rotocolos Experimentais – As Aventuras e Desventuras de uma Pequena Gota de Água… no Laboratório!

Evaporação – Para onde foi a água?

Contextualização: Na natureza, a energia ou o calor do sol, faz com que a água evapore, passe do estado líquido para o estado gasoso. A água está continuamente a ser aquecida e arrefecida, evaporando, condensando ou congelando de acordo com a temperatura ambiente.

Procedimento:

Encher os dois recipientes com água.
Assinalar, com uma caneta de acetato, os níveis de água nos recipientes.
Num dos recipientes, verter um pouco de óleo. Explicar que os dois líquidos não se misturam: a água que é mais pesada fica no fundo e o óleo que é mais leve fica em cima.
Submeter os dois recipientes a uma fonte de luz artificial intensa.
Observar a evolução dos níveis de água nos recipientes ao longo do tempo.
Observar a diferença dos níveis de água nos dois recipientes. Concluir que a água do recipiente sem óleo se evapora, enquanto que no outro recipiente, o óleo impede a evaporação da água para a atmosfera.

Condensação – Não vejo nada! Está tudo cheio de vapor…

Contextualização: Podemos observar a condensação diariamente em vários locais, por exemplo, na janela do carro e nos vidros dos chuveiros. Mas porquê? O ar que respiramos está cheio de vapor de água, que é o gás que se forma quando a água evapora. A condensação vem do vapor de água que existe no ar, que é composto por milhões de moléculas de água minúsculas. Este vapor de água é um gás se estiver à mesma temperatura que o ar que nos rodeia. Mas quando arrefece, transforma-se em água líquida. É isso que acontece quando o vapor de água está em contacto com uma superfície fria, como uma janela. O frio faz com as moléculas de água fiquem com menos energia e se movam mais lentamente. Quando o movimento das moléculas é muito lento, elas transformam-se em pequenas gotas de água: elas condensam!

Procedimento:

Colocar água numa chaleira eléctrica e deixar ferver.
Observar o efeito do aumento da temperatura na água: passagem do estado líquido para o estado de vapor.
Observar que a passagem do estado líquido para o estado de vapor pode ocorrer por evaporação ou por ebulição. Definir bem a diferença entre a ebulição e evaporação.
Aproximar um espelho do vapor de água que se liberta da chaleira.
No espelho, observar a transformação da água do estado de vapor para o estado líquido: a condensação!
Encher um recipiente metálico com água e gelo.
Tapar o recipiente metálico e esperar um pouco.
Observar as gotas de água que se formam no lado de fora do recipiente metálico. Referir que as paredes do recipiente metálico estão muito frias e arrefecem o vapor de água, que se deposita no lado de fora do recipiente.
Observar que as gotas que se formam nas paredes do recipiente metálico não provêm da água que está dentro do recipiente. O recipiente está fechado! As gotas vêm do ar que nos circunda e que respiramos, que está cheio de vapor de água “invisível”.

Solidificação – Está a ficar frio…

Contextualização: Sabemos que as bebidas ficam mais frescas se lhes juntarmos 2 ou 3 cubos de gelo. Se tocarmos num cubo de gelo sentimos logo que é frio. Mas o que é o gelo? É simplesmente água, mas numa forma diferente da líquida: o gelo é água no estado sólido! Mas quando é que a água se transforma em gelo? Nesta experiência vamos ficar a saber como e em que circunstâncias é que a água se transforma em gelo.

Procedimento:

Encher dois copos de plástico com água.
Colocar um dos copos no congelador e o outro no frigorífico. Discutir a diferença de temperatura nestes dois locais.
De 30 em 30 minutos, espreitar os copos, observar o que está a acontecer. E medir a temperatura da água nos dois copos.
Ao fim de 3 horas, tirar os dois copos do frigorífico e congelador. Verificar que a solidificação apenas ocorreu no copo que estava no congelador. Discutir as razões porque tal acontece.
Colocar a água que se transformou em gelo num prato e observar o que acontece.
Repetir o mesmo procedimento com outros líquidos: leite, sumo, ….
Discutir o que acontece com outros líquidos nas mesmas circunstâncias. Observar que os comportamentos são diferentes. Uns congelam mais rápido e outros mais lentamente. Contudo, todos congelam à temperatura do congelador, pois todos são constituídos fundamentalmente por água!

Precipitação – Está a chover no laboratório!

Contextualização: Quando chove, de onde vem a água? Como é que se formam as nuvens? Quando está calor e o vento sopra, a água dos rios, lagos e mares evapora-se, transformando-se num gás leve que sobe no ar. Este gás é o vapor de água. Ao subir, o vapor de água arrefece, formando-se pequenas gotas de água. São estas gotas que formam as nuvens. À medida que arrefecem, as gotas de água vão aumentando, ficam demasiado pesadas e começam a cair: começa a chover! Nesta esta experiência pretende-se observar a formação de uma nuvem e o fenómeno da precipitação no interior de um recipiente de vidro.

Procedimento:

Colocar água quente no interior do recipiente de vidro transparente. Esta água vai representar a água dos mares aquecida pelo Sol.
Colocar o copo de vidro no interior do recipiente, com a boca virada para cima.
Tapar o recipiente de vidro com a travessa de alumínio, de forma a criar um sistema fechado.
Colocar gelo no interior da travessa de alumínio. A travessa com o gelo representa a atmosfera fria.
Fechar as janelas, apagar as luzes e incidir a luz de uma lanterna no recipiente de vidro para observar a nuvem que se forma. Observar que parte da água quente se transforma em vapor de água que sobe, e que quando arrefece, volta a transformar-se em água.
Observar que o copo de vidro funciona como um medidor da precipitação.

Infiltração – Vamos ver se há água lá em baixo

Contextualização: A água subterrânea é a água que ocupa os espaços vazios e as fracturas que existem no solo, areia e rochas. É uma água que está “escondida”, mas que pode ser observada nesta experiência. Muitas comunidades obtêm a água que bebem a partir de fontes subterrâneas: os aquíferos. O abastecimento destas comunidades é feito através de uma perfuração que atravessa o solo e as rochas até alcançar os aquíferos, de onde é extraída a água para consumo. As casas que não obtêm a água para beber a partir de fontes de água pública, têm poços privados que captam a água subterrânea.

Procedimento:

Colar o tubo do esguicho às paredes do recipiente de vidro.
Encher o recipiente de vidro com uma camada de 4-5 cm de areão seguida de uma camada de 4-5 cm de areia. A camada de areia deve ficar com alguma inclinação, ficando a zona mais elevada do lado onde está colado o tubo do esguicho. Recordar que na natureza, alguns aquíferos são constituídos por camadas de areia, de areão e de rocha.
Enterrar metade do copo de plástico perfurado na camada de areia, com a boca virada para cima.
Verter, lentamente, água no recipiente e observar como a água preenche os espaços entre os grãos de areia e do areão. Observar que a água parece mover-se mais rapidamente através do areão.
Continuar a verter água até o nível estar, aproximadamente, um centímetro acima do topo da camada de areão. Referir que este nível é chamado nível freático. A zona abaixo desta superfície está saturada de água (zona de saturação).
Simular uma “chuvada” vertendo mais água do jarro (nuvem) no recipiente (superfície da Terra), até o nível da água estar, aproximadamente, três centímetros acima do topo da camada de areão. Referir que a quantidade de água subterrânea aumentou. O aquífero foi recarregado! É o que acontece quando chove ou cai neve e a água se infiltra no solo.
Continuar a verter água no recipiente até o nível da água ultrapassar, ligeiramente, o topo da camada de areia na zona menos elevada. Referir que a água que surge acima da camada de areia é água superficial, tal como os rios e os lagos. A água que existe abaixo da superfície da terra é água subterrânea. Verificar que o nível da água superficial corresponde ao nível da água na camada de areia.
Observar o aparecimento de água no copo de plástico – poço. Referir que o nível da água nos poços é geralmente muito influenciado pela precipitação.
Simular a extracção de água subterrânea com o esguicho, que funciona como uma bomba de extracção de água. É o que acontece nos furos que atravessam o solo e as rochas e alcançam um aquífero.
Observar o efeito do bombeamento no nível de água no “aquífero”.