Ciências da Natureza
e suas Tecnologias
Física, Química e Biologia
Antonino Fontenelle, Beto Aquino, Douglas Gomes,
João Karllos, Paulo Lemos e Ronaldo Paiva
2
0
Universidade Aberta do Nordeste e Ensino a Distância são marcas registradas da Fundação Demócrito Rocha. É proibida a duplicação ou reprodução deste fascículo. Cópia não autorizada é Crime.
Caro Estudante
Tecnologias, buscando
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a Radioatividade e a Evo
em diversas situações.
ê!
Bom estudo para voc
Objeto do Conhecimento
Energia
Prezado estudante,
Selecionamos o conteúdo Energia para nessa seção inicial,
uma vez que esse assunto é abordado com grande frequência no Exame Nacional do Ensino Médio, tornando-se
fundamental a compreensão desse conceito, bem como
de suas conexões com a tecnologia, com a sociedade e
com o meio ambiente. Para ajudá-lo em sua busca pelo
acesso à universidade por meio do ENEM, procuramos, por
intermédio dos textos que seguem, orientá-lo, fazendo-o
refletir acerca do tema, desenvolvendo suas habilidades e
construindo suas competências. Assim, acreditamos que
você poderá aprender de forma significativa sobre esse
tema tão importante para as Ciências da Natureza e suas
Tecnologias.
O texto a seguir foi retirado do livro Faces da Energia,
de Aníbal Figueiredo e Maurício Pietrocola. Os autores iniciam a obra com um suposto diálogo com a Energia, que
conta a respeito de sua natureza e das dificuldades que o
homem tem em defini-la. A seguir, vamos buscar, através
de resolução de exercícios, refletir a respeito do significado
desse importante conceito, contextualizando-o em diversas situações.
O QUE É ENERGIA?
— Qual o seu nome?
— As pessoas me chamam de Energia.
— Quer dizer que esse não é seu nome?
— Na verdade não tenho nome próprio. As pessoas
me chamam como acham melhor. Até com nomes mais
longos, como energia elétrica, energia mecânica ou, ainda,
energia solar.
— Então, além do nome, você também é chamada
pelo sobrenome?
— É mais ou menos isso...
— Mais ou menos? Esses complementos ao seu
nome não são sobrenomes?
— É que, ao dizer “sobrenomes”, você poderia pensar
em um grupo de “indivíduos” que se divide em famílias,
18
como ocorre com as pessoas. Mas, na verdade, sou uma
única entidade.
— Isso está começando a se complicar! Você não
poderia ser mais explícita e dizer, afinal, quem é
você?
— O problema está justamente aí. Eu até poderia
enunciar uma definição sobre o que sou... mas não acredito que isso torne as coisas mais fáceis. Vou tentar explicar
de outra forma. As pessoas vivem falando a meu respeito.
Você já deve ter ouvido ou falado algo do tipo: “Precisarei
de energia para enfrentar o dia de hoje”, “Tive uma semana
dura e estou sem energia para passear”, “Vou tomar algo
energético antes da partida de futebol”.
— É verdade... Eu mesmo já disse frases como essas! Quer dizer que estava falando de você?
— Estava, sim.
— Em que outras situações você é mencionada?
— Vou dar como exemplo frases encontradas em jornais, noticiários de televisão etc. Veja: “O aumento na venda de eletrodomésticos está levando o sistema energético
do Brasil ao colapso”, “Reajuste nas tarifas de energia elétrica tem impacto negativo nos índices de inflação”, “Cada
vez mais a energia consumida na Europa vem das usinas
nucleares”, “O Sol é nossa grande fonte de energia”, “É preciso buscar fontes de energia não poluentes”.
— Por que tanta importância?
— É que sou relacionada à capacidade de realização
de tarefas. Quando alguém diz levantar-se da cama com
energia, na verdade está dizendo estar pronto para um dia
repleto de atividades. Ao procurar um alimento energético,
está se preparando para uma tarefa difícil. Já o aumento na
venda de eletrodomésticos, que são aparelhos que realizam
tarefas para as pessoas, vai requerer mais energia das usinas.
Em todos esses exemplos o que está em jogo é a relação
entre mim (Energia) e as tarefas a serem realizadas.
— Então você realiza tarefas?
— Digamos que seja quase isso. Não realizo tarefas.
Quem faz isso são os corpos — como a enceradeira, o li-
quidificador, a bomba de água, os animais e os próprios
seres humanos. Sou apenas uma forma de indicar a possibilidade de isso acontecer.
Depois dessa leitura, vamos buscar relacionar os conceitos que dialogam com a Energia, através de um mapa
conceitual:
é
Disponível em: <http://silviaroldaomatos.blogspot.com/2010/09/um-ser-humanouma-lampada-acesa-ou.html>.
— Parece complicado...
— Não se preocupe em, nesse momento, encontrar uma
definição definitiva sobre o que sou. Isso ficará mais claro depois que analisar outras situações em que tomo parte.
— Vou seguir seu conselho. Afinal, com tantas
pessoas referindo-se a você no dia a dia, com o tempo
vou acabar entendendo-a melhor.
— Mas tome cuidado! Nem sempre as pessoas se referem a mim de forma correta. Por ser popular, sou usada
para exprimir as mais variadas situações. Às vezes, as pessoas exageram e me utilizam para explicar até o que elas
ainda não conhecem bem.
— Como assim?
— Você já ouviu falar do “poder curativo das pedras”?
— Acho que li algo a respeito...
— Embora nem todos acreditem nisso,
os que defendem essa
propriedade das pedras
procuram
justificá-la
dizendo que elas possuem energia – energia mineral. O mesmo
ocorre com aqueles que
acreditam na existência
da telepatia, assegurando que as pessoas
podem enviar e receber
mensagens sem o uso
da palavra: apenas a força da mente. Dizem que Disponível em: <http://tudojoia.blog.br/blog/
wp-content/2009/09/poder-pedras.jpg>
isso acontece através da
energia. Apesar de ficar lisonjeada em ser citada nesses casos, estou certa de que as pessoas dizem isso sem saber o
que realmente ocorre nesses processos.
FIGUEIREDO, Aníbal; PIETROCOLA, Maurício. Faces da energia:
livro texto. São Paulo: FTD, 2000.
Vamos discutir melhor algumas proposições presentes
no mapa. Primeiramente, todo sistema – que pode ser um
corpo (uma bola, por exemplo) ou um conjunto de corpos
(os ingredientes presentes em uma panela ao fogo, por
exemplo) – possui uma certa quantidade de energia. Essa
energia torna-o capaz de realizar trabalho – empurrando um outro objeto, por exemplo – ou de fornecer calor,
aquecendo um corpo que esteja próximo a ele.
A presença de energia em um sistema está relacionada
ao movimento dele ou de suas partes (energia cinética)
e à interação entre partes desse sistema (energia potencial). Podemos dizer que há energia nos ventos, devido ao
movimento das moléculas do ar; nos alimentos, devido às
interações eletromagnéticas nos compostos químicos; nas
cachoeiras, devido ao movimento que a água adquire ao
ser atraída pela Terra etc.
Devido às diferentes modalidades de movimento e de
interação, a energia acaba recebendo outros nomes: Energia Térmica (do movimento de agitação das moléculas de
um corpo), Energia Eólica (do movimento do ar), Energia
Química (das interações eletromagnéticas presentes nos
compostos químicos), Energia Nuclear (devido à interação
entre os prótons e nêutrons no interior do átomo) etc.
O ser humano, em seu cotidiano, necessita de energia
para mover-se, para mover objetos, para iluminar ou para
aquecer. Uma vez que energia é algo que não se pode
criar ou destruir (apenas transformar), torna-se importante
o domínio da transformação de todas as formas de energia
em alguma que seja útil ao homem. A missão de produzir
equipamentos capazes de fazer essa tarefa com o melhor
Universidade Aberta do Nordeste
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rendimento possível é função da Tecnologia, representada, principalmente, pelos engenheiros. Fala-se em rendimento porque, na natureza, a maior parte das transformações de energia acaba culminando com “produção”
de energia térmica (devido a atritos ou ao efeito térmico
– joule – das correntes elétricas) que, muitas vezes, não é
o objetivo final.
Questão Comentada
|C1-H2|
Leia o texto a seguir, adaptado do site Webmotors:
A Fórmula 1 apresentou uma nova tecnologia, que, teoricamente, torna os carros mais ecologicamente corretos. O Sistema
de Recuperação de Energia Cinética, ou KERS, é um dispositivo
usado para converter parte da energia desperdiçada nas frenagens em energia de tipos mais úteis, que então pode ser utilizada
para aumentar a potência dos carros.
Parece bastante complicado, mas não é. A física básica do
KERS é explicada em quase todas as escolas de ensino médio.
Tudo se baseia no fato de que a energia não pode ser criada ou
destruída, mas pode ser convertida eternamente. Quando você
dirige seu carro nas ruas, ele possui energia cinética; quando
você freia, a maior parte dessa energia é convertida em energia
térmica (é por isso que os carros rápidos precisam manter seus
freios frios).
Em um veículo equipado com o KERS, quando o piloto freia,
a maior parte da energia cinética ainda é convertida em térmica, mas uma parte é tratada de maneira diferente e armazenada
no carro. Quando o piloto pressiona seu botão de impulso, essa
energia armazenada é novamente convertida em energia cinética, e de acordo com o regulamento atual da Fórmula 1, pode
proporcionar 80 cv extras por pouco menos de sete segundos.
Adaptado de: <http://www.webmotors.com.br/wmpublicador/
Automobilismo_Conteudo.vxlpub?hnid=41931>.
KERS, energia extra na corrida
Novidade de 2009, o KERS voltou. Nas freadas, um gerador
transforma parte da desaceleração do carro em eletricidade, que
fica armazenada numa bateria. Ao toque de um botão, essa energia alimenta um motor elétrico que ajuda o motor principal, por
alguns segundos, com até 80 cavalos.
c) Parte da energia cinética perdida pelo veículo durante o processo de frenagem é armazenada no KERS na forma de energia elétrica, para posterior utilização, durante a corrida.
d) A energia não pode ser conservada, caso não se utilize o
KERS. Assim, utilizando apenas os freios tradicionais, a energia, durante o processo de frenagem, é destruída.
e) Durante a aceleração do veículo, retomando a energia cinética armazenada no KERS, a força de atrito estática entre os
pneus e a pista realiza um trabalho positivo, sendo o responsável pela variação da energia cinética.
Solução Comentada: Pelo que pudemos perceber do texto, parte da energia cinética do veículo, com o sistema KERS, é,
durante o processo de frenagem, armazenada em uma bateria
elétrica. Assim, nesse processo, converte-se energia cinética em
energia elétrica, mesmo que ainda haja alguma produção de
energia térmica, quer por atrito, quer por efeito joule. Essa energia armazenada na bateria será convertida novamente em cinética, quando o piloto pressionar o botão que aciona o sistema,
acelerando vigorosamente.
Resposta correta: c
Para Fixar
|C6-H21|
01.Leia o texto a seguir.
“A partir de extensa experimentação e desenvolvimento
tecnológico utilizando as propriedades descobertas da energia
elétrica, ficou evidente sua versatilidade e utilidade. A grande revolução provocada pela iluminação das ruas e casas foi a confirmação de que a eletricidade tinha chegado para ficar. Tornava-se
necessário então, desenvolver maneiras de gerar essa eletricidade em grande escala, uma vez que a demanda de eletricidade
não parava de crescer. A geração de eletricidade se tornou então
algo imprescindível ao desenvolvimento.
A primeira usina comercial de energia elétrica foi instalada em
Nova York, em 1883, e possuía seis geradores movidos por máquinas a vapor. Nessa usina ocorre um conjunto de transformações
em sequência até se chegar à forma de energia desejada.”
Burattini, Maria Paula T. de Castro. Energia: uma abordagem
multidisciplinar. São Paulo: Livraria da Física, 2008.
a)
b)
Disponível em: <http://epoca.globo.com/infograficos/670_F1/670_f1.swf>.
Considerando o texto e a figura, assinale a alternativa correta.
a) A energia cinética é conservada em todo o processo de frenagem, quer seja com o sistema de freios a disco tradicional,
quer seja com o KERS.
b) A energia cinética perdida pelo veículo durante o processo
de frenagem é completamente convertida em energia térmica, que é armazenada no KERS, para ser utilizada posteriormente, durante a corrida.
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c)
d)
Partindo do carvão para se chegar à eletricidade ocorrem
múltiplas transformações energéticas, que podemos citar:
a energia química da biomassa é convertida em calor através
da combustão. Esse calor é transformado em trabalho sobre
a turbina que ganha energia potencial gravitacional, induzindo corrente elétrica.
a energia química da biomassa é convertida em térmica através da combustão. Essa energia térmica é transferida para a
água que, ao evaporar, se expande, realizando trabalho sobre
uma turbina, que irá, através de indução eletromagnética,
converter a energia cinética da turbina em elétrica.
a energia química da biomassa é convertida diretamente
em energia cinética das turbinas que, após movimentar um
conjunto de ímãs, produz indução eletromagnética em um
solenoide, proporcionando a geração de energia elétrica.
a energia calorífica da biomassa é convertida em energia térmica, através da combustão. Essa energia é utilizada para a
realização de trabalho mecânico sobre as pás de uma turbina, que irá movimentar um conjunto de ímãs, proporcionan-
do a conversão em energia elétrica através da indução.
e) a energia térmica presente na biomassa é convertida em calor,
através da combustão. Esse calor é fornecido à água que, ao
vaporizar-se, expande-se realizando trabalho sobre um circuito elétrico, convertendo toda a energia em corrente elétrica.
|C5-H18|
02.A fim de realizar suas tarefas cotidianas, o ser humano necessita de energia. Ao realizar trabalho, o homem “gasta” energia, que precisa ser reposta para poder continuar desempenhando suas atividades. Estima-se que um homem de 65 kg,
a)
b)
c)
d)
e)
cuja atividade seja sedentária, precise ingerir, através de sua
alimentação, a quantidade de 2.200 quilocalorias por dia. Sabendo que 1 quilocaloria equivale a aproximadamente 4.200
J, a potência de consumo de energia de um ser humano
assemelha-se à potência de:
um relógio digital, de pulso.
uma lâmpada miniatura, de lanterna.
uma lâmpada incandescente comum.
um ferro elétrico.
um chuveiro elétrico.
Fique de Olho
Guariglia, Viggiano e Mattos fizeram um estudo acerca das
questões que já apareceram no ENEM sobre energia até o
ano de 2009. O resultado do trabalho completo deles foi
publicado no VII Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências com o título: “Categorias de questões
sobre energia no ENEM”.
Disponível em: <http://www.foco.fae.ufmg.br/pdfs/1519.pdf.>.
A seguir, transcrevemos o resultado dessa pesquisa:
“A análise [...] nos sinaliza algumas características recorrentes de abordagens de energia elétrica nas provas do
Enem de 2004 a 2008, permitindo-nos inferir sobre possíveis perspectivas comuns. Algumas dessas perspectivas se
referem à abordagem do conceito de energia para avaliar
a capacidade de interpretação crítica dos estudantes em
relação aos contextos delimitados pelas questões. Pois, frequentemente, na abordagem do tema, as questões têm
como “pano de fundo” uma problemática que envolve
uma região ou uma época. Com essa característica, identificamos que as questões, em geral, trazem fatos e problemas atuais que ocorrem no Brasil, relacionados, sobretudo,
a fatores econômicos e ambientais.
As formas de energia escolhidas, química e elétrica,
indicam um papel fundamental no desenvolvimento tecnológico e científico de um país. Com isso, as abordagens
relacionadas a esses tipos envolveram modelos de geração atuais e possíveis para o futuro. As questões analisadas
nesse período trouxeram problemáticas comuns da atualidade ligadas à forma como são geradas e às soluções
dos problemas enfrentados com as atuais fontes geradoras das mesmas. Os problemas se atentam à eficiência de
cada uma das fontes energéticas. Nesse sentido, algumas
questões que abordam o tema indicaram formas alternativas e mais eficientes, tanto do ponto de vista econômico
quanto dos pontos de vista sociais e ambientais. Quanto à
abordagem relacionada à temática ambiental, é frequente
o direcionamento para o estabelecimento de uma matriz
energética que utilize fontes menos agressoras ao meio
ambiente e que possam ser viáveis economicamente para
o Brasil.
O potencial brasileiro foi substancialmente citado nos
mais diversos pontos de discussão. Foi destacado seu potencial de desenvolvimento de tecnologias de geração
de energia e, em alguns momentos, foi ressaltada a possibilidade do Brasil tornar-se um exportador de energia.
Quanto ao problema de produção de energia, o mundo
todo procura respostas muito similares às do Brasil, pois
quase todos esperam desenvolver e implantar tecnologias
menos poluentes e diminuir a dependência do petróleo. A
grande questão que acompanha a energia nos seus contextos globais está associada a como se desenvolver economicamente prejudicando o mínimo possível ao meio
ambiente, ou seja, desenvolvimento sustentável, pois as
atuais fontes não possibilitam uma boa relação entre esses
aspectos.”
Conclusão
Portanto, para ficar “antenado”, não deixe de visitar os sites
na Internet que abordam as relações entre ciência, tecnologia e sociedade como, por exemplo, <http://www.inovacaotecnologica.com.br>, que já apareceu em diversas
questões, não apenas no contexto de energia.
Finalmente, é importante ler sempre os enunciados
das questões com atenção. Neles se encontram informações imprescindíveis para a correta contextualização das
informações nos itens. Portanto, não se esqueça: o texto
não é só um pretexto!
Universidade Aberta do Nordeste
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Objeto do Conhecimento
Radioatividade
Olá, caro vestibulando.
Nesta segunda seção trataremos de um assunto muito
útil para o seu cotidiano, mostrando a você que o estudo da Química pode ser muito estimulante e aplicado à
nossa realidade.
Provavelmente você, ao falar sobre radioatividade,
logo se lembra de desastres em usinas nucleares e dos
riscos que a exposição à radiação pode oferecer. É bom
saber que a radioatividade está presente em nosso dia a
dia, desde a geração de energia elétrica até o uso de isótopos radioativos na medicina, passando pelas pesquisas
sobre conservação de alimentos e exames radiológicos.
Evidentemente, o uso da radioatividade deve ser controlado para que danos não sejam causados ao meio ambiente
e ao homem.
A geração de energia elétrica através de reações de fissão nuclear em reatores de usinas nucleares tem sido largamente discutida ultimamente devido ao acidente em
Fukushima, no Japão, quando um terremoto seguido de
tsunami causou um acidente cujos danos ao ambiente e à
população ainda não puderam ser completamente quantificados. Alguns países são muito dependentes da energia
nuclear, como a França e o próprio Japão, enquanto outros,
como o Brasil, pouco utilizam esse recurso energético, em
relação a outras formas de produção de energia elétrica.
Contudo, não é somente na geração de energia elétrica que a energia nuclear vem sendo utilizada. Alguns
produtos mais perecíveis, como morangos e figos, são
bombardeados com radiação para evitar a proliferação de
microrganismos no alimento. Exames médicos, como radiografias e tomografias, também fazem uso de emissões
de radiação para diagnosticar doenças e tumores.
O estudo e pesquisa sobre o uso de radioatividade são
essenciais para que os benefícios sejam alcançados sem
que ocorram prejuízos ao homem ou ao ambiente. Vamos
a um pequeno resumo teórico.
Resumo téorico
A radioatividade é um fenômeno estritamente nuclear,
que consiste na emissão, espontânea ou provocada, de
radiações (partículas ou ondas eletromagnéticas). Os elementos radioativos naturais emitem fundamentalmente 3
tipos de radiação: alfa (2 prótons e 2 nêutrons) , beta (elétrons acelerados) e gama (ondas eletromagnéticas de alta
frequência).
N
N
Particula
beta
N NN
N
N
N N
N
N
Força eletromagnética
repulsiva
Força nuclear
atrativa
Raio
gama
Disponível em: <http://www.glogster.com/glog.php?glog_id=8177344&scale=
54&isprofile=true>.
Em 1896, o físico francês Henri Becquerel descobre
acidentalmente que o sal duplo de potássio e urânio,
K2UO2(SO4)2, sensibiliza chapas fotográficas sem prévia excitação. É a descoberta da radioatividade. Em 1898, Pierre
Curie (físico francês) e Marie Curie (física polonesa) isolam
o polônio de um minério de urânio. Esse elemento é cerca
de 300 vezes mais radioativo que o próprio urânio. Depois,
em 1910, Marie Curie isola também o rádio. Em 1903, o casal ganha o Prêmio Nobel de Física pelas pesquisas sobre
radioatividade. No começo do século XX, o físico neozelandês Ernest Rutherford faz experimentos que revelam a
existência de um núcleo atômico e consegue identificar
dois tipos de radiação: alfa e beta.
Os principais tipos de radiação são:
Alfa (2 4): partículas positivas
Núcleos atômicos instáveis, geralmente de elevada massa
atômica, emitem radiação alfa, que é constituída por dois
prótons e dois nêutrons. Esta é a forma “mais rápida” de
procurar a estabilidade, pois cada partícula alfa tem número atômico 2 e número de massa igual a 4. Sendo assim, a cada partícula alfa emitida por um núcleo instável,
o número de prótons reduz duas unidades e o número de
massa quatro. Essa radiação apresenta baixo poder de penetração e alto poder ionizante (capacidade de ionizar o ar
por onde passa).
Neutron
Núcleo
Proton
Partícula
Alfa
Disponível em: <http://www.infoescola.com/fisica-nuclear/radiacao-alfa/>.
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Beta (–1 0): elétrons acelerados
Outra forma de um núcleo atômico se estabilizar é quando
existe um número bem maior de nêutrons do que de prótons. Nesse caso, poderá ocorrer a transformação de um
nêutron em um próton. Para essa transformação ocorrer, e
a quantidade de prótons aumentar em relação a de nêutrons, é necessário que ocorra a liberação de um elétron
(beta) pelo núcleo atômico. Ou seja, o núcleo atômico irá
emitir e liberar um “elétron”, ou melhor, uma sub-partícula
carregada negativamente. O poder de penetração é bem
maior do que a alfa, mas em compensação possui menor
poder ionizante.
Também é possível a emissão de pósitrons, uma espécie de antielétron (antimatéria). Esse processo só ocorre
devido à transmutação de um próton em um nêutron. Os
pósitrons são elétrons positivos emitidos por núcleos com
razão nêutron/próton < 1.
ar. O Japão não tem, no momento, outra solução. A Alemanha,
corajosamente, iniciou um plano que fechará, gradualmente,
suas usinas nucleares até 2022. A Itália referendou a extinção da
energia atômica.
O tema é controverso. Existem defensores da energia nuclear que a consideram “limpa”. Estes alegam que, se um grande
terremoto atingisse Itaipu, teríamos uma catástrofe, além dos impactos ambientais causados pela construção, como no caso da
Hidrelétrica de Belo Monte, no Pará, e de outras a serem erguidas
no Pantanal. Os contrários às usinas nucleares acham que os desastres de outras usinas ceifam vidas no momento do desastre, e,
no caso da usina nuclear, mortes ocorrem a longo prazo, como
em Chernobyl.
O desastre no Japão nos leva a buscar energias que não sacrifiquem vidas. Vários meios alternativos já existem ou estão em
pesquisa. A energia dos freios de carros da Fórmula 1 já é reaproveitada. As energias eólica e solar estão a se desenvolver. Já se
estuda o aproveitamento da energia das ondas do mar (...)”.
(beta)
a)
(pósitron)
Partícula beta
b)
Disponível em: <http://www.educacional.com.br>.
Gama (0 0): ondas eletromagnéticas de alta frequência
A radiação gama, por ser uma onda eletromagnética da
mesma natureza da luz, viaja com a mesma velocidade
desta, a 300.000 km/s (no vácuo) e, por isso tem um poder
de penetração muito elevado. Isso acontece por ela não
ser partícula, mas sim onda, além do fato dela não possuir
carga elétrica (nem positiva, nem negativa). Já o poder ionizante é considerado menor do que o da alfa e beta.
Disponível em: <http://fisicamoderna12a.blogspot.com/>.
Assim, o poder de penetração das radiações é: > > .
Questão Comentada
| C7-H26|
O acidente de Fukushima chamou a atenção da comunidade internacional sobre os riscos e benefícios do uso da energia nuclear, bem como as possibilidades de utilização de outras fontes de
energia, de preferência fontes renováveis. Analise um trecho do
artigo “O homem e a energia”, do educador Tales de Sá Cavalcante, publicado no jornal O POVO em sua edição do dia 24/06/2011.
“Após a catástrofe no Japão, o mundo, cada vez mais tecnológico e, por isso, dependente de energia, questiona sua obtenção a partir do átomo.
Deveríamos acabar de vez com as usinas nucleares? Impossível. Ainda há países dependentes da energia atômica. A França,
por exemplo, tem cerca de 80% da sua energia de origem nucle-
c)
d)
e)
Sobre as formas de obtenção de energia citadas no texto e seus conhecimentos sobre o assunto, está correta a
afirmação:
A obtenção de energia a partir do átomo se baseia em processos de fusão nuclear, semelhantes aos que ocorrem no Sol.
Um dos pontos positivos da utilização da energia nuclear é a
inexistência de resíduos radioativos após o processo de fissão
do combustível nuclear.
A energia gerada em hidrelétricas não apresenta impacto
ambiental algum.
A energia gerada a partir dos ventos, a energia solar e a energia proveniente do movimento de ondas do mar são formas
com impacto ambiental praticamente nulo quando comparadas com as formas hoje mais utilizadas.
A Alemanha ainda aposta no uso da energia nuclear para geração de energia elétrica.
Solução Comentada: A energia elétrica gerada em uma usina nuclear se baseia no processo de fissão de núcleos pesados,
como U235, que produz resíduos radioativos (o chamado lixo atômico) que devem ser armazenados em recipientes apropriados
para evitar contaminação do ambiente. Nas hidrelétricas, o impacto ambiental sobre a fauna e a flora da região a ser inundada
pelo lago da represa é grande, bem como para as populações
que devem ser desalojadas de suas residências e cidades devido
à inundação provocada pelo lago. O uso de formas de energia
que tragam menos agressão ao meio ambiente, como a eólica, a
solar e a proveniente do movimento de ondas, parece ser a saída
mais aceita para a geração elétrica com menor impacto ambiental possível. Finalmente, segundo o texto, a Alemanha pretende
desativar gradualmente suas usinas nucleares até o ano de 2022.
Resposta correta: d
Para Fixar
|C7-H27|
03.Leia o texto a seguir.
A reserva de urânio de Santa Quitéria
e a energia nuclear
O depósito de Santa Quitéria está localizado a cerca de 250
km de Fortaleza, na parte central do Estado do Ceará. A jazida de
Santa Quitéria possui reservas geológicas de 142,5 mil toneladas
Universidade Aberta do Nordeste
23
de urânio associado ao fosfato. Nesse minério, 8,9 milhões de toneladas são de P2O5 e 79,3 mil toneladas são de U3O8.
Embora seja a maior reserva de urânio que o país possui, a
viabilidade econômica é dependente da exploração de fosfato
associado. Isso significa que a extração de urânio está condicionada à produção de ácido fosfórico – insumo utilizado na indústria de fertilizantes e de refrigerantes.
Acelerar o aproveitamento das jazidas de urânio do país é
uma das diretrizes da estratégia nacional de defesa. Lançado pelo
então presidente Lula, em dezembro de 2008, o plano é a defesa
do domínio da tecnologia nuclear. O mundo tem hoje algo em
torno de 400 usinas nucleares, baseadas em fissão, em funcionamento. A demanda de urânio é estimada em 64 mil toneladas/
ano. O Brasil possui a sétima maior reserva desse minério, apesar
de ser um urânio empobrecido, com aproximadamente 99% do
isótopo 238 e 1% do isótopo 235.
O enriquecimento do urânio requer uma grande tecnologia,
já dominada pelo Brasil. O urânio enriquecido de 3% a 7% de U235
é suficiente para alimentar um reator nuclear de uma usina. A
bomba já exige um grau maior que 90%. A energia gerada no
processo de fissão de 1 g de U235 é o equivalente a 25 toneladas
de TNT.
Texto adaptado do Jornal da Ciência e UNB – Santa Quitéria, ligada ao Ministério
da Ciência e Tecnologia.
Sobre o tema explorado no texto, é possível afirmar.
a) O urânio natural é empobrecido porque possui um baixo
teor do isótopo 238, menos físsil e, dessa forma, exige maior
massa crítica para manter a reação nuclear em cadeia.
b) A viabilidade na exploração do urânio está associada à exploração do fósforo. Esses dois elementos são encontrados
na reserva de Santa Quitéria, na forma de ácidos inorgânicos
oxigenados.
c) A fissão nuclear do urânio enriquecido de 3% a 7% de U235 é
uma reação em cadeia controlada. A grande quantidade de
energia liberada nesse processo converte-se em eletricidade,
na usina termonuclear.
d) O programa nuclear no mundo tende a ser extinto, pois a
única fonte de energia atômica é a fissão, e o único elemento
radioativo é o urânio, cuja meia-vida é inferior a 10 dias.
e) Os dados revelados no texto mostram claramente que o
Brasil está investindo no campo da energia atômica, mesmo
sabendo que uma reação química produz mais energia que
uma fissão nuclear.
|C6-H23|
04.Leia o texto a seguir.
Mais perto da fusão nuclear controlada
Cientistas norte-americanos ultrapassaram uma etapa considerada crucial para a fusão nuclear controlada – processo que
poderia resultar em fonte inesgotável de energia limpa e resolver
problemas relacionados a combustíveis fósseis.
Os pesquisadores conseguiram produzir um nível de energia
sem precedentes, informou a Administração Nacional de Segurança Nuclear dos Estados Unidos. Os cientistas americanos conseguiram produzir 1 megajoule com a concentração simultânea
de 192 raios laser a uma temperatura de 111 milhões de graus
Celsius, num tubo do tamanho de um apontador cheio com
deutério e trítio.
A fusão nuclear é o motor das estrelas e sua produção artificial forneceria uma alternativa ilimitada e de geração limpa para
substituir o recurso minguado das reservas de combustíveis fósseis. No entanto, até agora, a fusão controlada representa um desafio tecnológico, devido às altíssimas temperaturas e pressões
envolvidas.
Texto adaptado do Portal Terra, acessado em 29 de janeiro de 2010.
O texto revela claramente que a fusão nuclear:
a) é um processo físico de transformação, em que elementos
são transmutados em outros mais estáveis, em condições extremas de temperatura e pressão.
b) é uma fonte de energia limpa, pois evita a emissão de gases poluentes que contribuem para o efeito estufa. A grande
desvantagem é o lixo radioativo produzido.
c) realizada com os isótopos do hidrogênio descrita no texto,
gera energia suficiente para vaporizar 180 kg de água (entalpia de vaporização = 40,7 kJ/mol de água líquida; massa
molar da água = 18 g/mol).
d) dos isótopos do hidrogênio, que ocorre nas estrelas, tem
como produto átomos de hélio. Durante esse processo há
grande liberação de energia sem os danos ambientais dos
combustíveis fósseis.
e) até agora possui como grande desafio reduzir as altíssimas
temperaturas exigidas. Isso será possível com o desenvolvimento de catalisadores e inibidores adequados para
essa reação.
Fique de Olho
ACIDENTES NUCLEARES
Apesar de ser relativamente recente o uso da radioatividade, a história já conta com vários acidentes envolvendo fontes radioativas e usinas nucleares.
O acidente ocorrido em Chernobyl (ex-URSS), em abril de
1986, embora o mais grave, é apenas um de uma grande
série. O primeiro conhecido foi o incêndio ocorrido em outubro de 1957 num reator nuclear em Windscale, na Inglaterra. As consequências desse acidente nunca foram suficientemente esclarecidas. Tal reator continua em atividade
após 300 acidentes de diversas proporções, rebatizado de
Sellafield.
24
Entre 1969 e 1979 foram relacionados 169 acidentes
cuja gravidade poderia ter causado a fusão do núcleo do
reator, o pior tipo de acidente nuclear possível. De todos
os acidentes desse período, o mais sério foi o de Three Mile
Island (EUA) em 1979. Nesse caso, o núcleo chegou a fundir, apesar de tal fato ter sido ocultado à época. Em todo o
caso, foi pouca a radiação liberada para o ambiente. Esse
acidente deixou clara a falta de treinamento do pessoal e a
falha nos sistemas de alarmes.
O acidente de Chernobyl ocorreu justamente durante um teste para aumentar a segurança, no momento em
que o reator estava sendo desacelerado para a limpeza
anual, isto é, a retirada de cerca de uma tonelada de resíduos altamente radioativos. Por “erro humano”, deu-se o
superaquecimento do núcleo, danificando o sistema de
controle da fissão nuclear. A formação de gás hidrogênio
e sua consequente explosão arremessou partes do teto da
usina. Foram lançados na atmosfera radionuclídeos com
mais de 43 milhões de curies, contaminando quase toda a
Europa (1 curie corresponde a 3,7 . 1010 desintegrações/s).
Com trinta focos de incêndio e chamas que chegaram
a 500 m de altura, os bombeiros conseguiram controlar a
situação catorze dias após o acidente. Quase mil pessoas
foram hospitalizadas com intoxicação radioativa, muitas
com graves lesões. Até o final do ano de 1986, 31 mortes
foram relatadas. Cerca de 150 mil pessoas foram retiradas
da chamada zona de segurança, num raio de 30 km ao redor da usina. A cidade de Chernobyl é hoje um lugar abandonado, uma cidade fantasma. O reator número 4, onde
houve o acidente, foi isolado por uma cúpula de concreto
por um prazo indeterminado, séculos, talvez. Os reatores 1,
2 e 3 voltaram ao funcionamento.
Até seis dias após o acidente, uma nuvem de radionuclídeos varreu os ares da Escandinávia, Polônia, Alemanha
e da própria União Soviética. Depois disso, a mudança na
direção dos ventos levou a nuvem radioativa para o restante da Europa, ficando menos atingidos Portugal, Espanha e
França. Os radionuclídeos que se depositaram no solo contaminaram toda a vegetação, comprometendo as pastagens do gado e, consequentemente, a carne, o leite e seus
derivados. O consumo desses alimentos contaminados e
sua comercialização internacional têm gerado polêmicas
até os dias de hoje. O Brasil, por essa época, comprou carne
que até 1992 estava conservada sob congelamento. Estima-se que, nos próximos anos, aproximadamente 9.000
pessoas, de cada 5 milhões, poderão morrer de câncer na
Ucrânia, na Polônia e na Romênia.
Além dos acidentes ocorridos nas usinas nucleares,
vários outros acidentes envolvendo fontes radioativas têm
ocorrido em diversas partes do mundo. Entre eles, um acidente com uma fonte de 60Co, de um aparelho de radioterapia, que aconteceu no México, em 1983. Em 1987, um
acidente semelhante ocorreu em Goiânia (Goiás), com consequências bem mais sérias que as do acidente do México.
No dia 13 de setembro, dois catadores de papel roubaram um aparelho de radioterapia, que estava em desuso,
de um prédio abandonado, o Instituto Goiano de Radioterapia. O aparelho foi vendido a um ferro-velho, após ter
sido desmontado. Violaram um cilindro metálico que continha a fonte radioativa, o 137Cs, o qual foi levado para casa
pelo dono do ferro-velho. Uma luz azulada, proveniente
do pó contido no cilindro, encantou as pessoas. A misteriosa “purpurina” foi distribuída entre amigos e parentes, dando início a uma contaminação por 137Cs de cerca de 250
pessoas e uma dezena de localidades. Vômitos, diarreias,
tonturas e queimaduras nos braços levaram a família ao
hospital. Somente duas semanas após o acidente a questão chega à Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN),
que acionou então um plano de emergência. Internações
e descontaminação dos locais mobilizaram a CNEN e os
médicos do Rio de Janeiro. Em outubro, registraram-se
várias mortes, entre elas a de uma menina de 6 anos que
havia passado o pó radioativo pelo corpo e ingerido um
pouco, ao comer com as mãos contaminadas.
Todo o lixo radioativo foi transportado para um terreno, a 20 km do centro de Goiânia, e depositado sobre
plataformas de concreto. Este foi o local escolhido para o
armazenamento provisório dos rejeitos, após uma polêmica que envolveu as autoridades de vários Estados brasileiros, que se recusaram a receber o material. Depois de
muitas discussões, protestos, jogo de “empurra-empurra”,
o governo Sarney resolveu a questão do lixo de Goiânia
criando um Projeto de Lei em que fazia a distinção entre
dejetos radioativos e dejetos nucleares, ou seja, o acidente
radioativo de Goiânia não teria nada a ver com o Programa de Energia Nuclear Nacional, logo caberia ao próprio
Estado de Goiás armazenar seu “lixo radioativo”, e assim
seria no caso de outros acidentes semelhantes. Ainda hoje
permanece, a céu aberto, o “lixo radioativo” em seu local
provisório.
Quanto aos locais atingidos pelo 137Cs, apresentam
atualmente taxas de radiação inferiores às de Guarapari ou
de Poços de Caldas, locais de exposição radioativa natural.
De fato, os locais contaminados já haviam sido liberados
para a população cinco meses após o acidente.
NOVAIS, Vera. Química 3 – Estrutura da Matéria e Química Orgânica. São
Paulo: Atual. 1993.
Objeto do Conhecimento
Evolução
Dando continuidade aos nossos estudos na área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias, neste último assunto
deste fascículo abordaremos um importante conceito dessa área do conhecimento: a Evolução.
A palavra evolução pode ser aplicada em diferentes
contextos e possui diferentes significados. Em uma linguagem leiga pode significar melhoria, todavia em uma
linguagem biológica o termo deve ser entendido como
mudança.
Exemplos:
1. Leigo: Meu telefone representa a evolução dos celulares.
2. Biólogo: A população encontra-se em evolução e seu
futuro é incerto.
Note que no exemplo 1 temos o sentido de melhoria, o
que não ocorre no exemplo 2.
A Biologia apresenta uma ampla área de conhecimentos, pois tem como objeto de estudo a vida. A compreensão correta do conceito de evolução nos levará à unifica-
Universidade Aberta do Nordeste
25
ção da Biologia, como podemos observar pelas palavras
de Theodosius Dobzhansky:
“nada em Biologia faz sentido exceto à luz da evolução”.
T. Dobzhansky
Nós humanos temos como uma de nossas qualidades a curiosidade. Perguntas iniciadas com “por que” são
constantemente formuladas desde a mais tenra idade e às
vezes deixam os pais aflitos para a elaboração de uma resposta adequada.
1. Por que os peixes têm brânquias?
2. Por que a girafa possui um pescoço tão longo?
3. Por que existem bactérias resistentes a antibióticos?
4. Por que existe o câncer?
5. Por que ratos têm hábitos noturnos?
6. Por que não conseguimos extinguir o mosquito
transmissor da dengue?
São apenas algumas perguntas que podem ser formuladas com o “por que”. Para respondermos questões iniciadas dessa forma, precisamos entender o processo evolutivo como sendo um processo de mudança.
Dois grandes cientistas são lembrados quando exploramos o tema, são eles: Lamarck e Darwin. Resumimos, a
seguir, suas interpretações sobre o processo evolutivo.
Lamarck
A Teoria da Evolução de Lamarck é fundamentada em dois
aspectos:
1. Lei do uso e desuso: o uso ou o desuso de determinado
órgão define, respectivamente, seu desenvolvimento ou
atrofiamento.
2. Transmissão das características adquiridas aos
descendentes: os descendentes receberiam dos pais
a nova condição do órgão surgida pelo uso ou desuso
do mesmo.
Observe que, segundo Lamarck:
• o ambiente é agente que ocasiona a transformação das
espécies (transformismo).
• os seres se modificam atendendo a uma necessidade
imposta pelo ambiente.
• a tendência dos seres para um melhoramento constante
rumo à perfeição.
Disponível em:<http://3.bp.blogspot.com/-3VRN3kBAI-U/TazHfjsCevI/
AAAAAAAAAA0/qtHA45ahSyM/s1600/giraffe_lamark.jpg>.
26
As ideias de Lamarck mostram-se inadequadas para
a compreensão cientificamente correta dos fenômenos
evolutivos.
Darwin
Segundo Darwin, a evolução deve ser entendida como a
modificação na descendência ao longo das gerações de
uma população. Em outras palavras, para que haja evolução é necessário que haja variações entre os descendentes
de uma população.
A famosa seleção natural seria o mecanismo que atuaria sobre essa variação de seres, eliminando aqueles que
não apresentam características que permitam seu sucesso
na competição por recursos (habitat, parceiros ou comida).
Entende-se então que, esse processo, atuando por
muitas gerações, acarretaria a modificação de uma população, podendo a mesma extinguir-se ou aumentar sua
representatividade em uma determinada área.
A sobrevivência dos mais adaptados serve para iniciar
as repostas às perguntas elaboradas anteriormente, pois
as características exibidas pelos seres estão constantemente sendo selecionadas pelo ambiente, e o resultado parcial
pode ser visto nas condições que momentaneamente observamos: girafas com longos pescoços, bactérias resistentes, mosquitos resistentes etc.
Observe na figura acima que os dois tipos existem inicialmente, mas, ao longo das gerações, o tipo dois torna-se
dominante em número na região.
Observe que segundo essa ideia, as mudanças no ambiente estão constantemente elegendo os seres que estão
melhor adaptados.
Segundo Darwin:
• a variação da prole é fator decisivo para sua sobrevivência.
• a evolução ocorre nas populações e não nos indivíduos.
• seres que nascem com características vantajosas
sobrevivem.
• seres menos adaptados são eliminados.
• o ambiente seleciona.
Solução Comentada: Devemos lembrar que as ideias de Lamarck não explicam convincentemente os fenômenos evolutivos, logo não devemos aceitar as ideias de transformação por
necessidade (mutações dirigidas) e a transmissão dos caracteres
adquiridos. Logo, invalidaremos os itens: a, que sugere a transformação, e d, que sugere o uso e desuso, bem como a mudança
por necessidade. O item b será invalidado, pois todo ambiente
exerce seleção constante sobre os indivíduos que nele habitam.
O item c sugere que os indivíduos de conchas escuras estão
melhor adaptados em locais claros, mas o gráfico nos mostra o
oposto. Por fim, o item e que sugere a sobrevivência diferencial
de indivíduos claros em áreas claras e indivíduos escuros em áreas escuras.
Resposta correta: e
Para Fixar
Após a leitura do resumo acima, tente responder as seguintes questões.
1. Por que temos hoje muitas bactérias resistentes aos
antibióticos?
2. Por que os mosquitos deixam tantos descendentes?
|C4-H13, H16|
05.Os dois cartuns, de Garry Larson, apresentados a seguir, ilustram duas visões diferentes do processo evolutivo:
Dica: lembrem-se: o que observamos hoje é apenas um
resultado parcial da sobrevivência diferencial dos seres.
Questão Comentada
|C4-H15, H16|
Cepaea é um caramujo terrestre predado principalmente por
aves. Um estudo da distribuição das formas claras e escuras de
Cepaea em áreas de mata e em áreas abertas resultou no gráfico
a seguir.
a)
b)
c)
d)
e)
Podemos afirmar que é cientificamente correto que:
a) em áreas abertas encontraremos mais caramujos claros do
que escuros, pois estes foram lentamente se transformando
naqueles.
b) a seleção natural não atuou no estudo em questão.
c) indivíduos com conchas escuras sobrevivem melhor em locais claros, pois enfrentam uma menor competição.
d) encontraremos, nas áreas escuras, mais indivíduos escuros,
pois o uso da concha induziu a produção de pigmentos.
e) o gráfico pode ser explicado a partir da sobrevivência diferencial de indivíduos submetidos à seleção natural.
No cartum A, movidos pelo excesso de população, vários animais atiram-se ao mar, realizando assim um suicídio coletivo.
Um dos animais, entretanto, possui uma boia. No cartum B,
algumas criaturas aquáticas jogavam beisebol e, por acidente, a bola foi lançada à terra. Para que o jogo prossiga é preciso que alguém recupere a bola. Após as análises dos cartuns,
marque a opção correta.
No cartum A, animais com boia aparecem, pois há a necessidade de sobrevivência diferencial.
A extinção das espécies é um fenômeno falacioso, pois,
como constatado no cartum A, a necessidade transforma os
indivíduos adaptando-os às diferentes condições ambientais.
As ideias de Lamarck encontram-se representadas no cartum A.
As ideias darwinianas encontram-se representadas no cartum B.
Em A notamos que as diferenças existentes entre os seres
de uma população podem garantir sua sobrevivência diante
das condições adversas.
|C4-H16; C5-H17|
06.Leia o texto a seguir.
Há algum tempo, a resistência a antibióticos vem-se tornando um problema mundial de Saúde Pública, porque dificulta o
tratamento de infecções bacterianas.
Analise a figura 1, em que está representada uma população de bactérias que, logo após a introdução de antibiótico, se
tornou resistente. Atualmente, os antibióticos são utilizados em
larga escala tanto em países desenvolvidos quanto naqueles em
desenvolvimento. Analise a tabela (Figura 2), em que está indicada a quantidade de antibióticos utilizada nos Estados Unidos, em
diferentes situações.
Universidade Aberta do Nordeste
27
Figura 1
Introdução do
antibiótico
ampicilina
Sensível ao antibiótico
ampicilina
a)
Resistente ao antibiótico
ampicilina
b)
c)
Figura 2
Uso de antibiótico
Quantidade de
antibiótico/ano
No tratamento de doenças
infecciosas em seres humanos
11,5 . 106kg
Em rações para animais
7,0 . 106kg
Na agricultura
4,5 . 106kg
d)
e)
Após a leitura do texto e a análise das figuras, marque a opção correta.
O uso de antibióticos favorece o aparecimento de bactérias
resistentes, pois o medicamento favorece a ocorrência de variabilidade genética em bactérias.
Assim como o uso em hospitais, o uso na agricultura favorece, na mesma medida, a formação de bactérias resistentes, as
quais serão responsáveis por infecções em humanos.
A solução definitiva para o problema será o desenvolvimento
de antibióticos mais potentes em seu mecanismo de ação.
O incentivo à pesquisa será fundamental, pois o desenvolvimento de cepas mutantes sensíveis aos antibióticos devem
ser produzidas com o objetivo de competir com as resistentes e levá-las à extinção.
O aparecimento abundante de bactérias resistentes é o resultado da seleção natural atuando sobre a variedade de bactérias existentes.
Fique de Olho
A manutenção dessa variabilidade deve, penso, ser
mantida e respeitada por cada um que compõe nossa espécie. Somente com o exercício da tolerância e respeito
às opiniões divergentes de nossos semelhantes estaremos,
verdadeiramente, contribuindo para a democracia e acima
de tudo para a evolução e adaptação de nossa sociedade.
Cabe a nós, integrantes de uma sociedade que visa a
igualdade de oportunidades para todos, ampliarmos, de
forma ética, o conhecimento científico para a construção
de um mundo mais justo e adaptado às mudanças.
A convivência em sociedade permite a nós humanos
a compensação de nossas deficiências individuais, afinal,
diferimos quanto à imunidade, à força, criatividade, eloquência, cor de pele, ao condicionamento físico, à acuidade
visual, às aspirações políticas, à fertilidade, à coordenação
motora, à afinidade musical e muitas outras características.
Todavia conhecemos sempre pessoas diferentes que apresentam qualidades as quais não possuímos.
Essas diferenças, ou seja, essa variabilidade, nos tornam dependentes da vida em sociedade, logo, a diversidade torna nossa população bem-sucedida mediante a
seleção natural a qual estamos constantemente expostos.
Sem variação não há evolução.
Disponível em: <http://jbatistap.blogspot.com>.
Disponível em: <http://inglesmaistic.blogspot.com>.
Disponível em:<http://www.mudodastribos.com>.
Exercitando para o Enem
|C5-H18|
01.Conforme foi discutido até aqui, os processos físicos envolvem conversão de energia de uma forma em outra. Vários
equipamentos são construídos objetivando alguma forma
de conversão. Associe corretamente a coluna superior com a
coluna inferior e indique a alternativa que relaciona corretamente as colunas.
Dispositivo:
28
1.
2.
3.
4.
5.
Pilha de rádio
Gerador de usina hidrelétrica
Chuveiro elétrico
Alto-falante
Máquina a vapor
Transformação de tipo de energia:
a. Elétrica em Mecânica
b.
c.
d.
e.
a)
b)
c)
d)
e)
Elétrica em Térmica
Térmica em Mecânica
Química em Elétrica
Mecânica em Elétrica
1–d; 2–e; 3–b; 4–a; 5–c
1–d; 2–a; 3–b; 4–e; 5–c
1–b; 2–e; 3–d; 4–a; 5–c
1–d; 2–b; 3–c; 4–a; 5–e
1–b; 2–a; 3–d; 4–e; 5–c
|C3-H8|
02.Leia o texto a seguir.
“Para ser gerada, a energia elétrica passa por processos que
atingem fatalmente o meio ambiente. Com o aumento desmedido do seu consumo e a manutenção de sua forma tradicional de
obtenção, criam-se sérios riscos para a vida em nosso planeta.
Existem várias fontes para obtenção da energia elétrica. Podemos citar entre elas: o Sol, o vento, as águas, a geotermia, as
marés, as correntes marinhas, a nuclear, a lenha, o bagaço da
cana, o carvão, o gás natural, óleo diesel e outras.
Muitas dessas fontes são renováveis e causam poucos impactos ao meio ambiente; outras, ao contrário, são muito impactantes, assim como as linhas de transmissão, que ocupam faixas
contínuas de terras e desfiguram as paisagens.
No Brasil, a eletricidade é predominantemente hidráulica,
mas é gerada também em termoelétricas que utilizam carvão
mineral, óleo combustível e fissão nuclear.
Os impactos causados pela energia elétrica quase não são
percebidos, pois as transformações ambientais ocorrem antes
que a energia chegue até nós.”
b) A transferência de calor de um corpo para outro só é possível
se houver um meio condutor de calor entre eles, caso contrário, haverá isolamento térmico.
c) Quando se transfere calor a um cubo de gelo, independentemente de sua temperatura, ele irá derreter-se, aumentando
sua quantidade de calor latente.
d) A transferência de calor a um corpo é capaz de aumentar sua
energia interna, acarretando ou o aumento da energia cinética média de suas moléculas (temperatura) ou o aumento da
energia potencial associada à agregação dessas moléculas,
provocando mudança de estado físico.
e) Calor é a energia térmica em trânsito entre dois corpos que
possuem temperaturas diferentes, fluindo espontaneamente
para o corpo de menor temperatura, acarretando necessariamente seu aquecimento.
|C5-H17|
04.Os prejuízos causados ao ser humano pela exposição à radiação dependem de dois fatores: a quantidade de radiação
absorvida, expressa em rads (que corresponde a 0,01 J de
energia absorvida por kg de tecido); e um fator apropriado n,
que consiste em um número que se multiplica o número de
rads para que se obtenha o efeito biológico total da radiação,
expresso em rems. Para radiações beta, gama e raios X, o valor de n é 1, e para radiações alfa e nêutrons de alta energia,
o valor de n é 10.
Dose
(em rems)
Disponível em: <http://www.ced.ufsc.br/emt/trabalhos/historiadaeletricidade/
ENERGIA%20ELETRICA%20E%20MEIO%20AMBIENTE.htm>.
Nesse sentido, podemos afirmar corretamente que:
a) as hidrelétricas representam fonte renovável de energia e
não causam impactos na natureza, por isso, devem ser estimuladas, mantendo em boas condições o ar nos arredores
de sua instalação.
b) a construção das instalações de uma usina termonuclear
provoca menor impacto ambiental na região de implantação
do que aquele provocado pela construção da instalação de
uma hidrelétrica, que ocupa grande área, inundando grandes regiões.
c) a queima do etanol para a produção de energia tem impacto equivalente ao da queima de derivados do petróleo, uma
vez que ambos vão lançar dióxido de carbono na atmosfera,
contribuindo para o aumento do efeito estufa.
d) no Brasil, seria ideal que a principal forma de produção de
energia elétrica fosse feita a partir da conversão da energia
eólica de aerogeradores, porque estes não provocam impacto e podem ser instalados com grande potência em quaisquer regiões.
e) o uso de carros elétricos evitaria todo e qualquer impacto ambiental, uma vez que a energia elétrica é limpa. Assim, o problema da poluição devido às grandes frotas seria eliminado.
|C1-H3|
03.Acerca do conceito de energia térmica, assinale a alternativa
correta.
a) O aumento da quantidade de calor que um corpo possui
acarreta ou um aumento de temperatura (conhecido como
calor sensível) ou uma mudança de estado físico (conhecido
como calor latente).
Em Princípios de Química, de Masterton et al, de 1990, é tabelada a dose de radiação e o correspondente efeito esperado:
a)
b)
c)
d)
e)
Efeito provável
0 a 25
Nenhum efeito observado.
25 a 50
Pequena diminuição das células brancas
do sangue.
50 a 100
Lesões, diminuição marcante nas células
brancas do sangue.
100 a 200
Náuseas, vômitos, perda de cabelo.
200 a 500
Hemorragia, úlcera, possível morte.
Mais de 500
Fatal.
Uma radiografia torácica comum emite cerca de 2 . 10–3 J por
kg de tecido. Qual o efeito esperado após uma pessoa ter
sido exposta a essa radiação?
Nenhum efeito observado.
Pequena diminuição nas células brancas do sangue.
Diminuição marcante nas células brancas do sangue.
Perda de cabelo.
Hemorragia.
|C5-H19|
05.Leia o texto a seguir.
Por que reatores precisam ser resfriados,
mesmo desligados?
Em março de 2011, um terremoto seguido de tsunami provocou
um sério acidente nuclear em Fukushima, no Japão. O processo
de fissão nuclear de urânio que ocorre no reator pode ser descrito por:
"
.
Para que o processo de fissão ocorra é necessário que os nêuUniversidade Aberta do Nordeste
29
trons tenham velocidade moderada, sendo chamados de “nêutrons térmicos”. O processo libera calor e esse calor liberado é
usado para vaporizar água, que finalmente produz energia elétrica. O problema ocorrido no Japão reside no fato de que, mesmo
com o reator desligado, os produtos gerados em processos de
fissão nuclear são ainda radioativos e podem emitir nêutrons ou
radiação beta, processos também exotérmicos. Portanto, mesmo
desligado o reator precisa de resfriamento, mas, com o terremoto, geradores a diesel também foram desligados e a refrigeração
foi comprometida. Com o superaquecimento, pode haver derretimento do material do núcleo do reator e liberação de radioisótopos para a atmosfera.
Texto adaptado de Informe-se sobre a Química, número 46,
de Tito Peruzzo e Eduardo Canto.
a)
b)
c)
d)
e)
Sobre os processos radioativos descritos no texto, é correto
afirmar que:
processos de fissão nuclear são caracterizados por serem endotérmicos.
o produto da reação de fissão nuclear é inofensivo ao ser humano.
o processo de fissão, além de liberar grande quantidade de
energia, é caracterizado pela união de núcleos menores, gerando núcleos maiores.
a reação de fissão ocorrida em reatores é uma reação em cadeia, em que os nêutrons produzidos em uma reação sustentam outras reações de fissão, que por sua vez produzem mais
nêutrons.
o derretimento do material do núcleo do reator é também
conhecido como fusão nuclear.
|C6-H22|
06.Leia o texto a seguir.
Uma das principais aplicações da radioatividade é na medicina, mais precisamente no diagnóstico por imagens e na radioterapia. Os radioisótopos entram na composição dos fármacos e
são rastreados pelo corpo: o iodo 131 é usado para mapeamento
da tireoide; o mercúrio 197 é utilizado para identificação de tumores cerebrais; o ferro 59 é usado para estudo das células vermelhas do sangue; já o cobalto 60 é empregado na radioterapia
para destruir células cancerosas.
Mais recentemente foi desenvolvido um exame denominado
PET SCAN (Exame de Tomografia de Emissão de Pósitrons) que
permite obter imagens do corpo humano com maiores detalhes
e menor exposição à radiação. A técnica utiliza compostos orgânicos marcados com 6C11. Esse isótopo emite um pósitron (+1 0),
formando um novo elemento, em um processo com meia-vida
de 20,4 minutos. O pósitron encontra rapidamente um elétron
em sua trajetória, aniquilando-se. As duas partículas são convertidas em dois fótons de radiação gama (0 0). Essa radiação oriunda
da aniquilação é captada por aparelhos específicos e interpretada como imagem.
Sobre o texto, é possível inferir.
a) No decaimento radioativo do radioisótopo usado no PET
SCAN, o produto é um novo elemento com número atômico
e número de massa uma unidade maior.
b) O decaimento do radioisótopo e a aniquilação do pósitron
podem ser representados, respectivamente, por: 6C11 +1 0+
N11 e +1 0 + 0e–1 20 0.
7
c) Uma dose, com o composto orgânico marcado foi preparada e
administrada de imediato no corpo de um paciente que irá realizar o exame. Após 81,6 minutos restarão 6,25% do radioisótopo.
30
d) Todos os radioisótopos citados no texto apresentam núcleos
instáveis, por esse motivo são radioativos. Já o carbono 11,
usado no PET SCAN, por ter uma razão nêutron/próton > 1,
emite pósitrons.
e) Durante o decaimento do radioisótopo carbono 11, para que
ocorra emissão de pósitron (antielétron), é necessária a conversão de um nêutron em um próton. Dessa forma, o número
de massa é mantido (isóbaros) e o número atômico aumenta
em uma unidade.
|C4-H13, H16 / C5 - H17|
07.Pesquisas mostram que, em modalidades que exigem bom
condicionamento aeróbico, o coração do atleta dilata, pois
precisa trabalhar com grande volume de sangue.
Em um esforço rápido e súbito, como um saque no tênis,
uma pessoa normal pode ter o pulso elevado de 70 a 100
batimentos por minuto; para um atleta, pode se elevar de 60
a 120 bpm, como mostra o gráfico a seguir.
Adaptado de Folha de S. Paulo, 6 jun. 2004.
Marque o item correto.
a) De acordo com o gráfico, filhos de atletas apresentam, ao
nascerem, corações maiores que os filhos de pessoas normais.
b) A prática de exercícios acarreta uma maior eficiência cardíaca, com consequências diretas nos genótipos dos atletas,
que transmitem essa característica à sua descendência.
c) A pessoa normal, em repouso, apresenta batimentos cardíacos menos acelerados que o de um atleta.
d) O condicionamento físico atlético depende das relações com
o ambiente, não sendo o mesmo transmitido à prole.
e) O atleta é mais evoluído do que a pessoa normal.
|C4-H15, H16|
08.“Os progressos da medicina condicionaram a sobrevivência
de número cada vez maior de indivíduos com constituições
genéticas que só permitem o bem-estar quando seus efeitos
são devidamente controlados através de drogas ou procedimentos terapêuticos. São exemplos os diabéticos e os hemofílicos, que só sobrevivem e levam vida relativamente normal
ao receberem suplementação de insulina ou do fator VIII da
coagulação sanguínea”. Essas afirmações apontam para aspectos importantes que podem ser relacionados à evolução
humana. Pode-se afirmar que, nos termos do texto:
a) as intervenções realizadas pela medicina interrompem a evolução biológica do ser humano.
b) os usos da insulina e do fator VIII da coagulação sanguínea funcionam como agentes modificadores do genoma humano.
c) as drogas medicamentosas impedem a transferência do material genético defeituoso ao longo das gerações.
d) os procedimentos terapêuticos normalizam o genótipo dos
hemofílicos e diabéticos.
e) os avanços da medicina minimizam os efeitos da seleção natural sobre as populações.
|C4-H13, H14|
09.A pequena Amanda, curiosa e inquieta, certa feita indagou
a seu tio: tio, por que existem pessoas com cores diferentes?
Tendo em vista o conhecimento científico atual, marque a
melhor resposta para o questionamento de Amanda.
a) As pessoas de pele clara estão se transformando em pessoas
de pele escura por causa do efeito estufa.
b) Devido às radiações ultravioletas, pessoas com pele clara preferem casar-se com pessoas de pele escura.
c) A diferença de pele se deve aos diferentes tratamentos estéticos que não param de evoluir.
d) Tanto pessoas com pele clara quanto com pele escura estão
se reproduzindo e passam suas características para seus descendentes.
e) As mudanças climáticas forçam o aparecimento das diversas
cores de pele, visando a melhoria da espécie.
|C4-H14, H16 / C5 - H17|
10.Considere as seguintes informações.
I. O número de espécies de insetos que comem plantas na região tropical é, aproximadamente, três vezes maior que o de
espécies que comem plantas na região temperada;
II. As plantas produzem substâncias, como os alcaloides, que
são tóxicas para muitas espécies de insetos que se alimentam
de plantas;
III. Um estudo mostrou que 35% das espécies de plantas da
região tropical produzem alcaloides, enquanto apenas 15%
das espécies de plantas da zona temperada produzem essa
substância.
Interpretando científica e corretamente essas informações,
podemos concluir que:
a) os seres vivos não possuem relação de dependência entre
si e suas distribuições diferentes ao redor do globo são
aleatórias.
b) as plantas da região temperada, se trazidas para a tropical,
passarão a produzir alcaloides.
c) a população de plantas está submetida a condições predatórias diferentes nas regiões temperada e tropical, logo, suas
distribuições podem ser entendidas como resultado da seleção natural.
d) a diferença na produção de alcaloides pelas plantas das duas
regiões não pode ser atribuída a fatores genéticos.
e) a produção ou não de alcaloides depende do clima a que
está submetida uma planta.
|C6-H-21|
11.Leia o texto abaixo.
“Até a invenção da máquina a vapor, no fim do século XVII, o
carvão vinha sendo utilizado para fornecer o calor necessário ao
aquecimento de habitações e a determinados processos, como
o trato do malte para preparação da cerveja, a forja e a fundição de metais. Já o trabalho mecânico, isto é, o deslocamento de
massas, era obtido diretamente de um outro trabalho mecânico:
do movimento de uma roda-d’água ou das pás de um moinho
a vento.
A altura a que se pode elevar uma massa depende, num moinho a água, de duas grandezas: do volume d’água e da altura de
queda. Uma queda d’água de cinco metros de altura produz o
mesmo efeito, quer se verifique entre 100 e 95 metros de altitude,
quer se verifique entre 20 e 15 metros. As primeiras considerações sobre máquinas térmicas partiram da hipótese de que ocorresse com elas um fenômeno análogo, ou seja, que o trabalho
mecânico obtido de uma máquina a vapor dependesse exclusivamente da diferença de temperatura entre o “corpo quente” (a
caldeira) e o “corpo frio” (o condensador). Somente mais tarde, o
estudo da termodinâmica demonstrou que tal analogia com a
mecânica não se verifica: nas máquinas térmicas, importam não
só a diferença de temperatura, mas também o seu nível; um salto
térmico entre 50 °C e 0 °C possibilita obter um trabalho maior do
que o que se pode obter com um salto térmico entre 100 °C e
50 °C. Essa observação foi talvez o primeiro indício de que aqui
se achava um mundo novo, que não se podia explorar com os
instrumentos conceituais tradicionais.
O mundo que então se abria à ciência era marcado pela novidade prenhe de consequências teóricas: as máquinas térmicas,
dado que obtinham movimento a partir do calor, exigiam que
se considerasse um fator de conversão entre energia térmica
e trabalho mecânico. Aí, ao estudar a relação entre essas duas
grandezas, a ciência defrontou-se não só com um princípio de
conservação, que se esperava determinar, mas também com um
princípio oposto. De fato, a energia, a “qualquer coisa” que torna
possível produzir trabalho – e que pode ser fornecida pelo calor,
numa máquina térmica, ou pela queda-d’água, numa roda/turbina hidráulica, ou pelo trigo ou pela forragem, se são o homem e
o cavalo a trabalhar – essa energia se conserva, tanto quanto se
conserva a matéria. Mas, a cada vez que a energia se transforma,
embora não se altere sua quantidade, reduz-se sua capacidade
de produzir trabalho útil. A descoberta foi traumática: descortinava um universo privado de circularidade e de simetria, destinado
à degradação e à morte.”
CONTI, Laura. Questo pianeta, Cap.10. Roma: Riuniti, 1983. Traduzido e adaptado
por Ayde e Veiga Lopes.
A partir da leitura do texto, é possível afirmar corretamente que:
a) uma vez que, em todos os processos, a energia é conservada,
não é necessária a preocupação acerca de sua indisponibilidade futura para a realização das atividades humanas.
b) da mesma forma que a potência do trabalho mecânico de
uma queda-d’água é proporcional à altura da queda (representada pela diferença de altitudes entre os pontos mais alto
e mais baixo), a potência de uma máquina térmica é proporcional à diferença entre as temperaturas da fonte fria e da
fonte quente.
c) a lei da conservação de energia implica a morte do universo,
devido ao aumento da indisponibilidade para a realização de
trabalho mecânico.
d) em todos os processos físicos, a energia se conserva, mantendo-se assim a disponibilidade para realizar trabalho.
e) a Segunda Lei da Termodinâmica indica que a energia no
universo, apesar de se conservar, tende, através de processos irreversíveis, a aumentar o grau de desordem das partes
que o constituem, dificultando sua conversão em trabalho
mecânico.
|C5-H-17|
12. Chama-se tempo de meia-vida o tempo necessário para que
uma amostra radioativa reduza sua massa pela metade. Após
a ocorrência de uma reação de fissão nuclear, os produtos,
Universidade Aberta do Nordeste
31
ainda radioativos, são deixados em resfriamento e sofrem
decaimento. Analise o gráfico a seguir, de um isótopo hipotético, resultante de uma fissão nuclear, que mostra o decaimento de uma massa inicial de 1000 gramas desse isótopo.
Diante dos dados apresentados, está correta a afirmação:
a) o tempo de meia-vida do isótopo hipotético resultante da
fissão nuclear é de 40 anos.
b) em 60 anos, a quantidade do isótopo hipotético restante é
de 25% da massa inicial.
c) em 30 anos, houve o consumo de 550 gramas do isótopo
hipotético.
d) em 90 anos, 80% do isótopo hipotético inicial terá sido consumido.
e) em 70 anos, a massa do isótopo hipotético se reduziu a um
quarto do valor inicial.
|C6-H23|
13. Itaipu ou Usina Hidrelétrica de Itaipu (Guarani: Itaipu, Espanhol: Itaipu;) é uma usina hidrelétrica no rio Paraná, localizada
na fronteira entre Brasil e Paraguai. O nome “Itaipu” foi tirado
de uma ilha que existia perto do local de construção. No idioma guarani, Itaipu significa “o som de uma pedra”. O compositor estadunidense Philip Glass também escreveu uma cantata sinfônica em nome de Itaipu, em honra da sua estrutura.
Itaipu Binacional é a empresa que gerencia a maior usina
hidrelétrica em funcionamento e em capacidade de geração
de energia no mundo. É uma empresa binacional construída
pelo Brasil e pelo Paraguai no rio Paraná, no trecho de fronteira entre os dois países, 15 km ao norte da Ponte da Amizade.
O projeto vai de Foz do Iguaçu, no Brasil, e Ciudad del Este,
no Paraguai, no sul, até Guaíra e Salto del Guairá, no norte. A
capacidade instalada de geração da usina é de 14 GW, com
20 unidades geradoras fornecendo 700 MW cada. No ano de
2008, a usina geradora atingiu o seu recorde de produção,
com 94,68 bilhões de quilowatts-hora (kWh), fornecendo
a)
b)
c)
d)
e)
90% da energia consumida pelo Paraguai e 19% da energia
consumida pelo Brasil. Sabendo que a usina hidrelétrica de
Itaipu possui 20 turbinas, cada uma fornecendo uma potência elétrica útil de 680 MW, a partir de um desnível de água
de 120 m, e que, no complexo construído, as águas da represa passam em cada turbina com vazão de 600 m3/s, estime
o número de domicílios que deixariam de ser atendidos se,
pela queda de um raio, uma dessas turbinas interrompesse
sua operação entre 17 h 30 min e 20 h 30 min, considerando
que o consumo médio de energia, por domicílio, nesse período, seja de 4 kWh. Estime a massa, em kg, de água do rio que
entra em cada turbina, a cada segundo.
510.000 domicílios e 600.000 kg.
320.000 domicílios e 60.000 kg.
5.100 domicílios e 600 kg.
320 domicílios e 1.200.000 kg.
3.300 domicílios e 120.000 kg.
Para Fixar
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c
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e
Exercitando para o Enem
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Atenção!! Inscreva-se já e tenha acesso a outros materiais sobre
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Expediente
Presidente: Luciana Dummar
Coordenação da Universidade Aberta do Nordeste: Sérgio Falcão
Coordenação do Curso: Marcelo Pena e Fernanda Denardin
Coordenação Editorial: Sara Rebeca Aguiar
Coordenação Acadêmico-Administrativa: Ana Paula Costa Salmin
Apoio
Parceria
Editor de Design: Deglaucy Jorge Teixeira
Projeto Gráfico e Capas: Dhara Sena
Editoração Eletrônica: Dhara Sena
Ilustrações: Suzana Paz
Revisão: Sara Rebeca Aguiar
Realização
Promoção