Física e Química - A e "apoio" às aulas laboratoriais de Química - A

10º Ano de Escolaridade

(Notícias sobre a mãe de todas as ciências: a Física; notícias e imagens do telescópio Hubble)

Análise de dados (ajuste de um modelo linear).

Química - A

Física - A

Módulo inicial - Materiais: diversidade e constituição

0.1. Materiais

       Classificação de materiais: Ficha n.º 1

0.2. Soluções

       Alguns materiais de laboratório

       Concentração de soluções: Ficha n.º 1

       Processos físicos de separação dos componentes de uma mistura:    

Ficha n.º 1

Ficha n.º 2

Ficha n.º 3 (ex. resolvidos de Química na Web - http://quimica-na-web.planetaclix.pt)

0.3. Elementos químicos

       Átomos

       Iões positivos e negativos

       Tabela Periódica

Unidade 1 - Das estrelas ao átomo

1.1. Arquitectura do Universo

       Conversão de unidades ou outro conversor

       Potências de 10

       Sistema Solar

       Movimentos da Terra

       Radiação a, ß e g

(Atenção! O acesso às ligações seguintes poderá demorar alguns minutos)

       Escalas de temperatura

       Evolução do Universo (Atenção! Terás de clicar em "Power Point Presentation" e pode demorar alguns minutos)

1.2. Espectros, radiações e energia

       Espectro electromagnético

       Ensaios de chama (com vídeos)

                Cloreto de sódio: procedimento

                                           resultado

                outras substâncias

       Espectros contínuos e descontínuos

       Actividade experimental: Observação de espectros contínuos e descontínuos.

       Espectros de radiação

       Espectros atómicos

       Absorção

       Visualização dos Espectros de emissão e de absorção dos diversos elementos (muito interessante)

       Raios X: natureza, produção, difracção, espectros e aplicações

       Efeito fotoeléctrico  (fotos)

       Energia de Emissão e de Absorção de radiações

       Efeito de Compton

       Teoria dos fotões de Einstein

Site sobre Espalhamento e Refracção da Luz, Arco-íris, miragens, aurora, ...

1.3. Átomo de hidrogénio e estrutura atómica

       Modelos atómicos

       O átomo de Hidrogénio

       Modelo atómico de Bohr e átomo de H (java applet)

       Níveis de energia do átomo de hidrogénio

       Orbitais no átomo de Hidrogénio (act. interactiva) 

       Diagrama de energia e espectro do Hidrogénio atómico

       Átomos polielectrónicos

       Níveis de energia em átomos polielectrónicos

       Estado fundamental de um átomo

       Efeito fotoeléctrico

       Breve história dos modelos atómicos (até Bohr)

       TP, átomos, orbitais e Regra de Hund (interessante)

       Distribuições electrónicas (java applet)

       Orbitais e números quânticos (manual escolar)

       Configurações electrónicas  (m. esc. - P. E. Pauli e R. Hund)

1.4. Tabela Periódica - organização dos elementos químicos

       História da TP

        Descrição da actual TP

       Propriedades periódicas

       TP e propriedades dos elementos

       outro site de Propriedades periódicas

       

Unidade 2 - Na atmosfera da Terra: radiação, matéria e estrutura

2.1. Evolução da atmosfera - breve história

       A evolução da atmosfera

       Constituição actual da atmosfera

       Agentes de alteração da atmosfera actual e seus efeitos

       Ar

       O ciclo da água e o futuro

2.2. Atmosfera: temperatura, pressão e densidade em função da altitude

       A atmosfera terrestre (composição actual; densidade; camadas)

       Lei de Avogadro

       Molecularium (simulações)

 

2.3. Interacção radiação-matéria

 

 

2.4. O ozono na estratosfera

 

 

Nomenclatura dos alcanos e alguns dos seus derivados:

       Hidrocarbonetos

       Nomenclatura em Química Orgânica

(Outros assuntos:

       Q. Orgânica - índice

       Grupos funcionais

       Grupos funcionais - quadro resumo

       Grupos funcionais  álcoois

       Grupos funcionais – aldeídos e cetonas 

       Grupos funcionais  éteres

       Polímeros)

 

2.5. Moléculas na troposfera

       Ligação covalente em moléculas diatómicas

       Ligações em moléculas poliatómicas 

       Visualização de moléculas a 3D         

 

       Principais compostos inorgânicos    

 

Módulo inicial - Das fontes de energia ao utilizador

Energia. Fonte de energia. Energia cinética e potencial.

Energia. Potência. Rendimento

Circuitos eléctricos em série e em paralelo.

Intensidade da corrente eléctrica

Medição da intensidade da corrente eléctrica

Diferença de potencial (d.d.p.)

Efeito da radiação ionizante nos seres vivos:

Vantagens do uso da Radioactividade  

Sistemas de Energias Alternativas Portugal

 

Comentário à actividade laboratorial:

A.L. 0.1. Rendimento no aquecimento

 

Unidade 1 - Do Sol ao aquecimento

1.1. Energia - do Sol para a Terra

       Como usar a energia do Sol

1.1.1. Balanço energético da Terra

- Emissão e absorção de radiação. . 

- A Lei de Stefan-Boltzmann e o Deslocamento de Wien

- Radiação de um corpo negro

- Lei de Planck e Lei do deslocamento de Wien (http://www.netprof.pt/fisica_quimica/tabelas/leis.xls)

       - (Site sobre Espalhamento e Refracção da Luz, Arco-íris, miragens, aurora, ... http://universitario.net/maravatm/ )

       - Auroras boreais (fotos)

       - Curva de Planck, em Excel 

       - Guia Adobe sobre teoria da cor (em inglês). Tem espectros de radiação para diferentes fontes luminosas

- Sistema termodinâmico

- Equilíbrio térmico. Lei Zero da Termodinâmica

1.1.2. A radiação solar na produção da energia eléctrica - painel fotovoltaico.

1.2. A energia no aquecimento/arrefecimento de sistemas

- Mecanismos de transferência de calor: condução e convecção

- Materiais condutores e isoladores do calor. Condutividade térmica

- Colectores solares

- 1ª Lei da Termodinâmica

- Degradação da energia. 2ª Lei da Termodinâmica

- Rendimento

 

Comentários às actividades laboratoriais:

A.L. 1.1. Absorção e emissão de radiação

A.L. 1.2. Energia eléctrica fornecida por um painel fotovoltaico

A.L. 1.3. Capacidade térmica mássica

A.L. 1.4. Balanço energético num sistema termodinâmico

 

Unidade 2 - Energia em movimento

2.1. Transferências e transformações de energia em sistemas complexos - aproximação ao modelo da partícula material

- Transferências e transformações de energia em sistemas complexos (meios de transporte)

- Sistema mecânico. Modelo da partícula material (centro de massa)

- Validade da representação de um sistema pelo respectivo centro de massa

- Trabalho realizado por forças constantes que actuam num sistema em qualquer direcção

- A acção das forças dissipativas

 

2.2. A energia de sistemas em movimento de translação

- Teorema da energia cinética

- Trabalho realizado pelo peso

- Peso como força conservativa

- Energia potencial gravítica

- Conservação da energia mecânica

       - Conservação da energia numa queda livre (aluno; resolução)

- Acção das forças não conservativas

- Rendimento. Dissipação de energia

 

 

 

       - Qual é a magnitude da velocidade do carro? (aluno; resolução)

 

       História da electricidade e da energia

Página de Apoio aos professores que leccionam
o novo programa de Física e Química (10.º ano)

Início

O que é a LUZ? (texto teatralizado)

Simulações on-line: http://nautilus.fis.uc.pt/personal/antoniojm/applets_pagina/quantica.htm 

Protal Jovem / Química:  http://www.jovem.te.pt/servlets/Saber?P=Estudar&ID_Disciplina=3

 

 

COMENTÁRIOS ÀS ACTIVIDADES LABORATORIAIS (adaptados do livro do professor de "VER +", Plátano Editora)

A.L. 0.1. Rendimento no aquecimento

Na execução deste trabalho, os alunos deverão ter o cuidado de submergir completamente a resistência na água, por forma a que todo o calor seja transmitido directamente para esta e não parcialmente para o ar.

Poderá desprezar-se o calor absorvido pelo vidro, visto a massa do gobelé ser bastante inferior à massa da água e a capacidade térmica mássica do vidro ser muito pequena (cvidro = 0,84 J g -1 ºC-1); também o calor absorvido pelo termómetro é desprezado, pelas mesmas razões.

 

Questões:

 

    Será necessária a mesma energia para aquecer uma panela de água e um copo de água?

    Para produzir o mesmo aumento de temperatura, á necessário fornecer mais energia à maior massa de água (existente na panela) do que à menor (existente no copo).

 

    Uma panela e um copo, ambos cheios de água a ferver, encontram-se à mesma temperatura? E possuem a mesma energia interna?

    A energia interna depende da temperatura (que é a mesma, a 100º C, desde que à pressão de 1 atm), da substância (a mesma em ambas as amostras) e da quantidade de substância, que no caso da panela, por ser em maior quantidade, tem maior energia interna do que a água do copo.

 

Questão problema:

 

    Como podemos aumentar o rendimento no aquecimento, quando cozinhamos?

    Os alunos deverão referir que, uma vez que neste caso o aquecimento se faz do exterior para o interior do recipiente, é conveniente que este tenha uma boa condutividade térmica; deverá contudo estar tapado para evitar perdas de calor devido à evaporação da água. A chama ou placa eléctrica deve ter um diâmetro inferir ao do fundo do recipiente, pois assim se garante que praticamente toda a energia é transferida para este, minimizando as transferências para o ar.

(topo)

 

A.L. 1.1. Absorção e emissão de radiação

Os alunos deverão concluir que a superfície negra é a mais absorvente, dado que é com esta que se verifica o maior aumento de temperatura.

Os alunos deverão concluir que a superfície espelhada é a mais reflectora, logo seguida do branco, dado que é com aquela que se verifica o menor aumento de temperatura.

 

Questões problema:

 

    Porque é que as casas alentejanas são, tradicionalmente, caiadas de branco?

    Os alunos deverão concluir que as casas alentejanas são caiadas de branco, dado que a cal é barata e o branco é um excelente reflector. Outra alternativa seria espelhar as casas, o que não é muito estético nem muito económico...

 

    Porque é que a parte interna de uma garrafa-termo é espelhada?

    Os alunos deverão concluir que a garrafa termo é espelhada porque, sendo este tipo de superfície a melhor reflectora, será aquela que melhor impedirá a saída de energia do interior do termo sob a forma de radiação.

 

(topo)

 

A.L. 1.2. Energia eléctrica fornecida por um painel fotovoltaico

Os alunos deverão concluir que existe um valor para as resistências externas ao painel, para o qual o rendimento é máximo. Os alunos deverão ter a noção de que poderão associar resistências em paralelo para optimizar o funcionamento de um sistema de painéis fotovoltaicos.

 

Questão problema:

 

    Pretende-se instalar painéis solares fotovoltaicos de modo a produzir a energia eléctrica necessária ao funcionamento de um conjunto de electrodomésticos. Como proceder para que o rendimento seja máximo?

    Os alunos deverão responder que a montagem deverá ser optimizada por forma a que a resistência exterior ao sistema de painéis seja a resistência de máximo rendimento do conjunto de painés.

(topo)

 

A.L. 1.3. Capacidade térmica mássica

 

Questões problema:

 

    Porque é que no Verão a areia fica escaldante e a água do mar não?

    Os alunos deverão concluir que, sendo a capacidade térmica da água muito maior do que a da areia, a mesma quantidade de energia transferida provoca um menor aquecimento da água do que aquele que se verifica na areia.

 

    Porque é que os climas marítimos são mais amenos que os continentais?

    Os alunos deverão concluir que os climas marítimos são mais amenos do que os continentais porque, devido à sua enorme capacidade térmica mássica, a água é capaz de armazenar grandes quantidades de energia ao longo do dia, que aquando do arrefecimento nocturno, pode libertar, aquecendo o ar das vizinhanças; como o ar tem uma capacidade térmica mássica muito baixa, um pequeno abaixamento de temperatura da água liberta energia suficiente para o aquecimento de uma grande massa de ar, pelo que as regiões costeiras não apresentam grandes amplitudes térmicas.

(topo)

 

A.L. 1.4. Balanço energético num sistema termodinâmico

Os alunos é que constróem o seu próprio protocolo.

Para calcular o valor do calor latente de fusão do gelo, utilizando o valor da capacidade térmica mássica, o aluno deve compreender que a diferença das temperaturas finais dos dois ensaios se devem à energia que foi necessária para fundir o gelo. Poderá quantificar essa energia e, como sabe a massa de gelo usada no primeiro ensaio, poderá quantificar também o calor latente de fusão. Ao comparar criticamente com os valores da literatura, deverá compreender que também existe transferência de energia do vidro do gobelé para a água.

 

(topo)