Actividades laboratoriais

Andreia Costa

ATIVIDADES LABORATORIAIS

2013

Aspectos importantesAndreia Costa

10ºAno

Exatidão e Precisão

A EXATIDÃO indica a proximidade entre os valores medidos e o valor real. Está associada à ocorrência de erros sistemáticos – podem resultar do instrumento usado, de erros do observador, do método usado, do ambiente,… Dão-se sempre no mesmo sentido e podem ser corrigidos.

A PRECISÃO traduz a proximidade entre os valores medidos. Se tivermos várias medidas, há uma grande precisão quando a dispersão dos valores é pequena. Está associada à ocorrência de erros aleatórios- são provocados por causas acidentais, ora por excesso, ora por defeito provocando dispersão dos resultados da medida.

AL 1.2 – Análise Elementar por Via Seca

Quando uma amostra é aquecida, os seus átomos podem ser excitados, ocorrendo então uma absorção de energia. Mas os átomos sofrem depois uma desexcitação com a consequente libertação de energia. Que pode ser poe emissão de luz. A luz emitida tem uma energia dependente da diferença energética entre os níveis eletrónicos final e inicial. Átomos de elementos diferentes possuem níveis de energia distintos para os eletrões. Assim, as respetivas transições eletrónicas são diferentes, pelo que as cores da luz emitida são características de cada elemento. É, assim, possível conhecer a composição química de um material analisando a luz por ele emitida.

Vantagens do teste de chama:

- Requer uma amostra reduzida;

- Envolve equipamento simples e barato.

Materiais importantes: Bico de Bunsen

Para a chama ser mais quente abre-se o orifício presente no bico de Bunsen para que se dê a entrada de maiores quantidades de O2 e assim, a combustão é mais extensa.

A zona mais quente é na zona branca/transparente da chama.

Problema: se existirem vários elementos dificulta a identificação, porque ocorre sobreposição de cores. Só permite identificar um número reduzido de elementos.

As cores observadas nos fogos-de-artifício resultam da emissão de radiação visíveis por átomos, ou iões, energeticamente excitados. A energia libertada, sob a forma de calor, na combustão da pólvora do foguete produz a excitação dos átomos, ou iões, presentes. O excesso de energia adquirido pelos átomos ou iões vai ser emitido sob a forma de luz de

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diferentes cores. Como as substâncias usadas nos foguetes diferem apenas no catião, as cores que se irão observar resultam da emissão de luz pelos iões metálicos excitados.

Os ensaios de chama baseiam-se no facto de, quando os sais são sujeitos a elevadas temperaturas, os catiões metálicos que os constituem passarem a estados excitados, emitindo posteriormente radiações de cores características, sob a forma de uma chama colorida.

AL 1.3 – Identificação de substâncias e avaliação da sua pureza

Identificar a substância através da determinação da sua massa volúmica, ponto de fusão e ponto de ebulição e comparação destes com os valores tabelados.

Determinação da massa volúmica de um líquido por areometria (com densímetro)

Diferenças entre o valor medido e o tabelado podem se dever a diferença de temperaturas, ao facto da substancia não estar completamente pura e a ocorrência de possíveis

erros experimentais.

Determinação da densidade relativa de um líquido por picnometria

d= ρlíquido/ρágua d= mlíquido/mágua

A presença de bolhas de ar no picnómetro induz erros sistemáticos.

Determinação da densidade relativa de um sólido por picnometria

d= mA(mB-mC)

Massas determinadas DIRECTAMENTE (balança), densidade relativa INDIRECTAMENTE (cálculos).

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Identificação do metal de uma peça

Sem utilizar picnómetro podemos determinar a densidade de um sólido através da medição em primeiro lugar da massa dos objetos na balança digital e do seu volume numa proveta, através da diferença entra a proveta com água e a proveta com a mesma quantidade de água e o objeto dentro dela.

Identificação do ponto de ebulição de um líquido

Para determinar a temperatura de ebulição pelo método tradicional é necessário aquecer o líquido até que entre em ebulição e medir a temperatura do vapor.

Para evitar o SOBREAQUECIMENTO devem adicionar-se pequenos de porcelana ou esferas de vidro que sirvam de núcleos de ebulição.

As temperaturas de fusão e ebulição dependem apenas da substância e da pressão a que ocorre a mudança de fase.

Identificação do ponto de fusão de um sólido

Para determinar a temperatura de fusão pelo método tradicional é necessário aquecer o sólido até que entre em fusão, medindo a temperatura.

Al 2.1 – Soluções e colóides

Para preparar soluções são necessários recipientes que possam medir volumes apreciáveis com elevado grau de precisão. Esses recipientes são os chamados balões volumétricos ou balões de diluição que têm uma marca (traço) no colo (parte mais estreita) pela qual se acerta o volume.

C=n/v

Para certar corretamente o menisco pela marca utiliza-se um conta-gotas. A base do menisco deverá coincidir com o traço. Se for acrescentada uma gota a mais, a solução está irremediavelmente estragada, porque, na prática, é impossível retirar o excesso de solvente sem retirar também uma parte de soluto!

F= v(solução diluída)/v(solução-mãe) = c(solução mãe)/c(solução diluída)

Fabrico de acendalhas

O etanol é muito inflamável, como tal deve-se manter afastado de fontes de ignição e ser manuseado com cuidado.

Andreia Costa


Meio disperso-sólido/Meio dispersante- líquido

A mistura preparada forma um gel o que facilita a combustão e prolonga-a pois o gel retém o etanol evitando que este se evapore.

Uma possível forma de aumentar o tempo de combustão da acendalha obtida seria acrescentar maior quantidade de etanol.

Preparação de soluções de ácidos

A preparação de soluções de ácidos faz-se por diluição de ácidos concentrados. Os ácidos concentrados são corrosivos, provocando queimaduras graves. Por isso, quando se usam ácidos concentrados é necessário utilizar óculos de proteção e ter cuidado para evitar derrames e salpicos.

Nunca se deve adicionar água a um ácido concentrado, mas sim o ácido à água, uma vez que poderá ocorrer uma explosão com a consequente projeção de ácido. A dissolução de ácidos concentrados liberta bastante energia, por isso deve-se adicionar ácido concentrado à água lentamente e com agitação constante.

FÍSICA

AL 1.1 – Absorção e emissão de radiação

A variação da temperatura na lata preta é superior à da lata branca pois a lata pintada de preto absorve radiação da zona visível enquanto a pintada de branco a reflete.

Um objeto branco reflete toda a radiação visível.

O aumento da temperatura em cada lata deve-se à absorção de radiação eletromagnética.

A temperatura no interior de cada uma das latas mantém-se praticamente constante uma vez que o interior de cada uma das latas encontra-se em equilíbrio térmico com as paredes respetivas. A energia absorvida é igual à energia emitida para o mesmo intervalo de tempo.

Um corpo preto devido ao seu forte poder de absorção sofre um aumento de temperatura bastante considerável, quando exposto a uma radiação num intervalo de tempo considerável, devido ao seu forte poder de absorção. A sua emissividade aproxima-se daquilo a que os físicos designam por ‘corpo negro’, ou seja, um corpo cuja emissividade é igual a 1.

Um corpo espelhado tem um elevado poder de reflexão e, desta forma, a energia que é refletida não é absorvida, logo não contribui para o aumento da temperatura (energia interna) do corpo. Devido a este facto, o corpo espelhado sofre uma variação de temperatura pouco relevante, num intervalo de tempo considerável. Por esta razão, utilizam-se papeis envolventes prateados nos chocolates e no interior das garrafas térmicas.

Em suma, o corpo preto é o mais absorvente, dado que é neste reservatório que se verifica o maior aumento de temperatura. A superfície espelhada é a mais refletora, embora na branca também se tenha verificado um baixo aumento da temperatura.

Andreia Costa


AL 1.2 – Energia fornecida por um painel fotovoltaico

O painel fotovoltaico é um gerador de energia elétrica porque, por ação da radiação incidente, produz-se uma diferença de potencial nos polos do painel fotovoltaico.

Repare-se que os painéis fotovoltaicos são uma fonte de energia não poluente, mas estão dependentes da insolação do local onde são instalados. A sua montagem ainda é cara.

Nume região muito quente não há vantagens na utilização de painéis solares dado que uma temperatura elevada produz diminuição na diferença do circuito, tendo de se associar mais células em série para compensar o efeito.

A Potência instantânea desenvolvida por um dispositivo de dois terminais é o produto da diferença de potencial entre os terminais e a corrente que passa através do dispositivo. Segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em watts.

P=UI

A resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica pelo mesmo, quando existe uma diferença de potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Lei de Ohm, e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms.

Como P = U I é necessário medir a diferença de potencial nos terminais do painel fotovoltaico e a intensidade de corrente que atravessa o circuito em série. A tabela deverá se como a que se apresenta a seguir: de fazer-se variar a resistência no reóstato e, para cada valor de resistência, leem-se os valores da intensidade de corrente (I) e a diferença de potencial (U) que está aplicada aos terminais do painel, mas que também é igual à aplicada nos terminais da resistência (suponto o amperímetro ideal); com estas duas medições pode completar-se as duas colunas referentes ao valor da resistência (R = U/I) e da potência (P = U I).

A representação gráfica da potência em função da resistência exterior, P(R), mostra que, quaisquer que sejam as condições de iluminação do painel, há um valor da resistência para o qual a potência é máxima. Esse valor máximo da potência aumenta quando á máxima a radiação incidente.

R = U/ I

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Al 1.3 – Capacidade térmica mássica

O Amperímetro serve para medir a intensidade da corrente, enquanto que o Voltímetro serve para medir a diferença de potencial existente no circuito. Para determinar o calor, ou seja, a energia transferida num determinado intervalo de tempo, devemos utilizar a expressão P = U · I para determinar a potência e seguidamente a Energia (Calor) através da expressão E = P.Δt.

Para melhorar o contacto térmico quer com o termómetro quer com a resistência, deve colocar-se glicerina no interior dos respetivos orifícios do bloco.

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

A capacidade térmica da água é muito maior do que a da areia; a mesma quantidade de energia transferida provoca um menor aquecimento na água do que aquele que se verifica na areia. A capacidade térmica mássica é inversamente proporcional à variação da temperatura. Como a capacidade térmica mássica da areia é menor, a variação de temperatura é maior.

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

Quanto maior for a capacidade térmica mássica de um material, o arrefecimento do mesmo demora mais tempo a efetuar-se, ou seja, a água do mar emite para a atmosfera menor quantidade de calor, logo o clima será mais ameno. Pelo contrário as areias e outros materiais existentes num clima continental, tendo uma capacidade térmica mássica mais baixa, arrefecem rapidamente, isto é, aquecem rapidamente o meio ambiente o meio ambiente e por isso o clima é menos ameno.

Podemos ainda referir 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 noturno, pode libertar, aquecendo o ar das vizinhanças.

Andreia Costa


AL 1.4 Balanço Energético num Sistema Termodinâmico

O gelo cede mais energia à água a maior temperatura antes de derreter e atinge o equilíbrio térmico mais rápido do que com a água a 0ºC, visto que o gelo necessita de retirar duas parcelas de energia (para a sua fusão e para aumentar a sua temperatura), enquanto que a água apenas necessita de energia para aumentar a sua temperatura. Em suma, o gelo é mais eficaz a arrefecer a água quente do que a água fria.

Q recebido pela água = - Q cedido pela água fria (0ºC)

AL 2.2 – Bola Saltitona

Quando se deixa cair verticalmente uma bola semi-elastica, esta ressalta. Durante este movimento ocorrem transformações e transferências de energia. Assim quando a bola aproxima-se ao solo, a energia potencial gravítica diminui, transformando-se em energia cinética. Quando a bola afasta-se do solo a energia cinética diminui, transformando-se em energia potencial gravítica. As transferências de energia ocorrem durante a colisão da bola com o chão, também ocorre dissipação de energia por resistência do ar. Quando consideramos o primeiro ressalto, verificamos que a bola no instante que é largada (t1) se encontrava a altura h1, e possuía a energia mecânica mgh1. No instante t2, atinge a h2, possuindo a energia mecânica mgh2. No intervalo de tempo ∆t=t2- t1, a energia mecânica variou assim:

ΔEm = Em2 – Em1 Δem = mgh2 – mgh1

A energia total do sistema não se conserva porque há transferência de energia para a sua vizinhança. A energia dissipada relaciona-se com o coeficiente de restituição (Kr). A expressão matemática que permite calcular o Kr é:

Kr = Ecf / Eci

Concluímos que o Kr está compreendido entre 1 e0, pois há dissipação de energia, ou seja, abola nunca atinge a altura donde partiu. Também comprovamos que a bola não é um sistema isolado e o Kr está relacionado com a elasticidade do material e a dissipação de energia.

Quando se constrói o gráfico da altura de ressalto em função da altura adequada, obtém-se uma relação linear. O declive (m) da reta é dado pela expressão matemática:

m= ΔhressaltoΔhqueda

A energia cinética de translação da bola, imediatamente após a colisão, é proporcional à altura de ressalto. E a energia cinética de translação da bola, imediatamente antes da colisão, é proporcional à altura de queda.

Andreia Costa


O valor do coeficiente de restituição na colisão da bola com o solo relaciona-se com o declive da reta.

Em todos os ensaios a altura do primeiro ressalto é inferior à altura inicial devido à dissipação de energia durante o batimento com o solo.

Durante o movimento da bola, ocorrem transformações de energia. Assim, considerando o solo como nível de referência:

• Quando a bola se aproxima do solo, a energia potencial gravítica diminui, transformando-se em energia cinética de translação;

• Quando a bola se afasta do solo, a energia cinética de translação diminui e transforma-se em energia potencial gravítica.

O sistema (bola) não é isolado, ocorrendo trocas de energia com o exterior, no embate da bola com o chão e por efeito da resistência do ar. Estas trocas de energia resultam na dissipação de parte da energia mecânica do sistema. Logo, a energia mecânica do sistema não se conserva.

Δem =/= 0

Verificando-se então que a altura de ressalto (hr) é sempre menor do que a altura a partir da qual a bola foi abandonada.

Se fossem usadas bolas diferentes o coeficiente de restituição seria diferente. O coeficiente de restituição, por exemplo, para uma bola de futebol seria menor do que para uma bola de basquetebol (no basquetebol é importante que a bola ressalte, contrariamente ao que sucede no futebol).

A escolha do piso tendo em conta o desporto a realizar, também é muito importante, já que a altura atingida no ressalto depende do tipo de bola mas também do piso.

Andreia Costa


11º Ano

FÍSICA

AL 1.1 – Queda Livre

Dois atletas com “pesos” diferentes, em queda livre, experimentam ou não a mesma aceleração?

Andreia Costa


A queda livre é o movimento de um corpo que parte do repouso e está sujeito apenas à interação gravítica, ou seja, onde a força que atua no corpo é somente a força gravítica, e são desprezadas forças de atrito.Um corpo em queda livre, move-se na vertical, na direção do centro de massa da terra, com aceleração constante, isto é, move-se num movimento retilíneo uniformemente acelerado, onde:a = g ≈ 9,8 m/s²Esta condição verifica-se para qualquer corpo que seja largado nas proximidades da superfície da terra, independentemente da sua massa. Foi Galileu quem primeiro chegou a esta conclusão.

Para determinar experimentalmente a aceleração gravítica na sala de aula iremos utilizar o seguinte processo:

Abandonar de uma altura predefinida duas esferas de material diferentes e de diâmetros diferentes. Utilizam-se células fotoelétricas e um digitímetro no modo de funcionamento adequado, para media o intervalo de tempo da passagem da esfera pela segunda célula fotoelétrica (Δt₁) e o intervalo de tempo entre a posição inicial e a posição final (Δt₂). Determinar a velocidade instantânea na posição final a partir da relação Vf = diâmetro/Δt₁ e determina-se a aceleração do movimento a partir de a= (Vf-Vi)/Δt₂

Andreia Costa


Podemos usar vf=diâmetro/ Δt₁ dado o tempo de passagem da esfera pela segunda célula, Δt 1, é muito pequeno, o que se significa que a velocidade se mantem praticamente constante nesse intervalo de tempo.

Equipamento Necessário:

- Régua de plástico transparente marcada com fita opaca

- Digitímetro

- Sensor de passagem

- Suporte universal

- Mola de madeira

- 2 Esferas de massas diferentes

Andreia Costa


Δt2

Δt1

A partir desta experiencia, com os resultados obtidos podemos concluir que:

Os valores médios obtidos estão próximos dos valores tabelados para a aceleração gravítica nas proximidades da superfície terrestre, provamos assim que a massa de um corpo, quando desprezada a resistência do ar, não interfere no valor de g≈9,8 m/s². Portanto podemos concluir que dois atletas com “pesos” diferentes, em queda livre, experimentam a mesma aceleração gravítica.

Os resultados obtidos não são exatamente iguais aos tabelados devido a erros experimentais sistemáticos, como a resistência do ar, e possíveis erros aleatórios, por exemplo erros de manuseamento dos materiais utilizados.

Nesta experiência interferiram: o facto de se ter considerado a velocidade inicial como sendo zero, ter-se realizado o lançamento com alguns desvios, não se tendo lançado o corpo sempre da mesma forma, o corpo não ter descrito uma trajetória rigorosamente retilínea e, por fim, o facto de quanto menor a distância entre as células, maiores seriam os erros.

Quando mais próximas as células, menores serão os intervalos de tempo medidos, logo menor será a precisão da medida, embora seja mais fácil a realização da experiencia nessa situação pois consegue-se que as esferas “acertem” com a queda.

O tempo que a esfera bloqueia a célula não corresponde exatamente ao diâmetro da esfera pois depende de como a esfera passa pela célula.

A possibilidade de se imprimir velocidade inicial à esfera também pode introduzir mais erros pois quando calculamos a variação de velocidade, consideramos que a velocidade inicial é nula e portanto a variação da velocidade só depende da velocidade final do corpo.

Concluímos que a aceleração não depende da massa de corpos, mas da ausência da resistência do ar. Todos os corpos, no mesmo local, caem com a mesma aceleração. As eventuais diferenças nos valores obtidos resultam de erros experimentais.

A Terra estará em queda livre à volta do Sol? Se sim, por que não cai para o Sol?

Sim, a Terra está em queda livre à volta do Sol. A Terra não cai para Sol porque o movimento tem de obedecer à força, mas não tem se a seguir, isto é, a velocidade da Terra mantém o seu valor, mas sofre influência da força centrípeta (perpendicular à velocidade) mudando a sua direção. A força centrípeta/gravitacional aponta sempre para o centro da órbita o que permite manter tal situação.

Se se pretende comparar a aceleração na queda de pessoas com massas diferentes, por que se deve medir a aceleração de esfera do mesmo material mas com diâmetros diferentes?

Porque ao determinarmos a aceleração de duas pessoas com massas diferentes é necessário experimentalmente utilizar esferas que as representem. Neste caso, uma esfera com as mesmas características mas com “peso”/massa diferente é comprada assim com outra esfera- representando assim a comparação dos dois atletas.

Andreia Costa


Al 1.2 – Será necessária uma força para que um corpo se mova?

Utilizamos um sensor de movimento para obter o gráfico velocidade-tempo v(t).

Aristóteles: dizia existirem duas espécies de movimento: o dos corpos terrestres e dos corpos celestes. Um corpo tinha um lugar natural e os corpos caíam para chegar ao seu lugar natural, opondo resistência a qualquer esforço que tentasse retirá-los desse lugar. Um corpo exigia para se mover a presença contínua de uma força.

Newton: Afirmava que os movimentos da Terra e dos céus obedeciam às mesmas leis. Na ausência de forças, um corpo em repouso permanecia em repouso, e um corpo em movimento permanecia em movimento, ficando em movimento retilíneo e com velocidade constante.

Galileu: realizava experiências reais e pensadas. Imaginou que uma bola, depois de descer uma rampa rolava plano acima por outra rampa até atingir a altura inicial, independentemente da sua inclinação. Se a segunda rampa fosse menos inclinada do que a primeira, a bola rolava mais longe, não parando enquanto não atingisse a mesma altura inicial. Quanto mais a segunda rampa se aproximava da horizontal, mais a bola rolava. Se ela se tornasse horizontal, com a superfície bem lisa, a bola nunca pararia. Qualquer velocidade manter-se-ia constante, desde que não atuassem outras forças.

Andreia Costa


Cálculos (valores genéricos):

O gráfico velocidade tempo apresenta-nos a relação entre a velocidade/tempo no movimento do carrinho nesta atividade. Inicialmente o carrinho (sob a ação da tensão provocada pelo bloco) move-se com movimento uniformemente acelerado passando, no momento em que o bloco embate no chão, para movimento retilíneo uniforme, verificando-se assim, a 2ª Lei de Newton.

No movimento retilíneo uniformemente acelerado: a velocidade aumenta uniformemente ao longo do tempo e a aceleração é constante. Este movimento tem início quando se larga o carrinho da posição inicial e termina quando o bloco embate no solo.

No movimento retilíneo uniforme, a posição aumenta uniformemente com o tempo, sendo a velocidade constante e a aceleração nula, já que a força resultante é nula. Assim, quando o peso atine o solo, deixa de haver força de tensão exercida no carro, o que faz com que não haja aceleração e, portanto, o valor da velocidade mantem-se constante. Este movimento acaba quando o carro embate no elástico que faz de amortecedor no final da calha, reduzindo a sua velocidade para 0 m/s.

Para determinar o valor da aceleração: calcula-se o declive dos gráficos. No caso do mrua o valor foi, pe, de 0,29 m/s2 e no mru foi de 0 m/s2.

Será necessária uma força para que um corpo se mova?

Esta questão apresenta duas respostas, sendo que estas estão relacionadas com o facto de desprezarmos ou não a força de atrito:

Se não existir atrito não será necessário aplicar constantemente uma força para que o carro se mantenha em movimento, é apenas necessária uma força de impulsão, que, neste caso, é uma força de tensão exercida pelo fio no carrinho, para que este se mova. Quando o bloco embate no solo, deixa de existir força de tensão e o carro segue com a velocidade que tinha no momento em que o bloco embateu no solo, velocidade constante. Se a calha continuasse infinitamente, o carro nunca pararia, pois o atrito é desprezável nesta situação. O carrinho continuaria infinitamente o seu movimento, com velocidade constante na ausência de forças tal como indica a primeira lei de Newton.

Se, por outro lado, existir uma força de atrito, para que o corpo se mova é necessária uma força constante aplicada no carro-a força de tensão- sendo que esta terá de ter uma intensidade superior à intensidade da força de atrito. Quando o bloco embater no solo, deixará de existir força de tensão e o carro acabará por parar.

Andreia Costa


Carro:Fgc = m x g ↔ Fgc = 0,222 x 10 ↔ Fgc = 2,22 N

|T | = |T | ↔ |T | = 0,5 N

Rnc = Fgc ↔ Rnc = 2,22 N

F = ma ↔ T = ma ↔ 0,5 = 0,222 x a ↔ |a| = 2,25 ms-2

Bloco:

p = m x g ↔ Fgp = 0,05 x 10 ↔ Fgp = 0,5 N

|T | = FgP ↔ |T | = 0,5 N

ATENÇÃO!!! A altura inicial do bloco ao chão é dada pela área do gráfico v(t) correspondente ao mrua, ou seja, à área desde que o bloco se move até que embate no solo.

AL 1.3 – Salto para a piscina

Dizer que um corpo é lançado horizontalmente significa que lhe imprimimos velocidade segundo a componente horizontal.

Caracterização do movimento:

Segundo o eixo horizontal o movimento é uniforme, não há força resultante a atuar na direção horizontal, o movimento da bola faz-se mantendo o módulo da velocidade e segundo o eixo vertical o movimento é uniformemente acelerado, a força resultante é a força gravítica, a aceleração é a aceleração da gravidade e a velocidade aumenta 9,8 m/s em cada segundo de queda.

Como obter um maior alcance horizontal? Quando se abandona a rampa com uma velocidade pequena ou elevada?

Terá um maior alcance horizontal quando abandona a rampa com velocidade elevada, visto que xmáx= v0.tqueda. Podemos concluir assim que o alcance é diretamente proporcional à velocidade inicial e, portanto, aumentando o valor da velocidade inicial o corpo terá um maior alcance.

Para atingir uma maior velocidade à saída da rampa a pessoa deve deixar-se cair de uma altura elevada. Sabemos que Emec=Ecin+Epot, Epot=mgh e Ecin= 1/2mv^2. Considerando as forças de atrito desprezáveis (água dos escorregas reduz substancialmente o atrito), podemos concluir que a energia mecânica do corpo se manterá constante ao longo do percurso (lei da conservação de energia). Sabemos também que a energia potencial diminui ao longo da queda, devido à diminuição da altura transformando-se em energia cinética, que logicamente aumenta, o que se significa que também a velocidade aumenta.

A velocidade com que se atinge a água dependerá da velocidade com que deixou a rampa?

Sabemos que um lançamento horizontal resulta da composição de dois movimentos: movimento uniforme, na direção horizontal, e movimento uniformemente variado, na direção vertical. Só há velocidade inicial na direção horizontal e, correspondendo esta a um movimento uniforme podemos concluir que na direção horizontal a velocidade será sempre igual à velocidade inicial. Concentrando-nos agora na direção vertical, sabemos que vyt(x)= -gt, podemos observar que na direção vertical a velocidade está dependente da aceleração gravítica e do tempo. Mas, sabemos também que v= √vx

2+vy2 e, como vx=v0, conclui-se que a

velocidade final, isto é, a velocidade com que a pessoa atinge a água está dependente da velocidade com que a pessoa sai da rampa.

Andreia Costa


Variando as alturas de onde a esfera é lançada, de modo a que esta obtenha velocidades diferentes à saída da calha faz com que a esfera tenha diferentes alcances. O alcance de um corpo varia de acordo com a velocidade com que este sai da calha. Uma maior velocidade resulta num maior alcance.

Cuidados a ter na construção de um escorrega:

Para a construção do escorrega em condições de segurança temos que ter em consideração a altura desse escorrega, visto que quanto maior for a altura do escorrega maior será o seu alcance. Temos, portanto, que ter em conta as dimensões da piscina e construir um escorrega com uma altura que não permita que o alcance obtido por uma pessoa nesse escorrega seja maior do que as próprias dimensões da piscina. Temos ainda que ter em conta a profundidade da piscina, visto que o corpo ao cair dentro de água, dependendo da velocidade com que sai do escorrega irá atingir profundidades diferentes.

Consideramos as forças de atrito desprezáveis, visto que nos aquaparques as piscinas costumem ter sempre água a correr, diminuindo assim o atrito.

AL 1.4 Satélite Geoestacionário

Se a velocidade angular duplicar, e se o raio da trajetória e a massa do corpo forem constantes, o que acontece à aceleração?

A aceleração, dita centrípeta, é independente da massa, sendo dada por ac = w2r. Se a velocidade angular duplicar, a aceleração tornar-se-á quatro vezes maior.

Se o raio da trajetória for reduzido para metade e a velocidade angular e a massa do corpo forem constantes, o que acontece à aceleração?

A aceleração reduzir-se-á também para metade.

No movimento circular uniforme:

A massa do corpo influencia o valor da resultante das forças que atua no corpo. O raio da trajetória influencia os valores da velocidade linear (v), da aceleração (a) e da

resultante das forças. O valor da velocidade angular influencia todas as grandezas referidas (T,f,v,a,Fr).

O movimento de um satélite geoestacionário tem características bem definidas: o período é de 24h e a altitude é de 35 880km. A velocidade dependerá da sua massa? Justificar.

Andreia Costa


Para que a resposta a esta questão pudesse ser dada com base numa atividade experimental, os alunos teriam que ter construído um gráfico que relacionasse a aceleração no movimento circular uniforme com a massa (mantendo constante a velocidade angular e o raio da trajetória). Veriam que a linha que melhor se ajusta ao gráfico aceleração-massa é uma reta horizontal, concluindo daí que a aceleração não depende da massa. Como a aceleração é dada por ac= v2/r, mantendo-se constantes a e r, v também será constante e independente da massa do satélite.

AL 2.1 – Osciloscópio

O osciloscópio é um aparelho que permite observar sinais num ecrã à medida que o tempo decorre.

Para possibilitar a sincronização da imagem no ecrã, é necessário que sejam sinais periódicos. Por exemplo, o osciloscópio permite que se observem variações de diferenças de potencial em função do tempo: v= f(t).

No ecrã do osciloscópio visualiza-se uma representação gráfica. A imagem no ecrã é como se fosse um gráfico com:

a variável tempo representada no eixo das abcissas; a variável diferença de potencial(tensão) representada no eixo das ordenadas.

No osciloscópio, é possível distinguir-se entre corrente contínua e corrente alternada.

Objetivo

Medir tensões contínuas e alternadas; Mostrar no ecrã, simultaneamente, a variação temporal de duas tensões; Medir amplitudes e períodos e calcular frequências duma tensão sinusoidal; Relacionar amplitudes e frequências de diferentes sinais sonoros; Reconhecer que o valor da tensão alternada lido por um voltímetro (tensão eficaz) é

inferior ao valor máximo da tensão alternada.

Para se medir uma tensão, a ligação entre a fonte de tensão e o osciloscópio tem de ser feita em paralelo. Porquê?

A ligação de um osciloscópio ao circuito deve ser feita em paralelo devido à sua elevada resistência interna, de modo, de modo a que a intensidade de corrente que por eles passe seja muito pequena e não afete a medição em causa.

Tensão (U) = nº de divisões na escala vertical x tensão/divisão

Andreia Costa


Ligou-se uma fonte de tensão contínua (que produz corrente contínua) ao osciloscópio. A “linha de base”, que estava centrada no ecrã, deu um “salto” vertical, como indica a Fig. 158 da página 173 do livro adotado, correspondente a 2,1 divisões, utilizando a escala 2 V/divisão. Indique a tensão fornecida pela fonte.

Tensão = 2,1 x 2 = 4,2 V

Em seguida fez-se o mesmo tipo de ligação, mas a uma fonte alternada (que produz corrente alternada), observando-se o sinal sinusoidal da Fig. 159 da página 174 do livro adotado. A tensão é variável no tempo e dada por U= Umaxsin(2πft), onde Umax é a amplitude da onda observada no ecrã. Fez-se a medição da distância pico a pico, isto é, do máximo ao mínimo, para minimizar erros experimentais, e obteve-se 4,1 divisões para uma escalar de 5 V/divisão. Indique o valor de Umax.

Upico a pico = 5 x 4,1 = 20,5 V

Umáx= 20,5/2 = 10,25 V

Ao associar em paralelo a fonte de tensão alternada anterior a um voltímetro, verifica-se que o valor registado no aparelho não coincide com Umáx, mas é inferior. A tensão medida no voltímetro é denominada tensão eficaz. Por exemplo, a tensão alternada fornecida às nossas casas tem um valor eficaz de 230 V. A tensão eficaz relaciona-se com a tensão máxima através da expressão Uef= Umáx/√2. Qual seria o valor lido num voltímetro que medisse a tensão fornecida pela fonte de tensão alternada da alínea anterior?

Uef= 10,25 /√2= 7,25 V

A expressão U= Umaxsin(2πft) caracteriza o sinal sinusoidal observado no ecrã do osciloscópio. Considere o sinal observado na fig. 159 da página 174 do livro adotado. Meio ciclo corresponde a 4,8 divisões e a base de tempo indica 5s/div. Qual é o período e a frequência do sinal? Utilizar a expressão para este sinal, substituindo os valores da amplitude e da frequência.

Tempo= nº divisões na escala horizontal x tempo/divisão

½ onda = 4,8 divisões x 5 = 24,0 s

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1 onda = 48 s => T = 48 s

F= 1/T f = 1/48 Hz

U= Umaxsin (2πft) U= 10,25 sin (2/48πt) U = 10,25 sin (π/24 t) V

Medição de frequências e intensidades sonoras

1. Ligue um altifalante ao gerador de sinais (fig.166 da pág. 177 do manual) e escolha uma frequência de cerca de 1 kHz. Faça variar a intensidade do sinal no gerador de sinais. O que acontece à onda que se vê no osciloscópio? Que relação há com o som mais forte ou mais fraco que é ouvido?

Ao variar a intensidade do sinal no gerador de sinais, pode verificar-se que a amplitude da onda também varia. A intensidade permite-nos distinguir um som forte de um som fraco. Assim, aumentando a intensidade do sinal no gerador de sinais observa-se uma onda com amplitude cada vez maior e o som ouvido é cada vez mais forte.

2. Para um sinal de 1kHz, regule a intensidade no gerador de sinais de modo que o som seja ouvido em toda a sala. Sem alterar esta intensidade, vá selecionando frequências, primeiro cada vez menores e, depois, partindo ainda de 1kHz, cada vez maiores. O som continua a ser ouvido por todos quando as frequências aumentam? E quando as frequências diminuem? A partir de que frequências, alta e baixa, alguém deixa de ouvir o som?

O ser humano consegue ouvir sons cujas frequências estejam entre os 20 Hz e os 20000 Hz. Mantendo a intensidade sonora e fazendo variar a frequência, verifica-se que os sons mais agudos são melhor ouvidos por todos os alunos (mesmo mantendo uma intensidade sonora baixa), ao contrário dos sons graves correspondentes a frequências mais baixas.

3. Utilizando a voz, emita sons correspondentes a letras (“o”, “s”, etc.) ou assobios sobre o microfone e visualize-os no osciloscópio. Repita o procedimento observando no osciloscópio sons semelhantes emitidos por outros colegas. Registe as suas observações.

Os sons observados são complexos, uma vez que são somatórios de sons puros, ou seja, o resultado da sobreposição de sinusóides de amplitudes e frequências diferentes. Ao emitir sons correspondentes às vogais “a”, ”e”, “i”, “o” e “u” pudemos concluir que o “a”, “e” e “o” são vogais fortes e o “i” e o “u” são vogais fracas.

4. A partir das conclusões que retirou das observações efetuadas, discuta em grupo uma forma de identificação, alternativa à impressão digital, do reconhecimento de voz. Pode usar-se um aparelho que converta sinal sonoro em sinal elétrico.

Sons da mesma nota, emitidos por diferentes pessoas, têm timbre diferente, pelo que as ondas de pressão são diferentes de pessoa para pessoa. A onda representada resulta da combinação do som fundamental e dos seus harmónicos; o nº de harmónicos varia de pessoa para pessoa identificação de voz

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AL 2.2 Velocidade do som e da luz

As ondas sonoras, ou ondas acústicas, são ondas mecânicas longitudinais. Assim, a velocidade de propagação das ondas sonoras vai depender do meio de propagação. A velocidade de propagação das ondas sonoras é, geralmente, maior nos sólidos que nos líquidos e nos líquidos maior que nos gases. São as propriedades do meio que definem a velocidade com que uma onda sonora se propaga.

O objetivo desta atividade é determinar experimentalmente a velocidade de propagação do som no ar e comparar esse valor com o valor da velocidade da luz no mesmo meio. Para determinar a velocidade do som no ar é necessário um computador com placa de som para se descobrir o intervalo de tempo que o som demora a percorrer um determinado comprimento. Sendo assim, a velocidade do som é dada por Vsom= l/Δt. Para a realização da atividade pode colocar-se numa extremidade de uma mangueira um funil de vidro de modo a captar facilmente o som produzido, e colocar-se-á um microfone na outra extremidade de modo a determinar o tempo que o som demorou a percorrer a mangueira. Deste modo substituindo na equação, o l será o comprimento da mangueira e o Δt o tempo que o som demorou a percorrer toda a mangueira.

Produz-se um sinal com o gerador de sinais, ligando-o a um canal do osciloscópio. O sinal elétrico deve ser captado por um altifalante, ligado ao gerador de sinais, de modo a ouvir-se um som. Mesmo em frente ao altifalante coloca-se um microfone que, por sua vez, deve ser ligado ao outro canal do osciloscópio. Observa-se um desfasamento entre os sinais.

Os resultados obtidos experimentalmente podem ter sido afetados por vários erros associados à má leitura dos instrumentos de medida.O procedimento experimental que se usou também introduz muitos erros nos resultados obtidos, tais como por exemplo, a dificuldade de medir-se a distância entre o emissor e o recetor, a presença de humidade no ar, a temperatura da própria sala.

AL 2.3 – Comunicações por radiação eletromagnética

Com o recurso à tina de ondas demonstra-se que a reflexão, a refração e a difração são propriedades ondulatórias.

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Com o laser podem-se comprovar experimentalmente as leis da reflexão, levando a cabo a medição dos ângulos de incidência e de reflexão, com um transferidor adequado, e verificar a lei de Snell-Descartes.

Com o kit de micro-ondas pode observar-se experimentalmente, não só os fenómenos de reflexão, refração, e as respetivas leis, e difração, mas também reconhecer que parte da energia associada a uma onda eletromagnética incidente na superfície de separação de dois meios é, para além de refletida e transmitida, também absorvida.

Será que as antenas parabólicas podem ter qualquer dimensão? E por que motivo não se colocam ao nível do solo?

R: as antenas parabólicas não podem ter qualquer dimensão, e o motivo para tais não serem colocadas ao nível do solo é que determinadas ondas eletromagnéticas propagam se em linha reta, e por isso, se essas antenas estiverem ao nível do solo, poderão não ter altitude o suficiente para receber o sinal.

As radiações conseguem difratar-se e contornar objetos com fendas, cuja largura é da ordem de grandeza do comprimento de onda, isto é, uma radiação de comprimento de onda X consegue contornar uma fenda com x ou mais largura.

As micro-ondas são facilmente absorvidas pela água, daí dar-se preferência aos alimentos ricos em água quando os aquecemos nos fornos micro-ondas.

Nas fibras óticas o núcleo tem que ser mais denso que o seu revestimento (núcleo tem que ser mais refringente (n (núcleo) > n (revestimento) v (núcleo) < v (revestimento)).

QUÍMICA

AL 1.1 Amoníaco e compostos de amónio em materiais de uso comum

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A designação azoto amoniacal refere-se à existência do elemento azoto, sob a forma de amoníaco e/ou compostos de amónio (NH4

+).

A designação das duas espécies (NH3 e NH4+) em conjunto justifica-se pelo facto de se poderem

transformar uma na outra.

Quando se aplica um produto de limpeza amoniacal, o amoníaco reage com as gorduras da sujidade originando substâncias solúveis em água. Este fenómeno permite remover facilmente a sujidade. Os constituintes de muitos produtos de limpeza deixam um resíduo que permanece nas superfícies limpas mesmo depois da secagem. Mas o amoníaco é um gás, pelo que quando o produto de limpeza amoniacal seca o amoníaco liberta-se para atmosfera sem deixar esíduo.

Como detetar azoto amoniacal

Utilizam-se quantidades reduzidas de reagentes nos testes.

Os testes em pequena escala permitem:

Diminuir custos; Facilitar a eliminação de resíduos; Diminuir o risco associado à manipulação de reagentes perigosos.

Se a amostra em estudo contiver apenas o ião NH4+ ele poderá ser transformado em amoníaco

por adição de NaOH, dado que o OH- existente no NaOH reage com o NH4+ dando origem a

NH3 e H2O.

Nesse caso, o teste também permite identificar a presença de amónio porque este é convertido em amoníaco.

Teste 1- Aquecimento da amostra

Amoníaco evapora tornando azul o papel de tornesol humedecido com água (propriedades alcalinas).

Amoníaco reage com o cloreto de hidrogénio (g) dando origem a fumos brancos NH4Cl (s).

Amoníaco é CORROSIVO E NOCIVO!

A identificação com o ácido clorídrico requer a presença de uma quantidade considerável de azoto amoniacal- o teste tem pouca sensibilidade.

Teste 2 – o amoníaco é identificado através do aparecimento de uma cor azul escura, que resulta da formação do iao complexo tetraminocobre (II) (adiciona-se sulfato de cobre).

Se houver amoníaco formar-se á: um precipitado gelatinoso azul claro – Cu(OH)2 e uma solução azul escura ( Cu(OH)2 + 4 NH3 -> [Cu(NH3)4]2+ + 2 OH-).

A mudança de cor de azul para azul claro diz respeito à precipitação de hidróxido de cobre e ocorre se a solução for alcalina. A mudança para azul-escuro deve-se à formação do ião

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complexo tetraminocobre (II) e só esta corresponde a um ensaio positivo, pois ocorre devido à presença de amoníaco.

O facto de os reagentes serem corados pode mascarar a modificação a visualizar (por exemplo, a formação de precipitado). Pode também acontecer que o reagente de identificação esteja estragado. Nestes casos, o resultado pode ser negativo mesmo que exista azoto amoniacal.

Para evitar tais dificuldades é comum utilizar uma amostra-padrão (ou amostra de referência) e uma amostra de controlo (ou amostra em branco):

Amostra padrão: amostra onde se sabe que existe a espécie a analisar;

Amostra de controlo: amostra que não tem, de certeza, a espécie a detetar.

Perigos NaOH:

Ingestão: Pode causar danos graves e permanentes ao sistema gastrointestinal.

Inalação: Irritação com pequenas exposições, danoso ou mortal em altas doses.

Pele: Perigoso. Os sintomas vão desde irritações leves até úlceras graves.

Olhos: Perigoso. Pode causar queimaduras, danos na córnea ou conjuntiva.

Teste 3 – Reagente de Nessler

O reagente de Nessler permite detetar o amoníaco e o amónio por formação de um precipitado cor acastanhada. É muito sensível – deteta quantidades de amoníaco muito pequenas).

Reagente de Nessler: Tóxico e corrosivo

O reagente de Nessler é alcalino e corrosivo não devendo ser armazenado em frascos de vidro. Apenas se deve utilizar uma pequena quantidade de reagente de Nessler dado que este reagente é muito tóxico, contém mercúrio, é corrosivo e também porque basta uma pequena quantidade de reagente para podermos concluir se o produto contém ou não azoto amoniacal.

Não é necessárop adocopmar NaOH apesar de se pretender determinar o azoto amoniacal, porque o próprio reagente de Nessler é uma solução alcalina, conferindo a alcalinidade necessária à transformação de ião amónio em amoníaco.

AL 1.2 – Síntese do sulfato de tertraminocobre (II) mono-hidratado

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O amoníaco pode ser utilizado como matéria-prima para preparar certas substâncias. Uma delas é o sulfato de tetraminocobre (II), um composto de coordenação que foi outrora utilizado para produzir fibras artificiais como o nylon (seda artificial). Atualmente é utilizado na estamparia têxtil.

As espécies resultantes chamam-se complexos. Os compostos de coordenação são estruturas químicas que possuem pelo menos um complexo. O sulfato de tetraminocobre (II) é um sal complexo, já que inclui o ião complexo [Cu(NH3)4]2+.

Muitos sais incorporam, durante a cristalização, moléculas de água na sua estrutura: são os sais hidratados. As moléculas de água retidas no cristal iónico chamam-se águas de hidratação ou de cristalização. As águas de hidratação são indicadas através de um ponto seguido do número de moléculas de água.

4NH3(g) + CuSO4.5H2O (aq) -> [Cu(NH3)4]SO4.H2O (aq) + 4H2O (l)

O composto formado é separado da solução aquosa através da adição de álcool, uma vez que este diminui a solubilidade de sais em soluções aquosas. Embora o álcool e a água sejam miscíveis, os dois líquidos não se misturam imediatamente se for colocada lentamente uma camada de álcool sobre a água. Neste caso, o álcool difunde-se lentamente para baixo formando-se cristais de P1.

Quando uma substância cristaliza rapidamente os cristais obtidos têm pequena dimensão, mas ficam maiores se a cristalização for lenta. Durante a difusão do álcool, a formação lenta de P1 permite obter cristais maiores em forma de agulha e de cor azul-violeta.

Segurança:

R1: Corrosivo e perigoso para o meio ambiente.

R2: Nocivo

P1: Nocivo

Álcool Etílico: Facilmente inflamável.

Para a filtração o equipamento necessário é o funil de Buchner, tubo de borracha, bomba de vácuo, papel de filtro e balão de kitasato.

Uma alternativa ao banho de gelo (que permite obter cristais menores) é a estadia dos cristais de sulfato de cobre (II) penta-hidratado numa caixa de petri durante alguns dias ou só até mesmo um. O rendimento da reação pode ser muito elevado apesar das perdas significativas durante a filtração, pois os cristais de sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado podem não ter estado tempo suficiente no funil de Buchner para ocorrer uma filtração por sucção mais eficaz. Como tal, o etanol não foi removido totalmente, daí o elevado rendimento. Uma outra hipótese é o filtro com a solução de sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado não ter estado tempo suficiente no excicador.

Os cristais de R2 devem ser inicialmente reduzidos a pó num almofariz antes de efetuar a pesagem deste reagente para aumentar a superfície de contacto soluto/solvente, tornando a dissolução em água mais rápida.

A filtração mais adequada sabendo que os cristais que se obtêm nesta síntese são muito finos é a filtração a pressão reduzida ou filtração por vácuo.

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AL 2.3-Neutralização: uma reação de ácido-base

As reações de neutralização são usadas no tratamento físico-químico de resíduos perigosos.

Na eliminação de resíduos ácidos ou bases utiliza-se uma solução de hidróxido de sódio, se o resíduo for ácido, ou uma solução de ácido sulfúrico, se o resíduo for básico.

Para conhecer a concentração inicial da solução ácida/básica a neutralizar recorre-se a uma titulação de ácido-base.

A peça mais importante numa titulação é a BURETA, que permite medir volume de titulante de forma cómoda e precisa.

Não se armazena o NaOH num frasco de vidro porque o NaOH pode reagir com o silicato de sódio que é uma espécie anfotérica que reage com ácidos e bases. Armazena-se, sim, num frasco de plástico porque este representa um sistema isolado onde não há intercâmbios de matéria com o exterior e assim o NaOH mantém-se estável.

Antes de usar a bureta deve-se lavá-la com cuidado de forma a evitar qualquer vestígio de gordura no seu interior com o objetivo de impedir que algumas gotas de solução fiquem aderentes às paredes, provocando um erro de leitura do volume.

A força de um ácido ou base diz respeito à quantidade de ácido ou de base que se ioniza/dissocia, manifestando assim as suas propriedades em solução.

AL 2.4 - Série eletroquímica: o caso dos metais

Série eletroquímica: lista de espécies químicas organizadas por ordem decrescente da sua capacidade de se oxidarem ou seja, por ordem crescente do seu poder redutor.

A capacidade redutora de um metal manifesta-se quando ele é colocado em contacto com uma solução de um sal de outro metal.

Qual das soluções de sais poderá ser guardada em recipientes de qualquer destes metais? Soluções de sais de magnésio, pelo facto de não se reduzirem, logo não oxidam os recipientes

Porque nem todos os metais podem ser utilizados como recipientes? Qual destes metais poderá ser utilizado num recipiente que possa conter qualquer uma das soluções usadas?

Porque alguns dos metais reduzem os iões de outros metais presentes em solução, oxidando-se eles próprios, o que leva à corrosão do recipiente. Apenas o cobre pode ser utilizado como

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recipiente para guardar os sais dos outros metais estudados, pois foi o único que não reagiu com nenhuma solução utilizada.

Com base nesta série eletroquímica, indique os metais que podem ser usados para proteger o ferro por sacrifício.

O magnésio e o zinco protegem o ferro por sacrifício, pois oxidam-se mais facilmente que o ferro, envolvendo-o com uma camada de magnésio ou zinco.

AL 2.5 – Solubilidade: solutos e solventes

Dos solventes estudados, qual dissolve mais substâncias? E dos solutos utilizados qual se dissolve em maior número de solventes?

Dos solventes estudados, a água é o solvente que dissolve mais substâncias. Dissolve o cloreto de cálcio, a sacarose e o etanol. Dos solutos utilizados, o iodo é o soluto que se dissolve em mais solventes. Dissolve-se no etanol e no n-heptano.

Responda à questão-problema: alguma das substâncias muito solúvel em água é pouco solúvel noutro solvente?

O cloreto de cálcio e a sacarose são muito solúveis em água mas pouco solúveis nos outros dois solventes.

Variação da solubilidade com a temperatura

O que acontece à solubilidade do nitrato de potássio em água quando se varia a temperatura?

Defina solubilidade. Solubilidade é a quantidade máxima de soluto que se consegue dissolver num solvente até se obter 1 dm3 de solução, a uma dada pressão e temperatura.

AL 2.6 – Dureza da água e problemas de lavagem

Andreia Costa


A dureza de uma água corresponde à concentração em catiões metálicos nela presentes, com exceção dos catiões de metais alcalinos. Está relacionada com o tipo de solo da sua nascente.

A dureza de uma água exprime-se em mg de carbonato de cálcio/dm3. Uma água considera-se dura quando a sua dureza for superior a 75mg/dm3. As águas de consumo doméstico e industrial apresentam dureza variável. No entanto, o valor máximo permitido por lei é 500mg/dm3.

Um modo de reconhecer a dureza de uma água é através da sua interação com o sabão. Uma grande parte dos sabões têm, na sua constituição, ácidos gordos e sais de sódio, sendo um dos componentes, o estearato de sódio, Na(C18H35O2)2. Quando se utilizam águas duras, os iões C18H35O2- reagem com os iões Ca2+ da água formando um precipitado, o estearato de cálcio. Este depósito cinzento adere à roupa tornando-a áspera e às louças sanitárias.

O que significam os termos “água dura” e “água macia”? Uma água dura significa que tem concentrações elevadas de iões cálcio e magnésio. Água macia refere-se ao contrário.

O que é uma solução saturada? Como se podem preparar soluções saturadas de sabão ou detergente? Uma solução saturada é uma solução em que não é possível dissolver mais soluto. Podem preparar-se soluções saturadas adicionando porções de sabão ou detergente até não ser possível dissolver mais. Pode também deixar-se a água em contacto com uma porção considerável de sabão durante um longo período de tempo e decantar o sobrenadante.

Onde é que o sabão é mais eficiente, na água macia ou na água dura? Na água macia, pois houve alguma formação de espuma.

Há alguma vantagem em lavar com detergentes em vez de sabão? Sim, pois o detergente não precipita em água dura.

Escreva uma equação química que traduza a formação de escuma (Estearato de cálcio Ca(C18H35O2)2).

Ca2+ (aq) + 2 C18H35O2- (aq) -> Na(C18H35O2)2 (s)

Qual é a utilidade de utilizarmos uma amostra em branco (água destilada) e uma amostra-padrão (água com cloreto de cálcio) nesta atividade laboratorial? Servem de termos de comparação, pois correspondem aos extremos de uma escala de dureza da água.

Sabendo que a dureza da solução de cloreto de cálcio é equivalente a 180 mg/L de CaCO3, o que se pode concluir quanto à dureza da água da torneira? Tendo em conta uma análise quantitativa da altura da espuma formada, pode concluir-se que a água da torneira é macia.

Andreia Costa


Actividades laboratoriais

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