O ciclo da água num saco
Descrição da atividade
Nesta atividade os alunos têm a oportunidade de realizar atividades práticas para relacionar os diferentes estados físicos da matéria e fazer a ligação destes estados ao ciclo da água. São ainda desafiados a resolver problemas sobre os números racionais não negativos, convocando aprendizagens nos domínios Números e Operações e Organização e Tratamento de Dados, analisando as estratégias e os resultados obtidos.
Gelo
Placa de aquecimento
Visualizador/câmara para projetar a partir do computador da sala de aula
Termómetro (radiação)
Tina de vidro com tampa de vidro
Sacos plásticos com fecho
Marcadores (preto e azul)
Copo de 100 mL
Preparar materiais necessários à realização da atividade
Perfil dos alunos
Aprendizagens essenciais
Guiões de atividade
Introdução da atividade
Começa-se por questionar os alunos sobre o estado do tempo no próprio dia e nos dias anteriores (sol/céu limpo, vento, chuva, neve, nevoeiro...).
Projeta-se o site do IPMA com a previsão meteorológica para Mangualde.
Questionam-se os alunos sobre as mudanças dos estados do tempo de modo a concluírem que estes variam ao longo do dia, ao longo do ano e de lugar para lugar.
De seguida, questionam-se os alunos sobre a relação entre temperatura e o estado da água na natureza. Formulam-se questões como:
Qual é o estado físico da água quando...
- abrimos a torneira da casa de banho para lavar as mãos?
- a deixamos no congelador durante algum tempo?
- quando é aquecida a uma temperatura elevada, por exemplo, para cozinhar?
Desenvolvimento da atividade
Realizam-se demonstrações com o apoio de um visualizador, de forma a ilustrar a relação entre os diferentes estados físicos da água com o ciclo da água.
Antes de cada passo da demonstração, pede-se aos alunos que prevejam o que vai acontecer, justificando a sua hipótese e, no final, que confirmem se a sua previsão estava correta.
Pede-se a um aluno para medir com o termómetro a temperatura do gelo numa tina de vidro. Inicia-se a fusão do gelo colocando a tina numa placa de aquecimento (mudança do estado físico de sólido para líquido), pedindo-se ao aluno para medir com o termómetro a temperatura da água já no estado líquido, depois de remover a tina da placa e aguardando alguns minutos.
Questionam-se os alunos acerca de exemplos na natureza onde se observa esta mudança de estado físico da água. Associa-se a solidificação à mudança contrária do estado físico de líquido para sólido.
Coloca-se novamente a tina com a água no estado líquido sobre a placa de aquecimento, iniciando-se a vaporização. Se esta mudança de estado for realizada lentamente e sem aquecimento direto chama-se evaporação, e de forma rápida, com aquecimento, ebulição.
Quando esta for visível a olho nu, pede-se ao aluno para medir com o termómetro a temperatura superficial da água. Refere-se que o sueco Anders Celsius no séc. XVIII utilizou as temperaturas de fusão e de ebulição da água para definir uma escala de temperatura, a chamada escala Celsius.
Propõe-se de seguida a observação da condensação do vapor de água em contacto com a tampa de vidro transparente colocada sobre a tina.
Esquematiza-se na projeção uma tabela com os estados físicos iniciais e finais e os conceitos apresentados, ilustrada com desenhos, questionando-se os alunos sobre as mudanças de estado físico da água a partir da interpretação de gráficos simples de aquecimento e arrefecimento de água.
De seguida, apresenta-se aos alunos um vídeo sobre o ciclo da água, explorando-se também o ciclo urbano da água.
Na projeção, associam-se os estados físicos e as mudanças de estado físico aos conceitos apresentados no ciclo da água – precipitação, evapotranspiração, degelo, etc.
Propõe-se, de seguida, a criação do “ciclo da água num saco”, como mostra a figura seguinte.
Quando a água vaporiza (evapora) o vapor de água sobe e condensa na parte superior do saco.
Propõe-se depois, em grupos de três ou quatro alunos, a resolução de problemas no guião do aluno, a partir da análise de uma grelha com os estados do tempo observados durante o último mês. A tabela de frequências é preenchida numa folha de cálculo, analisando-se graficamente as frequências absolutas de estados de tempo observadas.
Conclusão da atividade
No final da atividade, registam-se fotograficamente os “ciclos da água num saco” e corrige-se em grande grupo as tarefas do Guião do Aluno.
Aprendizagens essenciais
Evidence / Student action
- Distinguir as diferenças existentes entre sólidos, líquidos e gases. Identificar a existência de transformações reversíveis (condensação, evaporação, solidificação, dissolução e fusão).
- Resposta dos alunos ao questionamento oral do docente durante a realização de demonstrações sobre a relação entre os diferentes estados físicos da água.
- Reconhecer a fração como representação de uma relação partetodo e de quociente, sendo o todo uma unidade discreta, e explicar o significado do numerador e do denominador em contexto de resolução de problemas.
- Respostas dos alunos à questão 1 da parte C do Guião do Aluno.
- Organizar tabelas de frequência absolutas para organizar dados referentes a uma característica qualitativa discreta e indicar o respetivo título.
- Resposta dos alunos à questão 2 da parte C do Guião do Aluno.
Earth Science Communications Team. (2022). Climate Kids: What’s the water cycle?. NASA’s Jet Propulsion Laboratory & California Institute of Technology. Acedido em https://climatekids.nasa.gov/water-cycle/ a 6 de junho de 2022
EPAL. (2022). Ciclos da água. Acedido em https://www.epal.pt/EPAL/menu/epal/comunicação-ambiental/ciclo-da-água a 6 de junho de 2022
Libretexts. (2020). Heating curve for water. Acedido em 30 de junho de 2022 em https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_A_Molecular_Approach_(Tro)/11%3A_Liquids_Solids_and_Intermolecular_Forces/11.07%3A_Heating_Curve_for_Water
Thohari, A. (2017). Percobaan Sains: Siklus Air. Acedido em https://www.thoharianwarphd.com/2017/05/percobaan-sains-siklus-air.html em 24 de maio 2017
Questão-Problema: Qual é o efeito da temperatura no estado físico da água?
A professora vai agora, com a ajuda de um de vocês, variar a temperatura da água. Será que és capaz de prever o que vai acontecer ao estado físico da água em cada passo desta demonstração?
A. Demonstração - Mudanças de estado físico da água
Parte 1
- Mede-se a temperatura do gelo com o termómetro (radiação);
- Coloca-se o gelo dentro da tina de vidro;
- Coloca-se a tina na placa de aquecimento e aumenta-se a temperatura da placa até 10 ºC;
- Mede-se a temperatura final da água com o termómetro.
Regista, no ponto seguinte, o que julgas que acontecerá ao gelo se for colocado, durante algum tempo, a uma temperatura superior, por exemplo, a 10 ºC. E, depois disso, se se continuar a aumentar a temperatura até cerca de 40 ºC?
A) Prevejo que a água...
B) Após a demonstração verificamos que...
Parte 2
- Mede-se a temperatura da água com o termómetro;
- Coloca-se a tina na placa de aquecimento e aumenta-se a temperatura da placa até 100 ºC;
- Mede-se a temperatura final da água com o termómetro.
Parte 3
- Mede-se a temperatura da água com o termómetro;
- Coloca-se uma tampa de vidro na tina com água, envolvendo-a em gelo;
- Mede-se a temperatura final da água com o termómetro.
A) Prevejo que a água...
B) Após a demonstração verificamos que...
B. Vamos representar o ciclo da água no rio Dão!
Materiais:
- Saco de plástico com fecho
- Canetas permanentes de várias cores
- Água
- Copo de 100 mL
- Corante alimentar azul
- Etiquetas
- Fita cola
- Imagem do rio impressa
Procedimento:
- Recorta a imagem com a forma de um declive do rio Dão e coloca-a de um dos lados do saco com fita-cola;
- Desenha vários elementos do ciclo da água conforme o modelo apresentado de uma margem do rio Dão. Desenha uma pequena linha de referência para a altura da água;
- Prepara as etiquetas dando nomes aos vários processos envolvidos no ciclo da água (evaporação, solidificação, evapotranspiração, precipitação, condensação, escorrência superficial, infiltração, armazenamento);
- Num copo de 100 mL, adiciona corante alimentar azul à água;
- Transfere com cuidado a água do copo de 100 mL para o saco até à linha de referência;
- Cola as etiquetas nos locais corretos;
- Pendura o saco na janela usando fita cola.
C. Estados do tempo
Observa o seguinte calendário, que mostra os estados do tempo ao longo de um mês.
1.1 Preenche a tabela de frequência absoluta a partir dos dados apresentados no calendário anterior, com o auxílio da tabela seguinte.
1.2 Representa, em forma de fração, o número de dias de:
a) Céu limpo -
b) Céu pouco nublado -
c) Céu nublado -
d) Chuva -
1.3 Compara as frações obtidas nas alíneas b e c. O que podes concluir?
1.4 Compara as frações obtidas nas alíneas a e d. O que podes concluir?
2. Pinta nas quadriculas seguintes a frequência absoluta para cada um dos estados de tempo.
2.1 Com os dados anteriores, constrói um gráfico com a frequência absoluta de cada estado de tempo.
3. O senhor João é proprietário de uma pecuária e preocupa-se bastante com a proteção do ambiente. Ele utiliza responsavelmente a água da chuva. Num dos tanques de recolha da água da chuva caíram, no mês de janeiro, 5000 litros de água. Ele utilizou 1 décimo desse volume de água na limpeza da sua pocilga.
3.1 Quantos litros de água gastou na limpeza da pocilga?
3.2 Quantos litros de água ficaram no tanque?
3.3 Escreve a relação entre a quantidade de água que ficou no tanque e a quantidade de água que inicialmente existia no tanque. Escreve essa relação na forma de fração na forma mais “simples” (irredutível).
Anexo – Imagem do rio Dão para utilizar na experiência do saco de plástico
