aulas_contextualizadas_ciencias_da_natureza (2)

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Atividades
Texto I
Os fenômenos físicos muitas vezes estão en-
trelaçados, ou seja, um determinado fato depen-
de de outro. Por exemplo, o tempo de cozimen-
to de um alimento depende da temperatura em 
que a água ferve. A temperatura em que a água 
ferve depende da pressão atmosférica que, por 
sua vez, depende da altitude. Ao nível do mar, 
altitude zero, a pressão atmosférica equivale a 
76cmHg e a água ferve a 100°C. A partir desse 
ponto, nos primeiros quilômetros de atmosfera, 
a cada 100m que subimos na vertical, a pressão 
diminui aproximadamente 1cmHg. Conforme a 
pressão diminui, diminui também a tempera-
tura de ebulição. Estima-se que, a cada 1 000m 
de altitude, a temperatura de ebulição da água 
diminua aproximadamente 3°C. Assim, quanto 
maior a altitude, menor será a temperatura de 
ebulição da água e mais tempo levará para que 
o alimento fique cozido.
A partir do texto, responda as questões 1, 
2 e 3.
Alguns ovos crus, em temperatura ambiente, 1. 
são colocados em uma panela com 1 litro de 
água, também em temperatura ambiente e, 
para que eles sejam cozidos, coloca-se a panela 
sobre a chama de um fogão. Considerando 
que a cidade onde o referido experimento foi 
realizado está a 1 000m de altitude, assinale 
a alternativa que melhor esboça o gráfico da 
temperatura aproximada dos ovos ao longo 
do tempo, desde o instante inicial, quando a 
panela foi colocada no fogo, até o momento em 
que os ovos ficaram devidamente cozidos.
100ºC
Temperatura
Tempo
a) 
100ºC
Temperatura
Tempo
b) 
100ºC
Temperatura
Tempo
c) 
100ºC
Temperatura
Tempo
d) 
100ºC
Temperatura
Tempo
e) 
Aula 3
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A tabela a seguir traz três informações so - 2. 
bre cinco cidades (A, B, C, D, E): a altitude medi- 
da em metros (m), a pressão atmosférica me-
dida em centímetros de mercúrio (cmHg) 
e uma comparação do tempo de cozimen - 
to no referido local com o tempo de cozimento 
ao nível do mar, para determinada porção de 
alimento. Assinale a alternativa em que as três 
informações são coerentes com o texto.
Cidades Altitude (m)
Pressão 
(cmHg)
Tempo de 
cozimento 
relativo
a) A 1 000 76 maior
b) B 0 60 menor
c) C 500 71 maior
d) D 100 75 menor
e) E 1 500 91 menor
Uma indústria especializada na produção de 3. 
equipamentos para montanhismo e camping, 
interessada em aumentar suas vendas para os 
países integrantes do Mercosul, solicita ao seu 
departamento de engenharia uma série de 
testes para garantir a qualidade dos equipa-
mentos produzidos. Para atender à solicitação, 
é preparado um kit constituído de fogareiro, 
panela, relógio multifuncional (hora, data, 
cronômetro, temperatura, pressão atmosférica, 
altitude), várias porções iguais de uma mesma 
marca de macarrão, além de outros acessórios. 
Então, um engenheiro é designado para viajar 
por esses países, em diferentes épocas do ano, 
realizando os testes necessários. Um dos expe-
rimentos consiste em colocar 1 litro de água 
dentro da panela e, após a água começar a fer-
ver, deve ser colocada uma porção de macarrão 
para cozinhar. Com o relógio multifuncional 
foram medidos os seguintes itens: tempera-
tura ambiente, pressão atmosférica, tempo 
para aquecer a água – desde a temperatura 
ambiente até o ponto de ebulição – e tempo 
para a porção de macarrão cozinhar.
Entre os vários lugares visitados, o engenheiro 
coloca em seu relatório final uma espécie de 
resumo, comparando os resultados obtidos 
em três cidades: Montevidéu (Uruguai), pra-
ticamente ao nível do mar; Curitiba (Brasil), 
aproximadamente a 930m de altitude, e La 
Paz (Bolívia), a aproximadamente 3 500m do 
nível do mar. Para facilitar a comparação, o 
engenheiro relacionou dados coletados em 
dias nos quais as temperaturas ambientes 
eram praticamente iguais.
Comparando os dados registrados no relatório, 
pode-se afirmar que:
em Montevidéu a água ferve em um me-a) 
nor intervalo de tempo e, por isso, é nesse 
local que o macarrão ficará pronto em me-
nos tempo.
em La Paz, a água começará a ferver em b) 
menos tempo, porém o tempo de cozi-
mento do macarrão será menor em Mon-
tevidéu.
em La Paz, a água começará a ferver em c) 
um menor intervalo de tempo e, por isso, 
é neste local que o macarrão cozinhará em 
menos tempo.
em Curitiba, a água começará a ferver em d) 
menos tempo, se comparado a La Paz.
ordenando as cidades, em relação ao tem-e) 
po de cozimento do macarrão, do menor 
para o maior, temos: La Paz, Curitiba e 
Montevidéu.
Texto II
Para cozinhar um determinado alimento, 
normalmente colocamos em uma panela certa 
quantidade de água à temperatura ambiente. 
Ela é aquecida até o ponto de ebulição, quando 
então começa a ferver. Para que tais processos 
ocorram é necessário ceder energia (calor) para 
a massa de água. A quantidade de calor uti-
lizada nesse processo pode ser calculada pela 
equação:
Q = m . c . T
onde:
Q: quantidade de calor cedida para a substância;
m: massa de substância aquecida;
c: calor específico da substância aquecida. No 
caso da água, seu valor é de 1cal/g°C;
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T: variação de temperatura que a massa sofreu.
Obs.: uma forma alternativa de representar a 
temperatura é com o símbolo ao invés de T; 
aqui optamos por T para representar seu valor.
Quando a água é aquecida por um fogão 
convencional, cujo combustível utilizado é o 
gás de cozinha (GLP), observa-se que, para cada 
quilograma de GLP queimado, são liberadas 
11 500kcal. Para residências, normalmente o 
GLP é distribuído em botijões de 13kg, cujo 
preço pode variar de uma região para outra. 
Vamos admitir que o valor seja de R$40,00 por 
botijão.
Com base nos textos I e II, responda as 
questões 4, 5 e 6.
Em uma panela com água fervente, coloca-se 4. 
uma porção de alimento a ser cozido e observa-
-se que, no momento em que ele é colocado, a 
água para de ferver por alguns segundos. So- 
bre o fato, são feitas três afirmações:
a presença do alimento altera as proprie-I. 
dades químicas da água;
o alimento absorve calor da água, dimi-II. 
nuindo sua temperatura para valores abai-
xo do ponto de ebulição;
o alimento cede calor para a água, provo-III. 
cando desequilíbrio térmico no sistema.
A(s) opção(ões) que completa(m) corretamente 
o enunciado da questão é(são):
apenas a I.a) 
apenas a II.b) 
apenas a III.c) 
apenas I e II.d) 
apenas I e III.e) 
Infelizmente, muitas das coisas que nos 5. 
dão prazer custam dinheiro. Até mesmo um 
saboroso cafezinho. Suponha que, todas as 
manhãs, um morador da cidade portuária 
de Santos (SP) aqueça 1 litro de água para 
fazer café. Admite-se que ele utiliza um fogão 
convencional e que não ocorrem perdas de 
energia para o ambiente, ou seja, considera- 
-se que todo GLP queimado seja aproveitado 
exclusivamente para aquecer a água, de 22°C 
(temperatura média anual nessa cidade) até o 
ponto de ebulição. Calcule o valor, em reais, 
gasto anualmente com GLP, exclusivamente 
para a preparação do café.
Dado: massa específica da água: d = 1g/cm3.
Menos que R$0,50.a) 
Entre R$0,50 e R$1,00.b) 
Entre R$1,00 e R$5,00.c) 
Entre R$5,00 e R$10,00.d) 
Entre R$10,00 e R$20,00.e) 
O cidadão do exercício anterior, ao saber 6. 
que teria que se mudar para La Paz, Bolívia, a 
3 500m de altitude, resolveu calcular se ele 
teria um consumo maior ou menor para pre-
parar seu café diário. Tomando como base os 
textos I e II, e considerando que a temperatura 
média anual de La Paz é de 7,5°C, qual será a 
variação de seu consumo com gás de cozinha, 
exclusivamente para a preparação do café, em 
comparação com o consumo em Santos?
Haverá uma economia de cerca de 13%.a) 
Haverá uma economia de cerca de 2%.b) 
O gasto será igual.c) 
O gasto aumentará em aproximadamen- d) 
te 5%.
O gasto aumentará em aproximadamente e) 
19%.
Texto III
O tempo de cozimento de certo alimento e 
a temperatura de ebuliçãoda água variam de 
acordo com a pressão atmosférica. De forma 
geral, quanto maior essa pressão, maior a tem-
peratura de ebulição da água, como mostra o 
gráfico a seguir.
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P (atm)
5
4
3
2
1
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 T (ºC)
(C
A
BR
A
L,
 F
; L
A
G
O
, A
, 2
00
2.
 A
da
p
ta
do
.)
Para que a temperatura de ebulição seja mais 
alta e, consequentemente, os alimentos cozinhem 
mais rapidamente, alguns dispositivos podem si-
mular um ambiente com maior pressão que a 
pressão atmosférica no local onde o alimento é 
preparado. Um bom exemplo disso é a panela de 
pressão, que, por ser fechada hermeticamente, 
impede que o ar saia de seu interior durante o co-
zimento dos alimentos. Dessa maneira, a pressão 
interna aumenta e, consequentemente, a tempe-
ratura de ebulição da água também se eleva.
Além disso, o fato de uma panela de pressão 
ser fechada diminui as perdas de calor da pane-
la para o ambiente externo, propiciando uma 
melhor eficiência na preparação do alimento.
Para evitar acidentes perigosos, as panelas 
de pressão possuem, em sua tampa, uma vál-
vula de segurança que permite que o ar escape 
quando a pressão em seu interior se eleva mui-
to. Em geral, essa válvula é regulada de forma 
que a pressão interna da panela não exceda 
2atm, quando o sistema é aquecido.
Dados: 1atm 1,0 . 105Pa
Relações matemáticas: P = FA
A partir dos textos, responda as questões 7 e 8.
O gráfico a seguir mostra o tempo de cozimen-7. 
to de certa quantidade de feijão em função da 
temperatura.
(U
N
IC
A
M
P,
 1
99
6.
 A
da
p
ta
do
.)160
140
120
100
80
60
40
20
0
90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 112
Temperatura (ºC)
Te
m
p
o 
de
 c
oz
im
en
to
 (m
in
)
Suponha que, para cozinhar essa quantidade 
de feijão, um cozinheiro utilize uma panela 
de pressão, de forma que a pressão interna, 
depois de alcançado o equilíbrio, se mantenha 
em 114cmHg. A partir dos textos e dos gráficos 
anteriores, determine o tempo aproximado 
que o feijão demorará para cozinhar.
Dado: 76cmHg = 1atm.
Menos de 8 minutos.a) 
Entre 8 e 15 minutos.b) 
Entre 15 e 22 minutos.c) 
Entre 22 e 30 minutos.d) 
Mais que 30 minutos.e) 
Uma cozinheira quer preparar um prato no 8. 
qual o principal ingrediente é o grão de bico. 
Para prepará-lo e deixá-lo macio mais rapida-
mente, ela usa uma panela de pressão regulada 
para manter sua pressão interna em torno de 
2,0atm. A tampa da panela possui uma área de 
300cm2 e, sobre ela, atua determinada força (F), 
devido à pressão no interior da panela. Essa 
força apresenta intensidade próxima à da força 
exercida pela atmosfera, ao nível do mar, sobre 
a superfície:
de uma cabeça de alfinete.a) 
do gramado do Maracanã.b) 
da tampa de uma lata de óleo.c) 
de uma quadra de tênis.d) 
de uma folha sulfite A4.e) 
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Gabarito

Resposta: 1. D
Quando os ovos e a água são colocados na panela, ambos 
se encontram à temperatura ambiente. Com o passar do 
tempo, em temperatura vai aumentando até que a água 
entre em ebulição (mudança da fase líquida para a gaso-
sa). A partir desse instante, a temperatura permanecerá 
constante, pois essa é uma característica das mudanças de 
fase de substâncias puras, quando a pressão se mantiver 
constante. Como a referida cidade está a 1 000m de altitu-
de, a água entrará em ebulição a 97°C, aproximadamente, 
conforme justifica o texto. Assim, a temperatura do ovo 
acompanhará a da água e, por isso, o gráfico que melhor 
representa a situação é o da letra D.
Resposta: 2. C
Ao nível do mar, altitude zero, a pressão atmosférica vale 
76cmHg e, conforme nos deslocamos verticalmente para 
cima, a cada 100m a pressão atmosférica diminui 1cmHg. 
Assim, as cidades correspondentes às alternativas A, B e E 
apresentam valores incompatíveis para altitudes e respec-
tivas pressões, enquanto que as cidades C e D apresentam 
valores coerentes para altitudes e pressões.
Em locais de maior altitude, a pressão atmosférica é 
menor e, consequentemente, a temperatura de ebulição 
da água é menor, o que implica em tempo de cozimento 
maior. Assim, a alternativa que apresenta todas as infor-
mações corretas é a C.
Resposta: 3. B
Comparando os dados apresentados no relatório, a água 
começará a ferver em menos tempo em La Paz, pois, por 
ser a cidade de maior altitude, a pressão atmosférica terá 
o menor valor e, consequentemente, a temperatura de 
ebulição também terá o menor valor. Como o macarrão 
é colocado após a água iniciar o processo de fervura, ele 
ficará pronto primeiro em Montevidéu, pois é nesse local 
que a temperatura de ebulição é maior, em razão de a 
pressão atmosférica ser maior que nos outros locais.
Resposta: 4. B
Falso. O alimento não altera as propriedades quími-I. 
cas da água. Nesses primeiros segundos, a presença 
do alimento altera apenas uma das propriedades fí-
sicas: a temperatura.
Verdadeiro. O alimento, por estar em uma tempe-II. 
ratura menor que a da água fervente (temperatura 
ambiente), absorve calor da água e esta diminui sua 
temperatura.
Falso. A água cede calor para o alimento.III. 
Resposta: 5. D
Como a massa específica da água é de 1g/cm3, isto im-
plica que 1 litro (1 000cm3) de água corresponde a uma 
massa de 1 000g. Em um ano serão aquecidos 365 litros 
(ou 365 000g).
Como a cidade de Santos fica no nível do mar, a água 
ferve a 100°C.
Assim, a energia necessária para aquecer a água para o 
café, ao longo do ano, será:
Q = m . c . T
Q = 365 000 . 1 . (100 – 22)
Q = 28 470 000cal = 28 470kcal
Como cada quilograma de GLP queimado libera 
11 500kcal, teremos que a quantidade de GLP utili-
zado será:
28 470kcal
11 500kcal/kg
 2,48kg
Como um botijão de 13kg custa R$40,00, teremos que 
cada quilograma de GLP custa:
40
13
 3,08 (aproximadamente R$3,08 por kg)
Assim, o custo total será:
2,48 . 3,08 R$7,63
Resposta: 6. D
Como a massa específica da água é de 1g/cm3, isto im-
plica que 1 litro (1 000cm3) de água corresponde a uma 
massa de 1 000g. Em um ano serão aquecidos 365 litros 
(ou 365 000g).
Como La Paz fica a aproximadamente 3 500m, a água 
deve ferver a aproximadamente:
1 000 3°C
3 500 X
X = – 10,5°C
100 – 10,5 = 89,5°C
Assim, a energia necessária para aquecer a água para o 
café, ao longo do ano, de 7,5°C para 89,5°C, será:
Q = m . c . T
Q = 365 000 . 1 . (89,5 – 7,5)
Q = 29 930 000cal = 29 930kcal
Cálculo do percentual de consumo:
29 930kcal
28 470kcal
 1,05 = 105%
Se em La Paz se gasta aproximadamente 105% da energia 
gasta em Santos, isso implica em um aumento de 5% no con-
sumo em GLP, exclusivamente para a preparação do café.
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Resposta: 7. B
Convertendo a pressão de cmHg para atm:
76cmHg 1atm
114cmHg p
p = 1,5atm
A pressão de 114cmHg corresponde a 1,5atm.
Do gráfico presente no texto III, nessa pressão a água 
entra em ebulição a aproximadamente 110°C. Usando 
o outro gráfico, vemos que, para essa temperatura o 
tempo de cozimento é de cerca de 10 minutos, ou seja, 
está entre 8 e 15 minutos.
Resposta: 8. E
Dentro da panela:
p = 2,0 . 105Pa
A = 300cm2 = 3 . 10-2m2
A força sobre a tampa é:
F = p . A = 6 000N
Como a pressão atmosférica é a metade da pressão no 
interior da panela, para que a força exercida tenha a 
mesma intensidade, é necessário que a área da outra su-
perfície seja duas vezes maior, ou seja, tenha 600cm2.
Dentre as alternativas, a única que se encaixa é a folha de 
sulfite (tem aproximadamente 20 x 30cm).
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