The water cycle in a bag
Activity description
In this activity, students have the opportunity to engage in practical activities to relate the different physical states of matter and connect these states to the water cycle. They are also challenged to solve problems involving non-negative rational numbers, drawing on learning in the domains of Numbers and Operations as well as Data Organization and Analysis, while evaluating strategies and results obtained
Ice
Heating plate
Visualizer/camera to project from the classroom computer
Thermometer (radiation)
Glass container with a glass lid
Plastic bags with closures
Markers (black and blue)
100 mL cup
Prepare the necessary materials for the activit
Student profiles
Essential learnings
Activity guides
Introdução da atividade
Começa-se por questionar os alunos sobre o estado do tempo no próprio dia e nos dias anteriores (sol/céu limpo, vento, chuva, neve, nevoeiro...).
Projeta-se o site do IPMA com a previsão meteorológica para Mangualde.
Questionam-se os alunos sobre as mudanças dos estados do tempo de modo a concluírem que estes variam ao longo do dia, ao longo do ano e de lugar para lugar.
De seguida, questionam-se os alunos sobre a relação entre temperatura e o estado da água na natureza. Formulam-se questões como:
Qual é o estado físico da água quando...
- abrimos a torneira da casa de banho para lavar as mãos?
- a deixamos no congelador durante algum tempo?
- quando é aquecida a uma temperatura elevada, por exemplo, para cozinhar?
Desenvolvimento da atividade
Realizam-se demonstrações com o apoio de um visualizador, de forma a ilustrar a relação entre os diferentes estados físicos da água com o ciclo da água.
Antes de cada passo da demonstração, pede-se aos alunos que prevejam o que vai acontecer, justificando a sua hipótese e, no final, que confirmem se a sua previsão estava correta.
Pede-se a um aluno para medir com o termómetro a temperatura do gelo numa tina de vidro. Inicia-se a fusão do gelo colocando a tina numa placa de aquecimento (mudança do estado físico de sólido para líquido), pedindo-se ao aluno para medir com o termómetro a temperatura da água já no estado líquido, depois de remover a tina da placa e aguardando alguns minutos.
Questionam-se os alunos acerca de exemplos na natureza onde se observa esta mudança de estado físico da água. Associa-se a solidificação à mudança contrária do estado físico de líquido para sólido.
Coloca-se novamente a tina com a água no estado líquido sobre a placa de aquecimento, iniciando-se a vaporização. Se esta mudança de estado for realizada lentamente e sem aquecimento direto chama-se evaporação, e de forma rápida, com aquecimento, ebulição.
Quando esta for visível a olho nu, pede-se ao aluno para medir com o termómetro a temperatura superficial da água. Refere-se que o sueco Anders Celsius no séc. XVIII utilizou as temperaturas de fusão e de ebulição da água para definir uma escala de temperatura, a chamada escala Celsius.
Propõe-se de seguida a observação da condensação do vapor de água em contacto com a tampa de vidro transparente colocada sobre a tina.
Esquematiza-se na projeção uma tabela com os estados físicos iniciais e finais e os conceitos apresentados, ilustrada com desenhos, questionando-se os alunos sobre as mudanças de estado físico da água a partir da interpretação de gráficos simples de aquecimento e arrefecimento de água.
De seguida, apresenta-se aos alunos um vídeo sobre o ciclo da água, explorando-se também o ciclo urbano da água.
Na projeção, associam-se os estados físicos e as mudanças de estado físico aos conceitos apresentados no ciclo da água – precipitação, evapotranspiração, degelo, etc.
Propõe-se, de seguida, a criação do “ciclo da água num saco”, como mostra a figura seguinte.
Quando a água vaporiza (evapora) o vapor de água sobe e condensa na parte superior do saco.
Propõe-se depois, em grupos de três ou quatro alunos, a resolução de problemas no guião do aluno, a partir da análise de uma grelha com os estados do tempo observados durante o último mês. A tabela de frequências é preenchida numa folha de cálculo, analisando-se graficamente as frequências absolutas de estados de tempo observadas.
Conclusão da atividade
No final da atividade, registam-se fotograficamente os “ciclos da água num saco” e corrige-se em grande grupo as tarefas do Guião do Aluno.
Essential learnings
Evidence / Student action
- Distinguir as diferenças existentes entre sólidos, líquidos e gases. Identificar a existência de transformações reversíveis (condensação, evaporação, solidificação, dissolução e fusão).
- Resposta dos alunos ao questionamento oral do docente durante a realização de demonstrações sobre a relação entre os diferentes estados físicos da água.
- Reconhecer a fração como representação de uma relação partetodo e de quociente, sendo o todo uma unidade discreta, e explicar o significado do numerador e do denominador em contexto de resolução de problemas.
- Respostas dos alunos à questão 1 da parte C do Guião do Aluno.
- Organizar tabelas de frequência absolutas para organizar dados referentes a uma característica qualitativa discreta e indicar o respetivo título.
- Resposta dos alunos à questão 2 da parte C do Guião do Aluno.
Earth Science Communications Team. (2022). Climate Kids: What’s the water cycle?. NASA’s Jet Propulsion Laboratory & California Institute of Technology. Acedido em https://climatekids.nasa.gov/water-cycle/ a 6 de junho de 2022
EPAL. (2022). Ciclos da água. Acedido em https://www.epal.pt/EPAL/menu/epal/comunicação-ambiental/ciclo-da-água a 6 de junho de 2022
Libretexts. (2020). Heating curve for water. Acedido em 30 de junho de 2022 em https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_A_Molecular_Approach_(Tro)/11%3A_Liquids_Solids_and_Intermolecular_Forces/11.07%3A_Heating_Curve_for_Water
Thohari, A. (2017). Percobaan Sains: Siklus Air. Acedido em https://www.thoharianwarphd.com/2017/05/percobaan-sains-siklus-air.html em 24 de maio 2017
Questão-Problema: Qual é o efeito da temperatura no estado físico da água?
A professora vai agora, com a ajuda de um de vocês, variar a temperatura da água. Será que és capaz de prever o que vai acontecer ao estado físico da água em cada passo desta demonstração?
A. Demonstração - Mudanças de estado físico da água
Parte 1
- Mede-se a temperatura do gelo com o termómetro (radiação);
- Coloca-se o gelo dentro da tina de vidro;
- Coloca-se a tina na placa de aquecimento e aumenta-se a temperatura da placa até 10 ºC;
- Mede-se a temperatura final da água com o termómetro.
Regista, no ponto seguinte, o que julgas que acontecerá ao gelo se for colocado, durante algum tempo, a uma temperatura superior, por exemplo, a 10 ºC. E, depois disso, se se continuar a aumentar a temperatura até cerca de 40 ºC?
A) Prevejo que a água...
B) Após a demonstração verificamos que...
Parte 2
- Mede-se a temperatura da água com o termómetro;
- Coloca-se a tina na placa de aquecimento e aumenta-se a temperatura da placa até 100 ºC;
- Mede-se a temperatura final da água com o termómetro.
Parte 3
- Mede-se a temperatura da água com o termómetro;
- Coloca-se uma tampa de vidro na tina com água, envolvendo-a em gelo;
- Mede-se a temperatura final da água com o termómetro.
A) Prevejo que a água...
B) Após a demonstração verificamos que...
B. Vamos representar o ciclo da água no rio Dão!
Materiais:
- Saco de plástico com fecho
- Canetas permanentes de várias cores
- Água
- Copo de 100 mL
- Corante alimentar azul
- Etiquetas
- Fita cola
- Imagem do rio impressa
Procedimento:
- Recorta a imagem com a forma de um declive do rio Dão e coloca-a de um dos lados do saco com fita-cola;
- Desenha vários elementos do ciclo da água conforme o modelo apresentado de uma margem do rio Dão. Desenha uma pequena linha de referência para a altura da água;
- Prepara as etiquetas dando nomes aos vários processos envolvidos no ciclo da água (evaporação, solidificação, evapotranspiração, precipitação, condensação, escorrência superficial, infiltração, armazenamento);
- Num copo de 100 mL, adiciona corante alimentar azul à água;
- Transfere com cuidado a água do copo de 100 mL para o saco até à linha de referência;
- Cola as etiquetas nos locais corretos;
- Pendura o saco na janela usando fita cola.
C. Estados do tempo
Observa o seguinte calendário, que mostra os estados do tempo ao longo de um mês.
1.1 Preenche a tabela de frequência absoluta a partir dos dados apresentados no calendário anterior, com o auxílio da tabela seguinte.
1.2 Representa, em forma de fração, o número de dias de:
a) Céu limpo -
b) Céu pouco nublado -
c) Céu nublado -
d) Chuva -
1.3 Compara as frações obtidas nas alíneas b e c. O que podes concluir?
1.4 Compara as frações obtidas nas alíneas a e d. O que podes concluir?
2. Pinta nas quadriculas seguintes a frequência absoluta para cada um dos estados de tempo.
2.1 Com os dados anteriores, constrói um gráfico com a frequência absoluta de cada estado de tempo.
3. O senhor João é proprietário de uma pecuária e preocupa-se bastante com a proteção do ambiente. Ele utiliza responsavelmente a água da chuva. Num dos tanques de recolha da água da chuva caíram, no mês de janeiro, 5000 litros de água. Ele utilizou 1 décimo desse volume de água na limpeza da sua pocilga.
3.1 Quantos litros de água gastou na limpeza da pocilga?
3.2 Quantos litros de água ficaram no tanque?
3.3 Escreve a relação entre a quantidade de água que ficou no tanque e a quantidade de água que inicialmente existia no tanque. Escreve essa relação na forma de fração na forma mais “simples” (irredutível).
Anexo – Imagem do rio Dão para utilizar na experiência do saco de plástico
