segunda-feira, 27 de abril de 2020

Solubilidade e Calor específico da água

Habilidade: Reconhecer como a solubilidade e o calor específico da água possibilitam a vida no planeta.

Solubilidade
Solubilidade é a propriedade física das substâncias de se dissolverem, ou não, em um determinado líquido.  

Denomina-se soluto, os compostos químicos que se dissolvem em outra substância. O solvente é a substância na qual o soluto será dissolvido para formação de um novo produto.  

A dissolução química é o processo de dispersão do soluto em um solvente, dando a origem a uma solução ou mistura homogênea.  

Os solutos podem ser classificados em:  
Solúvel: são os solutos que se dissolvem no solvente. 
Pouco solúvel: são os solutos que apresentam dificuldade de se dissolver no solvente. 
Insolúvel: são os solutos que não se dissolvem no solvente. 

Um princípio comum em solubilidade é: “semelhante dissolve semelhante”. Isso quer dizer que um soluto polar tende a se dissolver em um solvente polar. O mesmo é verdadeiro para substâncias apolares.  

Veja alguns exemplos:  
Os hidrocarbonetos, apolares, apresentam pouca solubilidade em água, que é polar. 
O álcool (polar) é solúvel em água, mas não é solúvel em gasolina (apolar). 
A solubilidade dos sais é diferenciadaEles podem ser classificados em: sal solúvel e sal praticamente insolúvel.

Calor específico da água
O calor específico é a quantidade de calor que deve ser fornecida para que 1 g de substância tenha a sua temperatura elevada em 1°C. Cada substância possui um determinado valor de calor específico, que é geralmente expresso em cal/g.°C.  

Quanto maior for o calor específico de uma substância, maior será a quantidade de calor que deverá ser fornecida ou retirada dela para que ocorram variações de temperatura. A água, quando comparada com várias outras substâncias, possui o maior calor específico, que corresponde a 1 cal/g.ºC  

Comparando valores de calor específico     
A tabela ao lado traz o valor do calor específico de algumas substâncias de nosso cotidiano.    

Ao visitar a praia, percebemos que, durante o dia, a temperatura da água é inferior à temperatura da areia. 

A partir da tabela, podemos reparar que o calor específico da areia é bem menor que o da água, logo, a quantidade de energia necessária para aquecer a areia é menor e, por isso, seu aquecimento ocorre mais rápido. 

Durante a noite, a areia também perde energia mais facilmente que a água, esfriando-se mais rapidamente. 

Podemos ainda citar como exemplo o ato de colocar café quente em um copo de alumínio. Percebemos que rapidamente o alumínio aquece-se, chegando à mesma temperatura do café. Isso ocorre porque o calor específico do alumínio é pequeno.

Questões
(UFRGS-RS) Um determinado sal apresenta solubilidade em água igual a 135g/L, a 25°C. Dissolvendo-se, completamente, 150 g desse sal em um litro de água, a 40°C, e resfriando-se lentamente o sistema até 25°C, obtém-se um sistema homogêneo cuja solução será:  
a) diluída. 
b) concentrada. 
c) insaturada. 
d) saturada. 
e) supersaturada.

(Mackenzie-SP) Um exemplo típico de solução supersaturada é:   
a) água mineral. 
b) soro caseiro. 
c) refrigerante em recipiente fechado. 
d) álcool 46° GL. 
e) vinagre.

(PUC-RJ) Observe a figura abaixo, que representa a solubilidade, em g por 100 g de H2O, de 3 sais inorgânicos numa determinada faixa de temperatura:  
Assinale a afirmação correta: 
a) A solubilidade dos 3 sais aumenta com a temperatura. 
b) O aumento de temperatura favorece a solubilização do Li2SO4
c) A solubilidade do KI é maior que as solubilidades dos demais sais, na faixa de temperatura representada. 
d) A solubilidade do NaCl varia com a temperatura. 
e) A solubilidade de 2 sais diminui com a temperatura.

Ao visitar a praia durante um belo dia de sol, perceberemos que a areia estará bem quente, enquanto a água estará fria. Marque a alternativa que explica corretamente o motivo da diferença de temperatura entre as duas substâncias.  
a) O calor específico da água é muito menor que o da areia, por isso ela não se esquenta facilmente.  
b) O calor específico da areia é menor que o da água, por isso ela sofre variações de temperatura com maior facilidade.  
c) A quantidade de água é infinitamente superior à quantidade de areia, por isso a água nunca se esquentará.  
d) Por ser um líquido e apresentar maior proximidade das moléculas, a água sempre apresentará maior dificuldade para elevar sua temperatura.  
e) Todas as explicações acima estão incorretas.

Ao colocar bebidas quentes em copos de alumínio, qualquer pessoa sentirá desconforto em segurar o copo e beber o líquido. Isso ocorre porque:  
a) por mais que seja um isolante térmico, o alumínio possui baixo calor específico e facilmente sofre variações de temperatura.  
b) o alumínio possui alto calor específico e facilmente sofre variações de temperatura.  
c) o alumínio é um ótimo condutor térmico de baixo calor específico.  
d) o alumínio possui baixo calor específico e, por isso, facilmente sofre variações de temperaturas.  
e) o alumínio, tipo de material ferromagnético, possui baixo calor específico e, por isso, facilmente sofre variações de temperaturas.

Fonte:

Matérias-primas e Processos Industriais

Habilidade: Identificar matérias-primas empregadas e produtos obtidos em diferentes processos industriais.    

Matérias-primas
As matérias-primas são recursos naturais, materiais ou substâncias que são utilizados para produzir uma determinada mercadoria.

Trata-se da base sobre a qual nós fabricamos um determinado produto, de forma que tudo o que consumimos provém de uma ou mais matérias-primas, exceto aquelas que são consumidas diretamente.    

As matérias-primas podem ser naturais ou transformadas. As naturais são aquelas que são utilizadas diretamente, ou seja, não passaram por nenhum processo industrial ou artesanal antes de serem empregadas na fabricação de um produto ou até antes de ser consumida.     

Já as matérias-primas transformadas resultam de algum tipo de intervenção, construção ou modificação. Por exemplo: o tecido é a matéria-prima transformada utilizada para a fabricação de roupas, 

enquanto o algodão é uma matéria-prima natural, pois é encontrado diretamente na natureza ou nas lavouras.  Outra classificação das matérias-primas refere-se à suas origens, existindo a matéria-prima vegetal, a mineral e a animal.    

A matéria-prima vegetal advém das árvores e da flora como um todo, e a mais conhecida é a madeira. Além disso, frutos e vegetais diversos também são encaixados nessa tipificação, pois, a partir deles, podem ser fabricados os mais variados produtos. Boa parte da disponibilidade desses recursos advém do cultivo e, principalmente, da preservação dos meios naturais.     

A matéria-prima mineral é extraída do subsolo e composta por recursos naturais não renováveis, ou seja, que se esgotarão caso a sua exploração continue acontecendo. Dentre os exemplos, podemos citar a bauxita (utilizada para produzir o alumínio), o ouro, o cobre, o zinco, o amianto e incontáveis outros tipos. 

Já a matéria-prima animal advém da caça, da pesca e também da pecuária. O cultivo de animais ocorre para a comercialização de carne, leite, peles e até para o transporte, tal como no caso dos equinos.  

Processos Industriais
Os processos industriais, por conseguinte, são atividades que são levadas a cabo para transformar matérias-primas e convertê-las em diferentes classes de produtos. Através de um processo industrial, pode-se alterar as diversas características da matéria-prima, como o seu tamanho, a sua forma ou a sua cor.        

A produção de papel, por exemplo, contempla o desenvolvimento de um processo industrial que se inicia quando se talha uma árvore e se leva a madeira até uma fábrica de celulose. Lá, descasca-se e tira-se a cortiça para depois ser processado e obter pasta de celulose. 

A aplicação de peróxido, dióxido de cloro, soda cáustica e outras substâncias permite branquear a pasta, que depois se submete a uma etapa de secagem e prensagem. Deste modo, podemos ver que este processo industrial começa numa floresta com uma árvore e acaba com a criação das folhas de papel.  

Outro processo industrial acontece com o leite. Após ordenhar o animal, o leite obtido é submetido a uma série de processos (homogeneização, esterilização, pasteurização, etc.) para que possa ser embalado e comercializado.

Fonte:
https://conceito.de/processo-industrial

Questões
(UFPR)  
Sobre os tipos de indústrias, leia as proposições a seguir e marque (F) para as alternativas falsas e (V) para as alternativas verdadeiras.  
a) A indústria tradicional é pouco automatizada  e emprega muita mão de obra em relação ao valor da produção.  
b) A indústria pesada consome grandes quantidades de matéria-prima e de energia, como siderurgia.  
c) A indústria de base cria condições necessárias a outras fabricações, como a indústria de máquinas e ferramentas.  
d) A indústria de bens duráveis produz bens que servirão de matéria-prima para outras indústrias, como a química pesada.  
e) A indústria de acabamento tem como matéria-prima bens industrializados, como a de produtos farmacêuticos.

ENEM 2010  
A evolução do processo de transformação de matérias-primas em produtos acabados ocorreu em três estágios: artesanato, manufatura e maquinofatura.  Um desses estágios foi o artesanato, em que se  
a) trabalhava conforme o ritmo das máquinas e de maneira padronizada.  
b) trabalhava geralmente sem o uso de máquinas e de modo diferente do modelo de produção em série.  
c) empregavam fontes de energia abundantes para o funcionamento das máquinas. 
d) realizava parte da produção por cada operário, com uso de máquinas e trabalho assalariado.  
e) faziam interferência do processo produtivo por técnicos e gerentes com vistas a determinar o ritmo de produção.

Fonte:
https://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-geografia/exercicios-sobre-tipos-industrias.htm#resp-3
http://educacao.globo.com/provas/enem-2010/questoes/11.html

sábado, 25 de abril de 2020

Currículo de Química - 1º Bimestre - Conteúdos e Habilidades

Conteúdos específicos
1º Ano - 1º Bimestre
Temas / Conteúdos
Transformação química na natureza e no sistema produtivo 
Transformações químicas no dia a dia 
Evidências; tempo envolvido; energia envolvida; revertibilidade 
- Descrição das transformações em diferentes linguagens e representações 
- Diferentes intervalos de tempo para a ocorrência das transformações 
- Reações endotérmicas e exotérmicas 
- Transformações que ocorrem na natureza e em diferentes sistemas produtivos 
- Transformações que podem ser revertidas 
Alguns materiais usados no dia a dia 
Caracterização de reagentes e produtos das transformações em termos de suas propriedades; separação e identificação das substâncias 
- Propriedade das substâncias, como temperatura de fusão e de ebulição, densidade, solubilidade 
- Separação de substâncias por filtração, flotação, destilação, sublimação, recristalização 
- Métodos de separação no sistema produtivo

Habilidades do Currículo do Estado de São Paulo
- Identificar matérias-primas empregadas e produtos obtidos em diferentes processos industriais 
- Identificar a formação de novas substâncias a partir das evidências macroscópicas (mudanças de cor, desprendimento de gás, mudanças de temperatura, formação de precipitado, emissão de luz etc.) 
- Reconhecer a ocorrência de transformações químicas no dia a dia e no sistema produtivo
- Identificar formas de energia envolvidas nas transformações químicas 
- Descrever as transformações químicas em linguagem discursiva 
- Reconhecer o estado físico dos materiais a partir de suas temperaturas de fusão e de ebulição 
- Classificar fenômenos que resultem em formação de novas substâncias como transformações químicas 
- Comparar o tempo necessário para que transformações químicas ocorram (rapidez) 
- Classificar transformações químicas como fenômenos endotérmicos e exotérmicos 
- Classificar transformações químicas como revertíveis ou não revertíveis 
- Realizar cálculos e estimativas e interpretar dados de solubilidade, densidade, temperatura de fusão e de ebulição para identificar e diferenciar substâncias em misturas 
- Avaliar aspectos gerais que influenciam nos custos (ambiental e econômico) da produção de diferentes materiais 
- Avaliar e escolher métodos de separação de substâncias (filtração, destilação, decantação etc.) com base nas propriedades dos materiais

2º Ano - 1º Bimestre
Temas / Conteúdos
Materiais e suas propriedades 
Água e seu consumo pela sociedade 
Propriedades da água para consumo humano 
Água pura e água potável; dissolução de materiais em água e mudança de propriedades; concentração de soluções 
- Concentração de soluções em massa e em quantidade de matéria (g.L–1, mol.L–1, ppm, % em massa) 
- Alguns parâmetros de qualidade da água–concentração de materiais dissolvidos 
Relações quantitativas envolvidas nas transformações químicas em soluções 
Relações estequiométricas; solubilidade de gases em água; potabilidade da água para consumo humano 
- Relações quantitativas de massa e de quantidade de matéria (mol) nas transformações químicas em solução, de acordo com suas concentrações 
- Determinação da quantidade de oxigênio dissolvido nas águas (Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO) 
- Uso e preservação da água no mundo 
- Fontes causadoras da poluição da água 
- Tratamento de água por filtração, flotação, cloração e correção de pH

Habilidades do Currículo do Estado de São Paulo
- Reconhecer como a solubilidade e o calor específico da água possibilitam a vida no planeta 
- Reconhecer as unidades de concentração expressas em g/L, % em massa, em volume e em mol/L 
- Preparar soluções a partir de informações de massas, quantidade de matéria e volumes e a partir de outras soluções mais concentradas 
- Refletir sobre o significado do senso comum de água “pura” e água potável 
- Interpretar dados apresentados em gráficos e tabelas relativos ao critério brasileiro de potabilidade da água
- Interpretar dados relativos à solubilidade e aplicá-los em situações do cotidiano 
- Expressar e inter-relacionar as composições de soluções (em g.L–1 e mol.L –1 , ppm e % em massa) 
- Avaliar a qualidade de diferentes águas por meio da aplicação do conceito de concentração (g.L–1 e mol.L–1) 
- Identificar e explicar os procedimentos envolvidos no tratamento da água 
- Definir Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) 
- Interpretar dados de DBO para entender a importância do oxigênio dissolvido no meio aquático 
- Aplicar o conceito de DBO para entender problemas ambientais 
- Aplicar conceitos de separação de misturas, de solubilidade e de transformação química para compreender os processos envolvidos no tratamento da água para consumo humano 
- Realizar cálculos envolvendo concentrações de soluções e de DBO e aplicá-los para reconhecer problemas relacionados à qualidade da água para consumo 
- Avaliar a necessidade do uso consciente da água, interpretando informações sobre o seu tratamento e consumo

3º Ano - 1º Bimestre
Temas / Conteúdos
Atmosfera como fonte de materiais para uso humano 
Extração de materiais úteis da atmosfera; produção da amônia e estudos sobre a rapidez e a extensão das transformações químicas; compreensão da extensão das transformações químicas; o nitrogênio como matéria-prima para produzir alguns materiais 
- Liquefação e destilação fracionada do ar para obtenção de matérias-primas (oxigênio, nitrogênio e gases nobres) 
- Variáveis que podem interferir na rapidez das transformações (concentração, temperatura, pressão, estado de agregação e catalisador) 
- Modelos explicativos da velocidade das transformações químicas 
- Estado de equilíbrio químico – coexistência de reagentes e produtos em certas transformações químicas 
- Processos químicos em sistemas naturais e produtivos que utilizam nitrogênio – avaliação de produção, consumo e utilização social

Habilidades do Currículo do Estado de São Paulo
- Reconhecer o ar atmosférico como formado por uma mistura de gases 
- Optar pelo processo de destilação fracionada para separar substâncias com temperaturas de ebulição próximas 
- Reconhecer que existem transformações químicas que não se completam, atingindo um estado chamado de equilíbrio químico, em que reagentes e produtos coexistem 
- Reconhecer e explicar como funcionam as variáveis (estado de agregação, temperatura, pressão, concentração e catalisador) que podem modificar a velocidade (rapidez) de uma transformação química 
- Reconhecer a orientação e a energia de colisão como fatores determinantes para que ocorra uma colisão efetiva 
- Reconhecer que transformações químicas podem ocorrer em mais de uma etapa e identificar a etapa lenta de uma transformação química como a determinante da velocidade com que ela ocorre
- Identificar transformações químicas que entraram em equilíbrio químico pela comparação entre dados tabelados referentes ao rendimento real e o estequiometricamente previsto dessas transformações 
- Relacionar a energia de ativação da etapa lenta da transformação química com a velocidade com que ela ocorre 
- Aplicar os conhecimentos referentes às influências da pressão e da temperatura na rapidez e na extensão de transformações químicas de equilíbrio para escolher condições reacionais mais adequadas 
- Fazer previsões qualitativas sobre como composições de variáveis podem afetar as velocidades de transformações químicas, usando modelos explicativos 

Fonte: