ÁREA: Ensino de Química
TÍTULO: CONSTRUÇÃO DE UM INSTRUMENTO UTILIZANDO MATERIAIS ALTERNATIVOS PARA AUXILIAR NO ESTUDO DOS GASES – TRANSFORMAÇÃO ISOCÓRICA
AUTORES: LIMA, J. B. (UFMA) ; MATOS, A. A. (UFMA)
RESUMO: O presente trabalho consiste em construir um instrumento utilizando materiais alternativos para a verificação da pressão de um gás em função da temperatura e também tem como objetivo despertar no aluno o interesse pelo conteúdo estudo dos gases, tão presente em nosso cotidiano. Os resultados obtidos foram satisfatórios e estão demonstrados através de gráficos e tabelas. O ensino da química de forma experimental no conteúdo estudos dos gases permitiu o pensamento conceitual, o conhecimento de grandezas químicas e físicas, de características dos gases, bem como desenvolveu no aluno o raciocínio lógico.
PALAVRAS CHAVES: gases, experimentos de química, materiais alternativos.
INTRODUÇÃO: O conhecimento dos gases e de suas propriedades é de grande importância na Química, uma vez que os gases estão sempre presentes em nosso dia-a-dia. Os gases apresentam muitas características quando comparados as substâncias do estado sólido e líquido, tais como: grande expansibilidade, menor densidade, grande difusibilidade, etc.
Quando estudamos um gás devemos considerar as seguintes grandezas fundamentais: a massa, o volume, a pressão e a temperatura. As influências da pressão e da temperatura são tão grandes que não faz sentido mencionarmos o volume de um gás sem fornecer também sua pressão e temperatura.
No SI, a unidade de pressão é o Pascal (Pa), definido como a pressão exercida por uma força de 1N uniformemente distribuída sobre uma superfície plana de 1m2 de área, sendo essa superfície perpendicular a direção da força. A pressão dos gases também pode ser medida em atmosfera (atm) ou em milímetro de mercúrio (mmHg). 1 atm = 760 mmHg = 101325 Pa
A Lei de Gay-Lussac ou das transformações isocóricas (do grego igual volume) é a transformação gasosa na qual o volume é constante. Nesse tipo de transformação, a relação entre a pressão e a temperatura é dada pela lei proposta por Gay-Lussac em 1802. “Quando uma massa fixa de um gás sofre transformação isocórica, a pressão do gás será diretamente proporcional à temperatura do sistema”. Matematicamente, temos: P=kT
O experimento mencionado foi realizado em uma turma de 35 alunos da 2ª etapa da Educação de Jovens e Adultos – EJA, do Centro de Ensino Estado da Guanabara, no município de São José de Ribamar – MA.
O objetivo do trabalho é o de construir um instrumento que possibilite relacionar a teoria à prática nas aulas de Química e abordar conteúdos presentes nos livros através da experimentação em sala de aula.
MATERIAL E MÉTODOS: • Materiais: frasco de vidro pequeno ou uma garrafa de vidro, caixa ou copo de isopor, retificador ou transformador, 220-12 V, fio elétrico, tomada elétrica, dimmer (controlador de luminosidade de lâmpadas), resistência elétrica, garra jacaré, mangueira de soro, papel milimetrado, suporte de madeira ou isopor, fixador de fios elétricos, termômetro, seringa;
• Reagente: anilina (corante).
Procedimento experimental:
Construção e utilização do instrumento (figura 1)
1. Cortar uma folha de isopor ou madeira nas dimensões de 15x50cm2 e 15x30cm2. A folha de menor dimensão servirá de base. Colar o suporte na base ou pregar se utilizar madeira de modo que as folhas ou tábuas fiquem na forma de um T;
2. Inverter o conjunto e colar uma ou duas folhas de papel milimetrado na parte maior (escala do instrumento);
3. Fixar um tubo de mangueira de soro no suporte de modo que este fique na forma de um U e na parte da mangueira que passar do suporte adaptar uma rolha de borracha contendo um termômetro;
5. Preparar uma solução de anilina (corante) e transferir cuidadosamente para a mangueira de soro utilizando uma seringa;
4. Fazer as conexões do dimmer com o retificador ou transformador e na saída deste ligar uma resistência elétrica;
6. Colocar a resistência elétrica dentro do frasco ou garrafa de vidro e em seguida fechar com a rolha conectada a mangueira de soro e termômetro;
7. Ligar o dimmer na rede elétrica para que haja uma variação muito lenta e contínua da temperatura;
8. Observar a variação da pressão com a temperatura e anotar em pequenos intervalos de tempo os valores de temperatura e pressão (diferença na altura entre os níveis da coluna de água em centímetros ou milímetros);
9. Construir um gráfico de pressão x temperatura e analisar o comportamento do gás.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Com o experimento, os alunos puderam observar o aumento da pressão com a temperatura, figuras 1 e 2.
Como o volume do recipiente foi constante e houve uma dependência linear entre a pressão e temperatura, foi comprovada experimentalmente a lei de Gay-Lussac ou lei das transformações isocóricas.
Com os resultados experimentais foi possível a construção de um gráfico hxT que apresentou uma dependência linear nesse intervalo de temperatura, figura 3, onde h representa a altura da coluna de água que é proporcional a pressão exercida pelo gás (tabela I).
Com a realização do experimento tornou-se mais fácil a compreensão do conteúdo ministrado, ou seja, o aluno compreendeu de forma integrada e significativa as transformações ocorridas e proporcionou também a interdisciplinaridade com a matemática, uma vez que possibilitou a construção de gráfico.
Tabela I - Resultados obtidos experimentalmente.
T(oC)...h(cm)
..28.....-23,0
..32.....-10,9
..36........0,0
..40........9,7
..44......21,8
Observações:
1. O valor negativo de h significa que a altura da coluna de água naquele lado do manômetro é menor que a do outro lado, ver figura 1.
2. Caso não queira utilizar o aquecimento elétrico, este experimento pode ser realizado utilizando gelo para reduzir a temperatura, figura 2.
CONCLUSÕES: A atividade experimental tornou-se importante para o ensino do conteúdo estudo dos gases, pois foi possível a construção de um instrumento utilizando materiais alternativos de baixo custo e de fácil manuseio possibilitando a observação e a comprovação da lei de Gay-Lussac. O experimento despertou o interesse dos alunos e possibilitou melhor a compreensão dos conteúdos trabalhados.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: FELTRE, R. Química: Química geral, vol.1, 5ª ed., Editora Moderna, São Paulo, 2000.
LIMA, J. B. Experimentos de Química utilizando materiais alternativos com aplicação no ensino médio. Monografia de Conclusão de Curso. UFMA. São Luís, 2004.
