = 15min rm= 7 Resolução: 6.t = 15 min = 15 x 60 = 900 s d 350 rm = ~ rm = ~ rm ~ 0,39 m/s 900 Resposta: A rapidez média foi de 0,39 mls.
b) Dados: m = 150 g Reso lução: m = 150 g = O, 150 kg P = 9,8 X m ~ P = 9,8 X 0,150 ~ P = 1,47 N Resposta: O peso do sapo na Terra é 1,47 N. c) Dados: m = 120 kg Resolução: P = 9,8 x m ~ P = 9,8 x 120 ~ P = 1176 N Resposta: O peso do leão na Terra é 1176 N.
8. 8. 1 a) Posição 11ou IV.
6.t = 20 min rm= 0,39 m/s d = 7 Resolução: 6.t = 20 min = 20 x 60 = 1200 s
c) Dados:
d
6.t
~
d = rm X 6.t ~ d = 0,39 X 1200 ~
~ d = 468 m (468 m < 500 m) Respost a: O João nao te ria chegado a horas.
3. As interações à distância estabelecem-se entre dois corpos que não estão em contacto um com o outro: f orça gravítica e força elétri ca. As interações de contacto
60
b) Posição I ou III.
8.2 As marés são um fenómeno periódico de subida e descida do nível das águas do mar. Ocorrem duas descidas e duas subidas do nível do mar por dia. 8.3 Fase de quarto ming uante. 8.4 Nas condições da figura não ocorrem marés vivas, pois a atração do Sol e a atração da Lua não se encontram na mesma direção.
9. 9. 1 D 9.2 A
Avha ele- inte-fVas-ão
M
rm = -
Corresponde aproximadamente à força de atração gravitacional exercida pelo planeta sobre o corpo.
7 . a) Dados: m = 0,5 ton
l'f.il Ac.-ha h
l!iiJ
Dinamómetro
30
O planeta Terra
6.t = 365 dias d = 7 Resol ução 6.t = 365 dias = 365 x 24 =
1. Dados: rm = 107 232 km/h = 8760 horas
d = rm X 6.t
~ d = 107 232 X 8760 ~ d = 939 352 320 km Resposta: A distância percorrida pela Terra no seu movimento de translação é de cerca de 940 milhões de quilómetros. ~
2. 2.1 A- Fase de lua nova; B- Fase de lua cheia; C - Fase de quarto minguante; D crescente.
Fase de quarto
2.2 a) 8
b) A
2.3 Ocorrem eclipses totais do Sol, em zonas da Terra que ficam no cone de sombra da Lua quando esta passa entre o Sol e a Terra. Para que ocorra o eclipse é necessário que os três astros estejam alinhados. 2.4 Para que ocorram eclipses é necessário que os três astros (Sol; Terra e Lua) estejam alinhados. 2.5 Posições A e 8, pois para que ocorram marés vivas o efeito de atração do sol sobre a água soma-se ao efeito de atração da Lua, o que só acontece nas fases de lua nova e lua cheia.
3. a) Ao cuidado do aluno. b) Ao cuidado do aluno.
4. O eclipse solar só é visível para os habitantes da Terra que se encontrem no cone de sombra da Lua - eclipse total solar- ou para aqueles que se encontrem no cone de penumbra da Lua - eclipse parcial solar. Para todos os outros habitantes da Terra o ecl ipse do Sol não é visível.
S. Ao cuidado do aluno. 6. 6.1 O corpo não se move, pois as forças aplicadas têm a mesma direção e intensidade, mas sentidos opostos. 6.2 A única força que pode representar o peso de um corpo é a força pois é a única que tem direção vertica l e sentido de cima para baixo.
r;,
P 6.3 Dados: P = 3 x 1O = 30 N Resolução: P = 9,8 x m ç,} m = 98 ç,} 30 ' ç,} m = ç,} m = 3,06 kg 9,8 Resposta: O corpo tem uma massa de 3,06 kg.
4.2
c
4.3 Não, pois a concentração deste elemento é de 0,93 mg por litro de água engarrafad, . 4.4 Dados: Cm = 0,93 mg/L V = 200,0 mi Resolução: V = 200 mL = 0,200 L
Vm
m
ç,} m = 1 X 0,/0 0 20 ç,} m = 0,186 mg ' Resposta: No volume de 200,0 mL d âq1111 engarrafada existe O, 186 mg de fl úor.
Cm =
4.5 4.5.1
4.5.2
ç,} 0,93 =
A quantidade de flúor de qu 0111•1111 "'" necessita é de 0,50 mg por quiiOíJiotllll de massa corporal e por dia . U111 ltidlvldiill com 60 kg necessita, diari a11Wiilt , de 0,50 x 60 = 30 mg d fl t'Hll 1 (), 11111 11 Dados: Cm = 0,93 mg/L m V=? mL 0, 1111 Resolução: Cm= m ~ 0,9 o5 v ç,} V= - ' -ç,} V = 0,511 I 0,93 0,54 L = 540 mL Assim: Vr = 540 X 35 111 1111111111 Vr = 18,9L Resposta: O volume de á(JIIIII!II ""'' 11 a dose diária recomendedtl 1h I11 t I
5. c m 6. 6.1 cm= V~ cm =
5
ç,} cm= O,Cl' • 100 Resposta: A composição másSkil d' 11!11 de potássio é de 0,05 g de soluto • 111 I 1111
7. 7.1 Dados: m = 81,6 kg Resolução: P = 9,8 x m ç,} P = 9,8 x 81,6 ç,} ç,} P = 800 N Resposta: O peso do astronauta na Terra é 800 N. 7.2
4. 4.1 A água apresenta várias substâncias dissolvida , pelo que não pode ser considerada uma substtlm 111 quimicamente pura .
m50 ,.,,.,
6.2 Dados: V= 100 mL m Mrato de potássio ntlo dissolvido
l---i
m nltrato de potáSSIO dissolvido
200 N
= 4Q o- 4
= 1
'ti~
I, I
6 5= ç,} 5 = 0,06 g/mL 100 Cálcu lo da solubilidade do 10111111 li Dados: V= 75 mL m,'"'"'"" 1 3 5 = 75 ç,} 5 = 0,04 g/mL
7.3 Dados: Prena = 784 N PTerra 784 Resolução: PLua= - - ç,} PLua = - - ç,} PLua = 131 N 6 6 Resposta: O peso do astronauta na Lua é 131 N.
7.4 A afirmação é falsa, pois a massa caracteriza a quantidade de matéria que o corpo possui, sendo, por isso, um valor constante e independente do local onde o corpo se encontra. O que é menor é o peso do astronauta na Lua, pois a força de atração gravitacional é menor na Lua do que na Terra.
Resposta: O nitrato de o cloreto de potássio.
pot â~•,lll 1
6.3 Dados: Vsol. saturada = 100 mi 5 (cloreto de potássio) = 0,011 111 ' '"'' 5 = m ç,} 0 04 = ___..':!2._ <> III I 1t v ' 100 Resposta: São necessários 4 11111 1h •I• para preparar 100 mL d UI IIII 'thl• •
lml Ac.-ha B
OS MATERIAIS
32 .
-
'flc.-ha 1 Constituição do mundo material
1. A- naturais; B- matérias-primas; C- homogéneas; soluções; D - materiais; soluções; eletricidade; E- mistura. 2. a) A- manufaturado; B- natural; C - natural. b) A- mineral; B- vegetal; C - mineral. c) A- sólido; B -sólido; C -líquido.
3.
c
36
III
11
Propriedades dos materi &,
)
a
i lt I
1. 1.1 Oaquecimentoda sllica,doi111 HIII
1
carbonato de sódio a um,l l111tf111 1 11 1300 oc conduz à fus.;!o d •til • 111 I• do vidro. Este é então arndt~tld H ( 11 I i uma temperatura de 800 ''( 1.2 A utilização do vidro em t•ntlilll Hl ' o plástico. Desta forma d~ 11111t I •I I reutilizadas, ao contrário <1111111 ' o plástico devido à sua mtlltll d1·q1 I lado, o vidro usado pod \1'1 )IIII h e usado como matéria-pi111111 l peças em vidro.
Jl·"
SOLUÇOES
2. A matéria é descontínua. Nos líquidos, os espaços entre as
2.3
partículas são maiores do que nos sólidos, não apresentando uma forma própria e adquirindo a forma do recipiente que os contém.
3. A - sólido; B- líquido; C -gás; 1 -fusão; 2 -vaporização; 3 -condensação; 4 - solidificação.
4. A 5. 5.1 a) A b)
c
5.2 A densidade de uma substância dada pela razão entre a massa e o volume ocupado. A va riação da temperatura origina a variação do volume de uma dada massa de substância ou poderá originar a variação do número de partículas existente em um dado volume. De um modo geral, e para a mesma substância, a densidade do sólido é superior à do líquido; sendo a fase gasosa a menos densa.
lml Avha 9
39
+ sal de cozinha (miscíveis). B -Tetracloreto de carbono (imiscível na água).
1. 1.1 A - Agua
2. 2.1 A - Filtração; B- ebulição do solvente.
3. a) Peneiração; grãos de café. b) Filtração/centrifugação; água.
+ naftaleno; areia. d) Filtração; destilação fracionada; água + álcool; água; álcool. e) Decantação líquido-líquido; decantação líquido-líquido; destilação fracionada.
c) Separação magnética; sublimação; areia
4. I - Decanta ção/filtração. li -Centrifugação. 5.1
Decantação líquido-líquido.
5.2 B 5.3 Ebulição do solvente/destilação simples.
6. 6.1 3 - floculação; 4 - decantação; 5 - filtração, desinfeção. 2/3 -sulfato de alumínio; 2/4- cal; 2/5- cloro . 6.2 Ao cuidado do aluno.
rm'l Avha
10
~ Transformações dos materiais
42
1. Transformações físicas- A; C; F; H. 2. 2.1 a) B; C
óxido de chumbo
b) A
c) E
2.2 a) Colocando um fósforo incandescente no recipiente que contenha oxigénio ele reacende. b) Na presença de dióxido de carbono, a água de cal turva devido à formação de carbonato de cálcio. c) O sulfato de cobre anidro é branco. Na presença de água adquire a cor azul (hidratação).
Oxigénio e chumbo
c
Butano e oxigénio
Dióxido de carbono e água
D
C lo rato de potássio
Cloreto de potássio e oxigénio
E
Oxigénio
Ozono
A temperatura ambiente o magnésio é um sólido e o oxigénio, um gás. Ao reagirem formam uma nova substância com propriedades físicas e químicas diferentes.
+ oxigénio--.. óxido de magnésio + hidrogénio
4. 4 .1 Agua--.. oxigénio
4.2 É uma eletrólise, porque a decomposição da água ocorre por ação da eletricidade.
Produtos de reação: cloreto de prata e nitrato de sódio. 5.2 Nitrato de prata + cloreto de sódio--.. cloreto de prata + nitrato de sódio
Avha de- inte-5-ras-ão 44
Os materiais
1. Os materiais de apoio à aula devem ser colocados em local próprio a designar pelo professor e nunca no chão. O aluno deve vesti r a bata e apanhar o cabelo, se for o caso; sentar-se no banco que lhe foi indicado e iniciar a leitura do procedimento. Os frascos dos reagentes não devem ser abertos ao acaso, mas após a leitura do rótulo e a confirmação de que é a substância desejada. Os reagentes não podem ser inalados; o manuseamento de substâncias inflamáveis deve ser feito afastado das chamas. Após a utilização do reagente, o frasco deve ser tapado com a rolha correspondente e arrumado. No final do trabalho, o material de vidro é lavado e colocado na estufa para secar.
2. Inflamável: I - B; C; Corrosivo: III - A; Explosivo: IV- A; B; C. Tóxico: 11- A; 3. 1 - B; C; L 2- A; G 3- F; K 4- H; J 6- D; E; I
4. A; C; D; F 5. 5.1 Soluto- dicromato de potássio; solvente- água. 5 Cm (A) = = 0,025 g/ml 200 5.3 A solução mais corada é a que possui maior concentração mássica.
5.2
Cm (8)
=
7 200
= 0,035 g/ml
5
OO = 0,050 g/ml 1 Resposta: A solução C apresenta a cor laranja mais intensa, pois tem a concentração mássica mais elevada.
Cm (C)
=
5.4 Solução saturada.
62
li
5. 5.1 Reagentes: nitrato de prata e cloreto de sódio.
Ferro.
2.3 A temperatura de fusão é uma característica de cada substância pura.
5.
B
4.3 a) água; b) oxigénio e hidrogénio.
Separação magnética.
2.2 .2
Cloreto de potássio 11 Cloro e potássio
3 .2 Magnésio
1.2 Decantação líquido-líquido- separação das fases A e B. Ebulição do solvente- a água passa à fase gasosa e o sal permanece como resíduo.
2.2 2.2.1
A
2.4 A - O cloreto de potássio decompõe-se, por ação da eletricidade, originando cloro e potássio. B -O óxido de chumbo decompõe-se, por ação do calor, formando oxigénio e chumbo. C -O butano e o oxigénio reagem e formam dióxido de carbono e água.
3. 3.1
Separação de misturas em substâncias
Produtos
Reagentes
m
Cm= \/ ~ 0,035 =
5.5
~
m 1000
~ m = 1000 X 0,035
4. A energia contida nos alimentos é usada em todas as manifestações: aquelas a que associamos esforço físico (andar, correr, sa ltar .. .) e mesmo as que, aparentemente, parecem menos exigentes, como falar, cantar, pensar.
m = 35 g
Resposta: São necessários 35 g de dicromato de potássio.
5. a) A e 8.
6. Proposi ções falsas- 8; C; E
6. A- 5; 8- 6; C - 7; D- 1; E- 4; F- 2; G- 3.
8. 8.1 A densidade de uma substância obtém-se fazendo o quociente entre a massa da substância e o volume por ela ocupado. Como o volume é o mesmo o cubo que apresenta maior massa tem maior densidade.
8 < C < A. m 22,6
8.2 d = -
v
~ -
2
-
c
b)
7. Proposições verdadeiras- 8; D
7. 7.1 Aumenta. 7.2 Zero. A pedra está em repouso. 7.3 Diminui . 7.4 Aume nta.
= 11 3 g/cm 3
7. 5 A energia cinética aumenta.
'
É o chumbo.
9. As misturas têm um valor de densidade diferente das substâncias puras. A água tem uma densidade de 1,O g/cm 3 , mas a mistura de água e hidróxido de sódio tem um valor de densidade diferente.
10. A temperatura de solidificaçâo da mistura água e etilenoglicol é inferior a O °C, pelo que, mesmo quando a temperatura exterior atinge os O °C, a água com etilenoglicol mantém-se na fase líquida . 11. 11.1 e 11.2 Ao cuidado do aluno.
7.6 A energia cinética está associada ao movimento dos corpos e a energia potencial, à sua posição em relação a um referencial. Quando a posição ou a velocidade variam, estas duas formas de energia transformam-se uma na outra.
(iEJAc.-ha
11.4 Trata-se de uma substância pura, pois observam-se patamares (O oc e 100 °C) durante as mudanças de estado físico (fusão e evaporação).
11.5 A temperatura de fusão da mistura água e sal é inferior a O oe, pelo que mesmo que a temperatura ambiente desça a zero graus Celsius não se forma gelo na estrada.
12. Usando um íman poderia separa r os clipes, pois, sendo
1. O copo com água e gelo é um sistema aberto, podendo
No sistema representado pela garrafa de água gelada, com tampa, há transferência de energia, através das paredes da garrafa (fronteira), mas não há transferência de matéria. Constitui um sistema fechado . O sistema C está isolado termicamente, não permitindo nem a transferência de energia nem a transferência de matéria.
2. A -
sistema aberto; 8 -sistema fechado.
3. 3.1
A energia química contida na lenha quando esta arde é transformada em energia calorífica e em energia luminosa . A energia calorífica, ao ser transferida para a água contida na ca ldeira, produz va por de água, que origina o movimento das rodas, transformando-se em energia cinética.
em aço, apresentam propriedades magnéticas. Para separar os fragmentos de porcelana do açúcar poderia usar um passador de chá, ficando a porcelana retida no passador. Cromatografia .
3.2 É um sistema aberto, porque há transferência de
13.2 Os componentes da mistura são adsorvidos pelo papel de forma diferente e arrastados com distintas velocidades por um solvente apropriado, ficando, assim, separados.
13.3 A e 8 têm diferentes componentes, pois são arrastados com diferentes velocidades. As manchas que aparecem no cromatograma apresentam uma localização diferente.
AJ OlO
48
AENERGIA ~~
.
-
--
-- ---=--
Fontes e formas de energias
energia e de matéria (vapor de água) com o exterior. 3.3 Nas subidas, quando era necessária mais energia, era colocada mais lenha na fornalha, nas descida s, introduzia-se água na ca ldeira e abria-se uma válvula de pressão de vapor.
4. 4.1
1 MW = 1 OOOOOOW A central termoelétrica de Sines transfere 1 000 000 J de energia em cada segundo.
4.2 1 kW = 1000 W P = 5 000 kW ~ P = 5 000 000 W P = _I_
------.
Es
50
1. Fontes secundárias de energia, porque se obt êm a partir de fontes primárias de energia .
2. Manual página 173 . 3. A- Fonte: vento. Classificação: primária e renovável. 8 - Fonte: Sol. Classificação: primária e renovável. C - Fonte: urânio. Classificação: primária e não renovável. D- Fonte: biomassa. Classificação: primária e renovável. E- Fonte: petróleo. Classificação: primária e não renovável. F- Fonte: carvão. Classificação: primária e não renovável.
Ep
~ 5 000 000
= i_ 1 5 000 000 Es ----~-= 1 000 000 Ep
M
rml Ac.-ha 11
I!!!J
52
ocorrer a transferência de energia e a transferência de matéria para a vizinhança.
11.3 A temperatura da água mantém-se.
13. 13.1
12-
Transferências de energia
~
E = 5 000 000 J
5
Resposta: A central do Pego fornece cinco vezes mais energia do que a central de Sines.
4.3 Et = Eu + Ed Et = 1 000 000 J Eu = 0,40 X 1 000 000 ~ Eu = 400 000 J Ed = 1 000 000 - 400 000 ~ Ed = 600 000 J Resposta: A centra l de Sines dissipa 600 000 J em cada segundo de funcionamento.
S. Dados: Pd = 240 W a) Pt = Pu + Pd ~ Pu = 880 - 240 ~ Pu = 640 W Resposta: O motor tem uma potência útil de 640 W.
63
SOLUÇÕES
b) PI= 880W
3.3 a) Energia cinética transforma-se em energ ia potencial gravítica. b) Energia potencial gravítica tran sforma-se em energia cinética.
~
640 T] = - X 100 <=> T] = - - X 100 <=> T] = 72.7% ~ 880 Resposta: O rendimento do motor é de 72,7%.
4. E = P X M => E = (40 X 1) : 8 = 5 kWh
6. 6.1 O gás é a fonte de energia. 6.2 A energia química contida nos compostos que constituem o gás (butano, propano, metano), quando este é queimado, é transformada em calor, que é transferido primeiro para a cafeteira e depois para a água. A temperatura da água aumenta e esta transforma-se em vapor de água. Este sobe, atravessa o reservatório que contém o café, retira a cafeína e condensa na parte superior da cafeteira (C ). 6.3 Não, pois durante o processo é trocada energia, sob a forma de calor com a vizinhança.
7. A- O inox é melhor condutor térmico do que o vidro. B -A transferência de calor faz-se por convecção: o líquido mais quente torna-se menos denso e sobe. Entra em contacto com o líquido que se encontra a uma temperatura mais baixa e transfere parte da sua energia, sob a forma de calor. O líquido que está mais frio desce (mais denso) criando-se assim correntes de convecção que se mantêm até que a temperatura seja uniforme.
S. 5.1 A temperatura da resistência de aquecimento é superior à temperatura da água. A energia de vibração das partículas que constituem o elemento de aquecimento é, por isso, maior. Assim, o calor transfere-se dos corpos a temperaturas mais elevadas para os de menor temperatura, uma vez que estão em contacto. É o processo de condução. 5.2 A água que aquece por condução junto à resistência torna-se menos densa do que a água fria e inicia um percurso de subida, durante o qual arrefece, pois transfere energia para a água mai s fria, tornando-se, assim, mais densa e iniciando a descida. É o processo de convecção. 5.3 a) Ed = E1 - Eu<=> Ed = 100 - 90 = 1O J
Eu
b) TJ = - X 100%
Er
Tl = 90%
6. 6.1
Util; fornecida.
6.2 a) E = P X M => E = 2000 X 1 = 2000 J P = 2,0 Kw = 2000 W b) Sendo o rendimento 70%, a energia útil será 70% da energia fornecida e a energia dissipada corresponderá a 30% da energia fornecida. Assim: Ed = 0,30 X 2000 = 600 J
8. 8 .1 B 8.2 A- Condução: transferência de calor para o recipiente; convecção: tranferência de calor entre as partículas que constituem a massa líquida. C -Condução.
9. 9.1 Consultar a página 186 do manual. Figura B. 9.2 A alteração das condições do meio aquático, devido à descarga de água usada no arrefecimento do vapor produzido na central a uma temperatura mais elevada do que a do recurso natural. Para minimizar este efeito a água deverá ser descarregada num tanque de arrefecimento e só depois devolvida ao meio aquático. 9.3 Numa central termoelétrica, além da poluição térmica referida no texto, há que salientar o consumo de um recurso natural não renovável: o combustível que é usado para aquecer a caldeira onde é produzido o vapor. Na central hidroelétrica é aproveitada a energia potencial da água na queda, pelo que não há consumo de combustível. No entanto, para produzir energia é necessário um grande volume de água, pelo que são criadas lagoas nas quais a água se acumula para posterior utilização. Tal facto origina com frequência a submersão de aldeias e terras de cultivo.
7. 7.1 Fonte: tomada da rede elétrica; Recetor: aspirador. 7.2 O aspirador recebe energia elétrica que transforma em energia mecânica, sonora e térmica. 7.3 E = P X !J.t => E= 1200 X 600 = 720 000 J
M = 1O min = (1 O x 60) s = 600 s 7.4 B E1 = Eu+ Ed => 720 000 = Eu + 288 000 <=>
<=> Eu = 720 000 - 288 000 = 432 000 J 7.5 Tl =
Eu
T
f
X 100 => Tl =
43 200 72 000 X 100 = 60%
7.6 P = 1200W = 1,2kW
!J.t = 2 h E= p X M E= 1,2 X 2 = 2,4 kWh Custo = 2,4 x O, 11 = 0,26 € 8. 8.1
c
8.2 B
'Ac.-ha de- inte-5-ras-ão A energia
8.3 B
55
1. Verdadeiras: B e E.
9. 9.1 B 9.2 P = 1500 W = 1,5 kW E = P X !J.t => 0,375 = 1,5 X !J.t <=>
2. A- O petróleo bruto é uma fonte de energia não renovável. C - A bateria de um automóvel transforma energia química em energia elétrica. D - A radiação e o calor são dois processos de transferência de energia diferentes.
3. 3.1 Em C, pois o atleta encontra-se a uma maior altura do chão e a energia potencial gravítica é tanto maior quanto maior é a altura do corpo. 3.2 Em D, pois durante a queda a velocidade aumenta e a energia cinética é tanto maior quanto maior for a velocidade.
64
0,375
{=}
!J.t = - 1,-5- = 0,25 h
0,25 h = (0,25 x 60) min = 15 min
Componentes do projeto: Manual do aluno Saeer mais sobre Astronomia (oferta ao Caderno de atividades Dvromédia (inclui Realiaade Aumentada)
