“O que fará mover as placas tectónicas?” by Centro Recursos Experimentais

AGRUPAMENTO N.º 1 DE BEJA SEDE: EBI DE SANTA MARIA – 343043 DIRECÇÃO REGIONAL DE EDUCAÇÃO DO ALENTEJO

PLANIFICAÇÃO DA ACTIVIDADE PRÁTICA – CONVECÇÃO Actividade: Actividade Prática sobre a convecção

Destinatários: 3.º Ciclo

Conteúdo: Convecção – “O que fará mover as placas tectónicas?”

Objectivos: Pretende-se que os alunos compreendam que "o movimento das placas tectónicas deve-se a correntes de convecção, um mecanismo de transferência de energia sob a forma de calor, que ocorre ao nível do manto, devido à variação da densidade dos materiais, resultante da acção da temperatura”.

Material: 

Material para a elaboração da actividade experimental: uma caixa de vidro, uma caixa de madeira com lâmpadas incorporadas, “xarope de sacarose” e purpurinas douradas;



Uma fotocópia da ficha de trabalho para cada aluno.

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Projecto: “Experimentar, Entender e Saber”

AGRUPAMENTO N.º 1 DE BEJA SEDE: EBI DE SANTA MARIA – 343043 DIRECÇÃO REGIONAL DE EDUCAÇÃO DO ALENTEJO

TESTE DIAGNÓSTICO - CONVECÇÃO NOME:______________________________________________________________________ ANO:_____ TURMA:_____ N.º:____

1. Indica, das seguintes situações, aquela(s) onde se verificará o movimento representado pelas setas na figura 1. (assinala com uma cruz a(s) opção(ões) correcta(s)) a. O movimento da água numa panela a ferver……………………................. b. O movimento de ar quente e frio numa sala………………………............. c. O movimento do vapor libertado por uma chávena de chá quente………..... d. O movimento de materiais no interior da Terra…………………….……... e. Outra situação…………………………………………................................ Figura 1

Qual? _______________________________________________

2. Qual(is) o(s) factor(es) responsável(eis) pelo movimento representado na Figura 1? (assinala com uma cruz a(s) opção(ões) correcta(s)) a. Diferenças de temperatura…………………………………………………… b. Diferenças de densidade……………………………………..………………. c. Diferenças de pressão………………………………………….…………….. d. Todos os factores referidos…………………………..………………………. e. Nenhum dos factores referidos………………………………….……………

Diz porquê: _________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

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Projecto: “Experimentar, Entender e Saber”

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3. A que se deverá o movimento das placas tectónicas? (assinala com uma cruz a(s) opção(ões) que considerares correcta(s)) a. A movimentos cíclicos no manto resultantes de transferências de energia…….…… b. À força de atracção gravitacional da Terra…………………………………………. c. Ao movimento das marés por influência gravitacional da Lua……………….…….. d. Ao degelo das calotes polares por aumento da temperatura………………………... e. Outra situação……………………………………………………………….………. Qual? _____________________________________________________

4. Onde ocorre o principal processo de transferência de calor no interior da Terra? (assinala com uma cruz a opção correcta)

a. Na litosfera terrestre…………………………………………………………. b. No manto terrestre………………………………………………………........ c. Na crosta continental……………………………………………………........ d. Na crosta oceânica………………………………………………………........ e. No núcleo terrestre…………………………………………………………...

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Projecto: “Experimentar, Entender e Saber”

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TESTE DIAGNÓSTICO - CONVECÇÃO NOME:______________________________________________________________________ ANO:_____ TURMA:_____ N.º:____

1. Indica, das seguintes situações, aquela(s) onde se verificará o movimento representado pelas setas na figura 1. (assinala com uma cruz a(s) opção(ões) correcta(s)) a. O movimento da água numa panela a ferver……………………................. b. O movimento de ar quente e frio numa sala………………………............. X c. O movimento do vapor libertado por uma chávena de chá quente……….....X d. O movimento de materiais no interior da Terra…………………….……... X e. Outra situação…………………………………………................................ Figura 1

Qual? _______________________________________________

2. Qual(is) o(s) factor(es) responsável(eis) pelo movimento representado na Figura 1? (assinala com uma cruz a(s) opção(ões) correcta(s)) a. Diferenças de temperatura…………………………………………………… X b. Diferenças de densidade……………………………………..………………. X c. Diferenças de pressão………………………………………….…………….. d. Todos os factores referidos…………………………..………………………. e. Nenhum dos factores referidos………………………………….……………

Diz porquê: Para que se verifique o movimento representado na figura 1 é necessária uma fonte de calor, de modo a provocar diferenças de temperatura entre uma zona aquecida e outra zona circundante a menor temperatura. Esta variação de temperatura provoca uma diferença de densidades: onde se verifica uma temperatura mais elevada, a densidade dos materiais é menor, tendo, estes, tendência a ascender; durante a ascensão, a temperatura decresce e aumenta a densidade, ocorrendo consequentemente o mergulho dos materiais. 1

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Projecto: “Experimentar, Entender e Saber”

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3. A que se deverá o movimento das placas tectónicas? (assinala com uma cruz a(s) opção(ões) que considerares correcta(s)) a. A movimentos cíclicos no manto resultantes de transferências de energia…….…… X b. À força de atracção gravitacional da Terra…………………………………………. c. Ao movimento das marés por influência gravitacional da Lua……………….…….. d. Ao degelo das calotes polares por aumento da temperatura………………………... e. Outra situação……………………………………………………………….………. Qual? _____________________________________________________

Diz porquê: O movimento das placas tectónicas deve-se a correntes de convecção, um mecanismo de transferência de energia sob a forma de calor que ocorre ao nível do manto. O movimento cíclico dos materiais do manto, segundo estas correntes, arrasta as placas tectónicas à superfície.

4. Onde ocorre o principal processo de transferência de calor no interior da Terra? (assinala com uma cruz a opção correcta)

a. Na litosfera terrestre…………………………………………………………. b. No manto terrestre………………………………………………………........ X c. Na crosta continental……………………………………………………........ d. Na crosta oceânica………………………………………………………........ e. No núcleo terrestre…………………………………………………………...

Diz porquê: É no manto terrestre que ocorre o principal processo de transferência de calor no interior da Terra, pois este resulta do aquecimento dos materiais na fronteira manto-núcleo. O núcleo é uma fonte de calor que provoca as correntes de convecção no manto, uma vez que este último se apresenta no estado viscoso.

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Projecto: “Experimentar, Entender e Saber”

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ACTIVIDADE PRÁTICA – CONVECÇÃO “O QUE FARÁ MOVER AS PLACAS TECTÓNICAS?” Num artigo, publicado na secção “Ciência” de um determinado jornal, podia ler-se o seguinte excerto: “Uma equipa de cientistas elaborou, após muitas semanas de trabalho, um modelo para compreender os princípios que estão na base da tectónica de placas e que se pretendia ser próximo dos fenómenos que ocorrem no interior da Terra”.

Um professor mais atento, ao ler este artigo, percebeu que esta poderia ser uma forma interessante de explicar aos seus alunos como funciona o mecanismo da tectónica de placas. Para tal utilizou diversos materiais, cujo produto final é aquele que podes observar e que irá ser utilizado para realizar essa mesma experiência na sala de aula. A partir deste momento irás participar, juntamente com os teus colegas, na experiência levada a cabo pelos cientistas. Assim, deverás seguir uma série de tarefas e responder a algumas questões que te permitirão conhecer o “motor” da tectónica de placas.

1 - Encheu-se um recipiente com o “xarope de sacarose” e colocaram-se “brilhantes” no líquido, os quais irão funcionar como marcadores, permitindo-te observar o que se irá verificar no interior do recipiente. 2 - Com o auxílio de uma vareta de vidro agita a mistura. 3 - Observa com atenção a mistura. a) Regista, no esquema 1, a posição dos marcadores.

Esquema 1

b) O que esperas que aconteça aos brilhantes quando ligares a fonte de calor? Formula uma hipótese, justificando.

______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 1

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4 - Liga a fonte de calor. 5 - Observa o que se passa durante alguns instantes. a) Esquematiza o movimento dos marcadores no esquema 2. b) Em que medida os dados obtidos comprovam ou rejeitam a hipótese que colocaste? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ c) Por que razão se verifica este movimento dos marcadores? Esquema 2

_______________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ 6 - Observa a figura 1, que representa o que se passa no interior da Terra. A

B A

Figura 1

a) Compara o que observas na figura 1 com a actividade experimental realizada. _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ 2

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b) Explica, com base nestas correntes, o movimento das placas tectónicas. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________

c) Que relação se pode estabelecer entre a variação da velocidade, a variação da temperatura e a variação da densidade? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 7. Tendo em conta o que estiveste a estudar, como explicas que no Verão, os aparelhos de ar condicionado se devam localizar em zonas mais elevadas de uma sala? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 3

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ACTIVIDADE PRÁTICA – CONVECÇÃO - CORRECÇÃO “O QUE FARÁ MOVER AS PLACAS TECTÓNICAS?” Num artigo, publicado na secção “Ciência” de um determinado jornal, podia ler-se o seguinte excerto: “Uma equipa de cientistas elaborou, após muitas semanas de trabalho, um modelo para compreender os princípios que estão na base da tectónica de placas e que se pretendia ser próximo dos fenómenos que ocorrem no interior da Terra”. Um professor mais atento, ao ler este artigo, percebeu que esta poderia ser uma forma interessante de explicar aos seus alunos como funciona o mecanismo da tectónica de placas. Para tal utilizou diversos materiais, cujo produto final é aquele que podes observar e que irá ser utilizado para realizar essa mesma experiência na sala de aula. A partir deste momento irás participar, juntamente com os teus colegas, na experiência levada a cabo pelos cientistas. Assim, deverás seguir uma série de tarefas e responder a algumas questões que te permitirão conhecer o “motor” da tectónica de placas. 1 - Encheu-se um recipiente com o “xarope de sacarose” e colocaram-se “brilhantes” no líquido, os quais irão funcionar como marcadores, permitindo-te observar o que se irá verificar no interior do recipiente. 2 - Com o auxílio de uma vareta de vidro agita a mistura. 3 - Observa com atenção a mistura. a) Regista, no esquema 1, a posição dos marcadores. A posição dos marcadores está relacionada com a densidade do líquido e dos brilhantes. b) O que esperas que aconteça aos brilhantes quando ligares a fonte de calor? Formula uma hipótese, justificando.

Esquema 1

Os alunos deverão avançar com hipóteses para o que irá ser observado, podendo ser referido que os brilhantes vão deslocar-se para baixo ou para cima. O professor poderá relacioná-la com a ascensão dos líquidos quando estão em ebulição, como é o caso do leite.

4 - Liga a fonte de calor. 5 - Observa o que se passa durante alguns instantes. 1

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a) Esquematiza o movimento dos marcadores no esquema 2. b) Em que medida os dados obtidos comprovam ou rejeitam a hipótese que colocaste? A hipótese, independentemente de ter sido referido o movimento dos brilhantes para cima ou para baixo, foi apenas comprovada parcialmente, uma vez que os brilhantes apresentam um movimento cíclico, subindo na zona central e descendo lateralmente. Esquema 2

c) Por que razão se verifica este movimento dos marcadores? O movimento dos marcadores deve-se à variação da densidade dos materiais resultante da acção da temperatura. Um aumento da temperatura conduz a uma diminuição da densidade e consequentemente o material ascende. No entanto, neste percurso ascendente a temperatura vai diminuindo e a densidade vai aumentando, pelo que ao chegar à superfície o material acabará por mergulhar e o ciclo recomeçará. A estes movimentos cíclicos dá-se o nome de correntes de convecção.

6 - Observa a figura 1, que representa o que se passa no interior da Terra. A

B A

Figura 1

a) Compara o que observas na figura 1 com a actividade experimental realizada. A lâmpada pretende representar o núcleo, que corresponde à fonte de calor. Quanto ao líquido, este pretende representar o manto. Já os brilhantes pretendem representar o movimento descrito pelas setas, ou seja, as correntes de convecção. 2

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b) Explica, com base nestas correntes, o movimento das placas tectónicas. O movimento das placas tectónicas deve-se a correntes de convecção, um mecanismo de transferência de energia sob a forma de calor, que ocorre no manto, devido à variação da densidade dos materiais resultante da acção da temperatura.

c) Que relação se pode estabelecer entre a variação da velocidade, a variação da temperatura e a variação da densidade? Um aumento da temperatura do material conduz a uma diminuição da sua densidade, atingindo-se consequentemente uma maior velocidade, sendo esta mais intensa na zona central. Com a ascensão do líquido verifica-se uma perda de calor para o meio circundante, visto que o calor se propaga no sentido do material mais quente para o material menos quente, diminuindo assim a densidade e velocidade do líquido. Ao chegar ao topo da coluna de líquido, a temperatura, a densidade e a velocidade estão consideravelmente reduzidas, deslocando-se o líquido paralelamente à superfície para posteriormente mergulhar até descrever uma célula completa. A estes movimentos cíclicos dáse o nome de correntes de convecção.

7. Tendo em conta o que estiveste a estudar, como explicas que no Verão, os aparelhos de ar condicionado se devam localizar em zonas mais elevadas de uma sala? No Verão, os aparelhos de ar condicionado devem localizar-se em zonas mais elevadas de uma sala, uma vez que ao ser introduzido ar frio na parte superior da sala, a temperatura aí fica mais baixa e a densidade mais elevada, pelo que o ar frio tenderá a descer, provocando a circulação e ascensão do ar quente.

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Projecto: “Experimentar, Entender e Saber”

QUAL É O MOTOR DA TECTÓNICA DE PLACAS? QUAL

DOS SEGUINTES MOVIMENTOS,

É POSSÍVEL

OBSERVAR NESTE MODELO?

MOVIMENTO A

MOVIMENTO B

Estes movimentos de ascensão de material aquecido, na zona próxima da fonte de calor e mergulho de material arrefecido nas zonas afastadas da fonte de calor, denominam-se por CORRENTES DE CONVECÇÃO. PORQUE RAZÃO OCORRE ESTE MOVIMENTO?  Diferenças de densidade;  Diferenças de temperatura;  Diferenças de pressão.

QUAL A IMPORTÂNCIA DA CONVECÇÃO PARA O DINAMISMO DA TERRA?

MOVIMENTO B

 Diferenças de densidade;  Diferenças de temperatura;  Diferenças de pressão.

A Terra recebe a energia do sol, a qual é parcialmente absorvida e reemitida, ficando uma parte desta, retida na atmosfera, devido à acção de determinados gases que provocam um efeito de estufa, criando, assim, as temperaturas ideais à existência de vida na Terra.

Curiosidades sobre as correntes de convecção…

SABIAS QUE… …AS CÉLULAS OU CORRENTES DE CONVECÇÃO NÃO OCORREM APENAS AO NÍVEL DO MANTO TERRESTRE OU NO MODELO EXPERIMENTAL, MAS TAMBÉM…

…funcionam num aquecedor a óleo, onde o ar que se situa acima é aquecido, tendo tendência a ascender. Ao elevar-se, a determinada altura, perde calor para o meio e toma um movimento descendente, até ser aquecido novamente… …ou numa panela de água quando sujeita ao fornecimento de energia sob a forma de calor…

…ou ainda numa chávena de chá ou café a temperatura elevada.

A convecção verifica-se porque líquidos ou gases aquecidos, devido à sua baixa densidade quando sujeitos a uma fonte de calor, elevam-se e líquidos ou gases a temperatura reduzida, movimentam-se em sentido contrário.