Painel 2 - Matéria e energia.

O universo tem um aspecto primordialmente material. Desde a umidade do orvalho, ao ar que respiramos, aos minerais que encontramos no solo, às plantas, aos seres vivos microscópios e macroscópicos, às águas dos rios e mares, tudo é matéria.

Tópico 1 - Matéria e energia: definições

Matéria é tudo o que tem massa e que ocupa lugar no espaço.

 

A matéria não pode ser criada ou destruída, apenas transformada.

 

Matéria e o ciclo da vida

Uma planta que nasce de uma semente, cresce absorvendo matéria orgânica e inorgânica, luz e calor, dá frutos, envelhece, é cortada, sua madeira transformada em tábuas ou tornada lenha para fogueira.

 

Suas cinzas irão fertilizar o solo ao ser queimada, quando estiver em decomposição, os componentes de sua matéria fornecerão nutrientes para a terra, fertilizando-a e novas árvores poderão nascer neste ciclo infindável.

 

 

No Universo, a energia está intimamente ligada à matéria. Luz, som e calor não são matérias, pois não possuem massa nem ocupam lugar no espaço. São formas de energia.

 

Quando pensamos em energia, devemos pensar em tudo o que é capaz de realizar trabalho e, por sua vez, trabalho é efetivado sobre unidades de matéria e percebido nas transformações materiais das coisas, objetos e seres.

 

Tópico 2: as formas alternativas de energia

O estudo das ciências pressupõe recortes. Ao estudarmos Química, estaremos estudando energia química das substâncias; em Física, estaremos analisando as energias mecânica, elétrica, ondulatória, magnética, da luz, do som, que afetam os corpos materiais; se estivermos estudando Biologia, estudaremos a energia solar que afeta os seres vivos e sua energia metabólica.

Por do sol no Jalapão.
Por do sol no Jalapão.

Para que haja vida, é necessário que a energia flua no campo material e possamos analisar algumas formas de energia importantes para a vida:

 

  • ENERGIA SOLAR é a energia básica e fundamental para a vida na Terra. De uma forma direta ou indireta todas as formas de energia utilizadas pelos seres vivos provêm do Sol.

 

  • ENERGIA MECÂNICA – é a energia que se pode transferir por meio de força a um corpo ou a um sistema, gerando movimento.

 

  • ENERGIA CINÉTICA – em Física, a energia cinética é a quantidade de trabalho que teve que ser realizado sobre um objeto para tirá-lo do repouso e colocá-lo numa velocidade v em uma trajetória.

 

 

  • ENERGIA METABÓLICA – é a energia que é processada e transformada pelos seres vivos e que provém de seus regimes alimentares. 


    Os diversos alimentos são consumidos e, de inúmeras maneiras, processados, transformados em átomos, moléculas que irão se incorporar ao ser vivo:

    >  restaurando-o, 

    > formando células e diferentes tecidos, 

    > fazendo-o crescer, 

    > liberando energia para seus processos vitais.

 

 

  • ENERGIA QUÍMICA – é a energia obtida através das reações químicas as mais diversas, liberando o potencial das ligações químicas entre seus átomos e percebida como uma combustão.

A energia obtida na alimentação é liberada em forma de calor.

Todas as máquinas são alimentadas com algum tipo de combustível e a energia química obtida é transformada em outros tipos de energia e trabalho.

 

  • ENERGIA ELÉTRICA – é a energia captada de diversos modos:

    > através do movimento das águas, dos ventos, 

    > através de consumo de combustíveis em reatores termelétricos e nucleares e que nos fornece eletricidade, fazendo com que os aparelhos funcionem e as comunicações à distância sejam possíveis.

 

  • ENERGIA NUCLEAR – é a energia proveniente dos átomos e obtida a partir de reatores em usinas nucleares.

     

Regra básica: Assim como a matéria, a energia do universo não pode ser criada ou destruída, apenas transformada. E, em todas as ciências, os princípios que regem seus recortes químicos, físicos e biológicos possuem pontos de contato.

 

Usina de Angra dos Reis - RJ
Usina de Angra dos Reis - RJ

Tópico 03 – Substância, corpo e objeto.

A matéria se apresenta no universo numa grande variedade de formas, basta pensarmos nos minerais e nos seres vivos – plantas e animais - que encontramos na natureza. As substâncias encontradas na natureza estão em forma de misturas.


As transformações materiais

 

A partir destes elementos básicos, que têm diferentes composições químicas ou substâncias, podemos transformá-los a partir de processos mecânicos, químicos e biológicos em novos objetos, produtos ou corpos presentes em nossa vida através de processos laboratoriais ou industriais. 

 

Conceitos básicos:

Temos, portanto três conceitos fundamentais a aprender:

  • Substância – é um determinado tipo de matéria com a qual iremos produzir diferentes produtos.

 

  • Corpos – são porções limitadas de matéria natural ou artificialmente.
  • Objetos – são todos os corpos produzidos artificialmente pelo homem e que possuem alguma utilidade.

 

Tópico 04 – Átomos e moléculas.

A matéria, portanto, é formada de diferentes substâncias. Dependendo de nosso recorte, se físico, químico ou biológico, aprofundaremos nosso foco.

Podemos, portanto, pensar no seguinte esquema:

Matéria > Substâncias > Moléculas > Átomos >>>>Material inorgânico

Material orgânico

(Nível macro) Organismo > Sistemas > Órgãos > Tecidos > 

      (Nível micro)>>>  Células > Moléculas > Átomos >>>>Seres vivos


As substâncias podem ser simples e compostas.

 

 

Substâncias simples - são aquelas formadas por apenas um elemento. O ferro é formado, em estado puro, apenas de átomos. Observe as fases dos materiais.

 

Substâncias compostas - têm mais de um elemento em sua composição.

 

Por exemplo, a água é formada por dois elementos: hidrogênio e oxigênio em proporções constantes.

 

Misturas – São formadas de mais de um elemento em sua composição em proporções não constantes.

 

Por exemplo: um torrão de terra, uma mistura de legumes em pedaços, de grãos e impurezas, etc.

 

Como as substâncias se apresentam de forma molecular:

As moléculas de um só elemento (substâncias simples) ou de mais de um elemento (substâncias compostas) são identificadas e apresentadas em seu aspecto molecular, através de fórmulas, já que a proporção de suas substâncias é constante.

 

Uma molécula, por sua vez, é formada de átomos.

 

Como pensamos molécula e átomo?

A escala microscópica

 

Se tomarmos uma porção de matéria formada por substâncias compostas, podemos dividi-la em pedaços tão pequenos que, numa escala microscópica, estaríamos lidando com a menor parte da matéria formada de átomos daquela substância específica.

 

Por exemplo: pedaços cada vez menores de madeira ou de água chegarão a ter um tamanho microscópico chamado molécula.

 

Molécula – é a menor porção de matéria capaz de guardar a composição da substância que a forma. Exemplo: uma molécula de água.

Atenção: observar que uma molécula de água não guarda as propriedades da água, isto é, não ferve a 100o.C, como uma porção de água numa chaleira, mas sua composição é idêntica à da água.

 

 

Se continuarmos a dividir esta molécula, ela perderá suas características de composição e propriedades e encontraremos novos elementos que compõem substancialmente a molécula: os átomos. Vejamos: uma molécula de água, se dividida, nos fará chegar aos componentes básicos da água, 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio, já que a fórmula da água é H2O.

 

Que tal a animação da Água d'Evian?

Átomo – é a menor partícula da natureza que forma a molécula. É a estrutura fundamental da matéria.

Exercício 2

 

Monte um grupo. Discuta com seus colegas energias alternativas e aplicações dos tipos de energia que você conhece, mencione em pequeno relatório, justificando suas respostas e as discutindo em sala de aula sob orientação de seu professor.

 

Entrar em Ex-Painel 2

 

               Retornar à Área de Testes - Demo K12.