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GREF Física TØrmica.

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para ler, fazer e pensar

leituras de física

3 14. Terra: Planeta ˜gua.

15. Os materiais e as tØcnicas. 16. Mudanças sob pressªo. 17. O mais frio dos frios. 18. Transfornaçıes gasosas.

Leituras de Física Ø uma publicaçªo do

GREF - Grupo de Reelaboraçªo do Ensino de Física Instituto de Física da USP

Anna Cecília Copelli Carlos Toscano Dorival Rodrigues Teixeira Isilda Sampaio Silva Jairo Alves Pereira Joªo Martins Luís Carlos de Menezes (coordenador) Luís Paulo de Carvalho Piassi Suely Baldin Pelaes Wilton da Silva Dias Yassuko Hosoume (coordenadora)

ILUSTRA˙ÕES: Fernando Chuí de Menezes

MÆrio Kano

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junho de 1998

`gua.

Lagos, rios e mares.

Orvalho, neblina e chuvas. Granizos e geleiras. Estamos falando de Ægua.

Habitamos um planeta com 70% de sua superfície coberta de Ægua.

Aqui, quase toda Ægua (97,5%) Ø salgada: a Ægua dos oceanos.

Grande parte da Ægua doce se encontra em regiıes pouco habitadas, nos Pólos, na forma de gelo.

O restante da Ægua doce aflora do subsolo cortando as terras como rios e lagos e se acumulando na atmosfera como vapor.

A vida no nosso planeta teve início na Ægua que Ø o elemento que cobre 2/3 da sua superfície e Ø um dos principais componentes dos organismos vivos, vegetais ou animais.

Nªo podemos "imaginar" vida semelhante à da Terra em planetas sem Ægua.

A Ægua Ø a œnica substância que existe em grandes quantidades na natureza, nos estados líquido, sólido e gasoso. EstÆ em contínuo movimento constituindo um

ciclo. O Ciclo da Ægua.

Das nascentes dos rios, geralmente localizadas nas regiıes altas, a Ægua desce cortando terras, desaguando em outros rios, atØ alcançar o mar.

Grande quantidade de Ægua dos rios, mares e da transpiraçªo das plantas evaporam, isto Ø, passam para o estado de vapor ao serem aquecidas pelo sol e devido a açªo dos ventos.

EVoltou para o mar.

Uma gota d’Ægua do mar. Subiu, subiu atØ encontrar uma nuvem. Caiu como chuva. Molhou plantas e solo. Percorreu rios.

Transformada em vapor, a Ægua se torna menos densa que o ar e sobe. Nªo percebemos o vapor d’Ægua na atmosfera e nem as gotículas de Ægua em que se transformam, quando se resfriam, na medida em que alcançam maiores alturas. Essas gotículas muito pequenas e distantes umas das outras (e que por isso nªo sªo visíveis) se agrupam e vªo constituir as nuvens.

como quando a nuvem Ø envolta por ar em turbulŒncia, que faz as gotículas colidirem entre sí ou quando a temperatura da parte superior da nuvem atinge cerca de 0oC.

Terra: Planeta `gua.

Para que esse ciclo nªo se interrompa Ø necessÆrio que se mantenham as condiçıes que propiciam a formaçªo e precipitaçªo das nuvens,

VocŒ pode simular a formaçªo da chuva criando condiçıes para que a Ægua mude de estado.

Para que uma nuvem formada por bilhıes de gotículas se precipite como chuva Ø necessÆrio que as gotículas se aglutinem em gotas d’Ægua que se compıem de cerca de 1 milhªo de gotículas. Isto ocorre em situaçıes específicas

A chuva ao cair traz de volta ao solo a Ægua que pode passar por Ærvores, descer cachoeiras, correr rios e retornar para o mar. O ciclo da Ægua estÆ completo.

A condensaçªo Ø a passagem do estado de vapor para o líquido, que ocorre com perda de calor. O vapor d’Ægua cede calor para o ambiente.

Sempre que uma substância muda de estado hÆ troca de calor com o ambiente.Esta quantidade de calor necessÆria para que ocorra uma mudança de estado Ø chamada de calor latente.

No caso da evaporaçªo ou condensaçªo o calor recebido ou cedido, respectivamente, para o ambiente Ø o calor latente de vaporizaçªo.

No ciclo da Ægua ocorrem mudanças de estado. A Ægua no estado líquido ao sofrer um aquecimento ou devido à açªo do vento, evapora. A evaporaçªo Ø a passagem lenta de um líquido para vapor, isto Ø, uma vaporizaçªo lenta. Ela ocorre a diversas temperaturas, sempre retirando calor do ambiente.O vapor d’Ægua que Ø menos denso que o ar sobe, por convecçªo, ficando sujeito a novas condiçıes de pressªo e temperatura.

A pressªo atmosfØrica, pressªo da coluna de ar acima do local, diminui na medida em que nos afastamos da superfície. Isto acontece porque a coluna de ar acima vai diminuindo. AlØm disso, o ar se torna mais rarefeito (menos molØculas de ar por unidade de volume) na medida em que a altitude aumenta.

Este fatores, ar rarefeito e diminuiçªo da pressªo atmosfØrica fazem com que a temperatura caia. Temos entªo condiçıes para que o vapor d’Ægua mude novamente de estado. Ele se resfria e se condensa formando gotículas.

- Coloque um pouco de Ægua em um recipiente de vidro e amarre um pedaço de bexiga no gargalo. Marque o nível da Ægua antes de começar o experimento. O que vocŒ observa após algum tempo?

- Coloque o frasco, por aproximadamente 1 minuto, em Ægua quente e observe. Em seguida em Ægua fria, com algumas pedras de gelo por algum tempo. Observe o que aconteceu.

- Quanto mais vapor houver dentro do frasco, maior serÆ a umidade relativa do ar. VocŒ acha que a variaçªo de temperatura influi na umidade relativa do ar? Como? O aquecimento e o resfriamento favorecem os processos de mudança de estado? Como?

- Para variar a pressªo sobre o ar no interior do frasco, coloque Ægua à temperatura ambiente e tampe-o novamente com a bexiga, aguardando cerca de cinco minutos. Como a condensaçªo do vapor d’Ægua ocorre sobre partículas em suspensªo, abra o frasco, coloque fumaça de um fósforo recØm apagado no seu interior e feche-o rapidamente. Isso vai facilitar a visualizaçªo das gotículas.

- Provoque variaçıes de pressªo no frasco puxando e empurrando a tampa elÆstica. Repita isso vÆrias vezes e observe. Ocorreu condensaçªo ao puxar ou ao empurrar a tampa elÆstica? O que aconteceu com a pressªo nas duas situaçıes? Em que condiçıes ocorre condensaçªo? Devemos esperar que chova quando ocorre aumento ou diminuiçªo da pressªo atmosfØrica?

A diminuiçªo de pressªo provoca aumento da evaporaçªo da Ægua. Com a evaporaçªo ocorre diminuiçªo da temperatura do ar e consequentemente condensaçªo do vapor d’Ægua. A "nuvem" que vocŒ observou resultou de um abaixamento de temperatura provocado pela evaporaçªo da Ægua.

Fazendo Chuva.

Transformaçıes TØrmicas. As mudanças de estado.

Chove muito ou chove pouco?

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