Investigação do Plano 13

Air é o nosso exemplo mais familiar do estado da matéria a que chamamos gás. Vivemos imersos nele e dependemos dele para nos mantermos vivos. É também invisível, não particularmente tangível, e pode ser um desafio para a investigação. Mas, tal como os sólidos e líquidos, o ar é matéria. Tem peso (mais do que podemos imaginar), ocupa espaço, e é composto de partículas demasiado pequenas e demasiado espalhadas para serem vistas. O ar, uma mistura de gases, partilha propriedades com o vapor de água, a forma gasosa da água que faz parte do ar. Compreender o ar ajuda-nos a compreender o vapor de água.

Avaliação formativa

P>Pode os seus alunos usar dados para raciocinar que o ar é matéria?

Disponível online em inquiryproject.terc.edu

div> Avaliação Formativa

Possuas alunos podem usar dados para raciocinar que o ar é matéria?

As entradas do livro de notas contêm provas de que os estudantes podem usar os seus dados de observação para fazer alegações de que o ar ocupa espaço e tem peso e é, portanto, matéria.

Utilize estes critérios para orientar a sua interpretação do trabalho dos alunos:

Desenho anotado de seringas

• O desenho mostra que o ar é contínuo de uma seringa, através do tubo de ligação, até à outra seringa?
• A anotação indica que o aluno compreende que se retirar espaço para o ar de uma seringa, o ar tem de ir para outro lugar e, portanto, cria este espaço empurrando o êmbolo da segunda seringa?

Desenho anotado do balão insuflado

• O aluno explica que quando o balão com ar adicional empurra a balança para baixo, isto é uma prova de que há um aumento de peso que deve ter vindo do ar adicionado?

As etapas seguintes podem ser uma discussão de experiências da vida quotidiana que fornecem provas semelhantes de que o ar ocupa espaço e tem peso. Por exemplo, colocar ar num pneu empurra o pneu para fora à medida que o ar preenche o espaço e aumenta o peso.

As investigações dos estudantes sobre sólidos e líquidos forneceram provas de que estes materiais têm peso e ocupam espaço e são, portanto, matéria. Agora os estudantes procuram provas de que o ar (um gás) tem peso e ocupa espaço e é também mate. Esta investigação é a primeira de uma sequência de quatro em que os estudantes investigam as propriedades do ar. Apesar de podermos circular livremente através do ar, os estudantes estabelecem que o ar ocupa espaço à medida que manipulam um sistema de seringas acopladas. Através de uma demonstração convincente de balões, é também estabelecido que o ar tem peso.

No final desta investigação, os estudantes terão provas de que o ar ocupa espaço, tem peso e, portanto, é matéria. Os estudantes serão introduzidos à ideia de que o ar é composto por partículas demasiado pequenas e demasiado espalhadas para serem vistas.

Gruposdeensino

• Entender que o ar ocupa espaço, tem peso, e é matéria composta por partículas demasiado pequenas e demasiado dispersas para ver

Materiais e Preparação

Preparação:

• Cortar doze peças de 16 em tubos de plástico transparente de 1/4 de polegada
• Montar dois conjuntos de balões duplos de 16 em tubos de 1/4 de polegada. Um balão duplo é um conjunto de dois balões, com um balão inserido no outro balão. Deslizando os balões sobre a extremidade de borracha de um lápis ajudará a inserir um balão dentro do outro.

li>Prensar uma rolha de borracha firmemente na ponta da bomba do balão (Ver foto).li>Prática usando a bomba do balão para inflar e atar um balão duplo. Apenas o balão interior precisa de ser atado. Usar uma mão para apertar os balões contra a rolha de borracha. Com a outra mão, utilizar o movimento rápido e contínuo da pega da bomba para inflar o balão duplo até ao tamanho quase máximo.li>Equilibrar perfeitamente um balão duplo que tenha um balão duplo não inflado em cada panela.

Nota: Se não for possível utilizar balões de látex na sua sala de aula, veja o vídeo Balões num Pan Balance online em inquiryproject.terc.edu, Currículo do Grau 5, Ligações Rápidas de Recursos ou Investigação 13.

Para a aula:

• Posto a pergunta de investigação num local onde todos os alunos a possam ver.
• Li>Li>Li>Li>2 conjuntos de balões duplos de 16 pol
• 1 balão duplo, perfeitamente equilibrado com um balão duplo não insuflado em cada balão
• 1 bomba de balão com rolha de borracha inserida na ponta
• 2 conjuntos de balões duplos de 16 pol
• Balões num vídeo de Balanço Pan

Para cada grupo:

• 2 tubos de plástico transparente de 1/4 polegadas de comprimento
• 4 seringas de 12cc

Conceito Cartoon

O Air Has Weight Concept Cartoon é tipicamente utilizado como uma avaliação formativa no final desta investigação.

Review

Review some of the important ideas about ice, water, and particles.

• Quando um recipiente de água congela, ou quando um recipiente de gelo derrete, o peso permanece o mesmo.
• Usamos o peso para medir e seguir a quantidade de matéria.
• Quando a água congela, o seu volume aumenta.
• Quando o gelo derrete, o seu volume diminui.
• Quando a água congela ou o gelo derrete, as propriedades mudam mas o material não.
• Ice e a água são estados diferentes do mesmo material.
• Formas de condensação do vapor de água no ar.
• A condensação é o inverso do processo de evaporação.

li>Os cientistas acreditam que toda a matéria é feita de partículas demasiado pequenas para ver.li>No gelo, as partículas são fechadas juntas, mesmo quando vibram, e mantêm a sua forma.

• Na água, as partículas deslizam e colidem umas com as outras, e tomam a forma do seu recipiente.

Estudantes de sk se quiserem fazer quaisquer adições ou alterações.

Lançar a nova vertente

Explicar que os alunos estão prestes a passar quatro aulas de ciências a investigar o ar. Quando as partículas são agrupadas, podemos ver a matéria e utilizar as nossas ferramentas de sala de aula para medir o peso e o volume. Quando as partículas minúsculas são espalhadas, não as podemos ver. O vapor de água é um exemplo de um material cujas minúsculas partículas estão espalhadas separadas, pelo que não as podemos ver. O ar é outro exemplo. O ar é na realidade uma mistura e o vapor de água é parte do ar.

A pergunta de investigação de hoje é:

É matéria do ar?

Os estudantes mediram o peso e o volume tanto de materiais sólidos como líquidos, e estabeleceram que são matéria. Hoje em dia os estudantes utilizam algumas novas ferramentas à medida que procuram provas para determinar se o ar é ou não matéria.

Antes de distribuir a tubagem e as seringas, lembre aos alunos que se o ar é matéria, tem de ocupar espaço. Uma questão é:

Que posições ocupam os estudantes? Não deixe de ouvir os alunos com posições de cada lado da pergunta. Peça aos estudantes para fazerem uma reclamação e para fornecerem as provas ou o raciocínio em que a sua reclamação se baseia.

Dêem a cada par de estudantes duas seringas e um tubo de plástico transparente de 16 polegadas de comprimento, para montar o seguinte sistema:

• Configurar o êmbolo de cada seringa no meio do seu cano (a linha de 6 cc).
• Puxar uma extremidade do tubo de plástico transparente para a ponta de cada seringa.

Descrever esta configuração como um sistema.

• As 2 seringas, tubo, e ar.
Acha que este é um sistema aberto ou fechado?
• Tal como o sistema de 2 seringas, as seringas ligadas formam um sistema fechado. Nada pode entrar ou sair uma vez que o sistema tenha sido configurado.
Como descrevemos o limite (extremidades exteriores) deste sistema?
• O exterior da tubagem e das seringas.

Pesar balões

O Peso do Ar

Se tirar uma chávena de água de um grande pote, pode sentir o seu peso. Se deitar essa água de volta no pote, não se espera que esse peso faça com que a água se afunde no fundo do pote e fique lá, como se fosse uma pedra. A água da chávena vai misturar-se com o resto da água e derivar através do resto da água como se fosse sem peso, porque tem a mesma densidade que a água do pote.

Pela mesma razão, qualquer quantidade específica de ar na atmosfera parece ser sem peso. No entanto, o ar tem peso. A pressão do ar, de que ouvimos falar nos boletins meteorológicos, resulta do peso do ar. Uma vez que vivemos com pressão de ar à nossa volta, e mesmo dentro de nós (por exemplo, pulmões), não a sentimos. Mesmo as escalas não sentem o peso do ar, porque estão completamente rodeadas pela pressão do ar.

Uma forma de demonstrar que uma amostra de ar tem peso é torná-la mais densa do que o ar circundante. Nesse caso, a amostra vai afundar-se na atmosfera. O ar frio é mais denso do que o ar quente; mais partículas são embaladas em cada centímetro cúbico. Abra a porta do congelador e sentirá o ar frio a escorrer em direcção ao chão. O ar comprimido é mais denso do que o ar não comprimido, com mais partículas embaladas em cada centímetro cúbico.

Porquê um balão duplo?
Um balão resiste a ser esticado, de modo que ao ser insuflado comprime as partículas de ar mais próximas umas das outras, tornando esse ar mais denso do que o ar não comprimido na sala. Um balão duplo oferece ainda mais resistência a ser insuflado, e comprime as partículas de ar ainda mais próximas umas das outras, tornando o ar fechado suficientemente denso para que uma quantidade do tamanho de um balão bascula o equilíbrio da panela.

Os alunos podem não precisar desta quantidade de informação. A demonstração fala por si.

Make meaning

Propósito da discussão

O propósito desta discussão é ajudar os alunos a darem sentido aos resultados das experiências actuais, que fornecem provas de que o ar tem peso e ocupa espaço. Os alunos podem sentir que os resultados de hoje estão em conflito com outras experiências que tiveram com o ar. Concentre a discussão na questão da investigação: O ar é matéria?

Engage students in the focus question?

Is air matter or not?

• O ar ocupa espaço? Qual é a sua prova?

li> O ar tem peso? Qual é a sua prova?

P>Ali>Posição ou posição: O ar ocupa espaço:

• Quando respiro muito ar, o meu peito expande-se.
• Um balão insuflado ocupa mais espaço que um balão não insuflado.

Reivindicar ou posicionar: O ar não ocupa mais espaço:

• Posso caminhar através do ar. (Também podemos caminhar através da água, mas concordamos que a água ocupa espaço.)
• Quando uma sala de aula está “cheia” de ar, como pode haver espaço para os alunos entrarem nela? (Ao contrário das seringas, a sala de aula é um sistema aberto; quando os alunos entram, empurram parte do ar para fora.)

Claim ou posição: O ar tem peso:

• Quando adicionamos ar a um conjunto de balões, a balança desceu de lado com o balão insuflado.

Reivindicar ou posicionar: O ar não tem peso:

• Escalões não registam o peso do ar.
• Não podemos sentir peso mesmo que haja muito em cima de nós.

Sumarizar a discussão e recapitular a investigação

Sumarizar os argumentos para cada posição. Ver se existe consenso para o argumento de que o ar ocupa espaço e tem peso, e portanto, é matéria.

Pensar no ar como matéria, o que o coloca na mesma categoria que a areia, cascalho, e água nos mini-lakes, pode exigir um ajuste no nosso pensamento.

Remindicar os estudantes do sal dissolvido. É fácil pensar no sal como matéria, mas mesmo depois de as partículas de sal se terem tornado demasiado pequenas e demasiado espalhadas para serem vistas, o sal manteve o seu peso e ainda ocupou espaço: manteve a sua classificação como matéria. Esta pode ser a ligação mais forte que os estudantes podem fazer entre o ar e outra substância que aceitam como matéria.

Reiterar o conceito de que o ar tem peso e ocupa espaço, e portanto é matéria. A razão pela qual não podemos ver ar é porque as partículas são minúsculas numa escala que é difícil de imaginar e estão espalhadas muito distantes. Num dia ventoso, temos um tempo mais fácil para detectar a presença de ar.