Atividade prática - Reconhecendo gases do cotidiano – Parte 1: efeito estufa
9º ano do Ensino Fundamental / 1º ano do Ensino Médio
Objetivo
Vivenciar alguns experimentos que envolvem as propriedades dos principais gases inorgânicos do
cotidiano, que permitem identificá-los, bem como reconhecer a participação deles em importantes
processos naturais como a combustão, a respiração, a corrosão ácida de metais etc.
O entendimento sobre os principais gases do cotidiano está diretamente envolvido com a vivência
dos fenômenos dos quais eles participam, sejam nos aspectos ambientais, energéticos ou
biológicos. A participação dos gases nesses fenômenos é bastante explorada nas avaliações de
química, biologia, física, geografia, além de muito comuns nas provas do Exame Nacional do
Ensino Médio (ENEM).
Introdução – O maior equilíbrio ecológico da Terra
Um dos processos biológicos mais importantes é a respiração, processo quimicamente inverso à
fotossíntese. O maior equilíbrio ecológico do nosso planeta é justamente esse: enquanto os
vegetais fabricam matéria orgânica e gás oxigênio, captando a energia solar, dióxido de carbono do
ar e água do solo, por outro lado os animais utilizam essa matéria orgânica como alimento e
captam o oxigênio para queimar esse alimento e produzir energia para si.
Em outras palavras, somos “comedores” da energia solar, que foi captada e armazenada pelas
plantas.
A reação química da fotossíntese pode ser expressa, de forma resumida, na seguinte equação:
6CO2 (g)
+ 6H2O (l)
+
energia solar → C6H12O6 + 6O2 (g)
Não é à toa que a matéria orgânica produzida está representada na fórmula C 6H12O6, pois os
açúcares que possuem essa proporção de átomos são aqueles utilizados pelas plantas para
diversos fins, como a síntese de sua estrutura, unindo milhares de moléculas de glucose para a
formação da celulose (principal componente do tecido lenhoso ou “madeira”), além de a glicose
ser o principal combustível para o processo de obtenção de energia, chamado de “respiração”.
Observe que a reação da respiração é justamente o oposto da reação da fotossíntese:
C6H12O6 + 6O2 (g)
→ 6CO2 (g) +
6H2O (l) +
energia do alimento
Podemos fazer algumas deduções importantes sobre os gases envolvidos, a partir da análise
dessas equações: 1) O gás carbônico (CO 2) é produto de uma queima completa, portanto não pode
mais ser queimado; ao contrário, pode ser usado para extinguir ou apagar o fogo. 2) Se o açúcar
(C6H12O6) é um combustível e sua queima é promovida pelo gás oxigênio (O 2), este gás é
“comburente”; e não um “combustível”, como muitos costumam pensar. Portanto, o oxigênio, por si
só, não é capaz de “pegar fogo”, embora participe ativamente do fenômeno do fogo e das
explosões, desde que um combustível também esteja presente.
O “triângulo do fogo”, símbolo didático dos bombeiros, nos
mostra que o incêndio só começa com a presença de três
fatores: combustível, comburente (oxigênio) e calor (energia
inicial para dar ignição).
Disponível (acesso: 11.12.2014):
http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Fire_triangle
Gás carbônico, o gás extintor
O dióxido de carbono (CO2), conhecido mais como “gás carbônico”, tem sido muito discutido nas
últimas décadas, por diversos fatores. Ora, como nos últimos 200 anos a humanidade vem
queimando combustíveis fósseis derivados do petróleo e carvão mineral, em quantidades nunca
vistas, a quantidade de dióxido de carbono na atmosfera está crescendo a passos muito largos.
Por outro lado, as florestas, que poderiam estar retirando esse excesso de gás carbônico da
atmosfera para formar novas árvores, estão diminuindo assustadoramente, devido ao
desmatamento descontrolado. Infelizmente, os esforços brasileiros para preservar a maior floresta
do mundo têm fracassado e a Floresta Amazônica está em franco declínio.
Diversas consequências ambientais graves já podem ser sentidas, causadas por tais abusos da
humanidade contra os recursos naturais, como o aumento da temperatura média global, causado
pelo desmatamento e pelo “efeito estufa”, e a escassez de água pela diminuição do índice de
chuvas.
O gás carbônico é um dos gases responsáveis pelo “efeito estufa”. Mas, como isso acontece? A
atmosfera do nosso planeta deixa passar uma parte da luz solar, bloqueando outra parte na sua
“camada de ozônio”, principalmente os raios do tipo ultravioleta. Mas, a parte que atravessa a
atmosfera e chega ao solo, consegue aquecer o solo e também o ar do planeta mais próximo do
chão. O calor irradiado é simplesmente energia na forma de luz infravermelha.
Acontece que uma parte dos raios infravermelhos deveriam ser refletidos de volta para o espaço;
mas alguns gases da atmosfera
conseguem rebatê-los de volta ao solo.
Esse
fenômeno
promove
um
aquecimento acima do normal, chamado
de “efeito estufa”, bastante parecido
quando deixamos um automóvel com os
vidros fechados, exposto ao sol. Os
vidros deixam a luz visível passar, mas
bloqueiam os raios infravermelhos
(calor) do lado de dentro do carro, que
por sua vez fica com seu interior muito
mais quente que qualquer outro objeto
deixado ao sol.
Esquemas das trocas de calor vindo do Sol
na superfície da Terra.
Disponível (acesso: 11.12.2014):
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Efeito_estufa.PNG
O efeito estufa pode ser utilizado como
forma de aproveitar a energia solar,
concentrando-a em estufas ou fornos de
vidro, utilizados para assar alimentos,
como na foto ao lado. Um conjunto de
espelhos também pode ser utilizado para
direcionar mais para o interior do forno.
Assim, enquanto os espelhos externos
aumentam a incidência de luz, os vidros
concentram o calor dentro do sistema.
Revestimentos espelhados na parte
interna também são úteis para aproveitar
ainda mais os raios, direcionando-os
para os alimentos.
Exemplo de forno solar.
Disponível (acesso:11.12.2014):
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cocinasolarcaja01.jpg
É importante lembrar que não é só o gás carbônico que promove o efeito estufa. Os gases que
atualmente substituíram os CFCs nos refrigeradores, freezers, aparelhos de ar condicionado e na
fabricação de espumas e isopor, possuem propriedades ainda mais intensas que o gás carbônico
de refletir a luz infravermelha. No entanto, como a queima dos combustíveis fósseis lança milhares
de toneladas diárias de dióxido de carbono na atmosfera, a influência deste gás é mais
significativa, devido à quantidade.
Experimento 1: “Medindo o efeito estufa”
Material (por grupo de alunos)
A) Três termômetros de laboratório.
B) Duas panelas iguais de vidro ou outro tipo de recipiente de vidro, desde que possuam tampas
também de vidro. Os recipientes ou panelas precisam ser de tamanho suficiente para caber os
termômetros em seu interior, mesmo com as tampas colocadas.
Obs.: Podem ser usados também dois aquários de vidro, mas será necessário um vidro plano para
servir de tampa; ou usar os aquários invertidos, com a abertura para baixo.
C) Uma caixa de papelão, de tamanho aproximado dos recipientes de vidro.
D) Papel alumínio.
E) Plástico transparente.
F) Cola para papel.
G) Cola quente.
H) Fita adesiva.
I) Estilete ou tesoura.
Procedimento
1. Confira se os termômetros estão medindo exatamente a mesma temperatura ambiente, sem
colocar as mãos nos bulbos, para não alterar a leitura. Caso haja diferença de um ou dois graus,
marque os termômetros que apresentarem leitura um pouco alta, para descontar esses graus das
leituras futuras, durante o experimento; mantendo assim, as leituras iguais dos três termômetros.
2. Estufa de papelão “A”: Recorte uma lateral da caixa de papelão e cole o plástico transparente no
lugar da parte retirada. O objetivo aqui é criar uma “janela” na caixa de papelão que possibilite ler o
termômetro no seu interior sem ter que abrir a caixa. Posicione um dos termômetros dentro da
caixa de papelão, de forma que fique perto da “janela” de plástico, fixando-o com cola quente ou
fita adesiva.
4. Estufa de vidro “B”: Em torno de um dos recipientes de vidro, faça um revestimento externo de
papel alumínio, deixando também uma pequena abertura para a leitura do termômetro. Coloque o
termômetro de forma fixa no interior do recipiente, com cola quente ou fita, próximo da abertura de
leitura.
5. Estufa de vidro “C”: No outro recipiente de vidro, faça um revestimento interno de papel
alumínio, mas apenas nas paredes que não ficarão na direção do Sol e também no fundo. Não
faça revestimento na parte de cima. Posicione o termômetro em uma posição que permita a leitura
por cima ou por uma das laterais que não estiverem com revestimento.
6. Coloque os três recipientes em lugar que receba bastante luz solar. Os “visores” ou “janelas” dos
recipientes “A” e “B” não devem ficar posicionados na direção do Sol, mas na parte contrária ao
Sol.
7. Aguarde pelo menos 20 minutos para fazer as primeiras leituras de temperatura, retomando-as
de 10 em 10 minutos, anotando também as condições de insolação em cada momento da leitura.
Se necessário, retome as leituras em um dia de maior insolação. Anote as informações na tabela
abaixo:
Tempo
Temperatura
estufa A
Temperatura
estufa B
Temperatura
estufa C
Condições de insolação (comentários ou
classificação de zero a 5)
20min
30min
40min
50min
60min
70min
Observações e questões
1) Quais das estufas foi mais eficiente para elevar a sua temperatura interna? Comente, baseandose nas leituras de temperatura.
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2) As estufas “A” e “B” demonstraram aquecimento eficiente? Houve diferenças significativas nas
temperaturas apresentadas por essas duas estufas? Comente e justifique.
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3) Quais providências você poderia tomar para aumentar ainda mais o aquecimento da estufa “C”?
Será que você conseguiria aperfeiçoá-la para fazer um “forno solar” e usá-lo para assar alimentos?
Comente e explique como isso seria possível.
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4) Embora o experimento não tenha sido feito com gás carbônico e, sim, com vidro, o efeito estufa
acontece na atmosfera livre por ação de vários gases, dentre eles o gás carbônico. O vidro atua
até de forma mais intensa, armazenando inclusive o ar já aquecido, impedindo que este suba e se
misture com gases menos aquecidos, como acontece nos sistemas abertos. Por que a estufa de
vidro “B” não obteve os mesmos resultados que a estufa de vidro “C”? Comente.
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