# data[].attributes.body
Comprimento  de onda e difração da luz

Questões pré-laboratorial

1-Quando uma onda é obstruída, podendo apenas continuar a
propagar-se por uma fenda com dimensões próximas do seu
comprimento de onda, ocorre difração.
Na difração ocorre espalhamento da onda, e a zona iluminada,
inicialmente um ponto luminoso quando a fenda era muito larga,
alarga-se para cada um dos lados do ponto inicial na direção do
estreitamento da fenda. Poderão também aparecer zonas iluminadas
intercaladas com zonas sem qualquer luz.

2- A relação 𝑛𝜆 = 𝑑 sin 𝜃 permite calcular o comprimento de onda. Para o
máximo de primeira ordem n= 1, e como 𝑑 = 1,0 μm = 1,0 × 10−6 m,
então 𝜆 = 1,0 × 10−6 m × sin 32,1° = 5,31 × 10−7m.

Material
.Ponteiro laser
.Alvo
.Placas com fendas
.Redes de difração
.Suportes
.Régua
.Leds de brilho

Procedimentos

Procedimento - Observação de padrões de difração

1. Coloque num suporte um ponteiro laser apontado perpendicularmente a

um alvo.

Dirija a luz para o alvo e, em seguida, faça-a passar por uma fenda de

abertura variável (ou fendas com diferentes larguras). Comece pela

abertura maior e feche-a progressivamente. Registe o que observa.

Procedimento - Observação de padrões de difração .

2. Intercale sucessivamente placas com um número cada vez maior de

fendas. Registe o que observa.

3. Coloque um cabelo sobre o laser. Registe o que observa no alvo com e

sem cabelo interposto no feixe de luz.(não fizemos )

Procedimento - Determinação do comprimento de onda de uma luz monocromática.

1. Utilize uma rede de difração e registe o número de linhas por milímetro.

Calcule a distância entre duas fendas consecutivas.

2. Coloque a rede de difração no suporte e ligue o laser. Afaste ou

aproxime a rede de difração do alvo e compare, qualitativamente, a

luminosidade dos pontos ou linhas observadas.

Procedimento - Determinação do comprimento de onda de uma luz policromática.

3. Fixe a distância L da rede de difração ao alvo e registe-a. Registe também

a distância, 2a, entre os máximos (linhas iluminadas) de ordem 1.

4. Repita o procedimento

# data[].attributes.body
Objetivo :
Medir a intensidade das resultantes de forças de atrito que atuam sobre um bloco numa travagem num plano horizontal

Questões pré laboratoriais

1. Variando a posição inicial A do bloco no plano inclinado: se se largar o bloco de diferentes
distâncias à base do plano, a altura inicial do bloco irá variar e, consequentemente, também
a velocidade com que o bloco chega à posição B.

2. Uma célula fotoelétrica pode acionar o cronómetro digital quando o feixe de luz entre as suas
hastes é interrompido, parando-o quando o feixe é reposto. Se um corpo atravessar o feixe de
luz da célula fotoelétrica, o cronómetro mede o intervalo de tempo que a espessura do corpo
demora a passar sobre esse feixe. Por isso, pode calcular-se a velocidade média do corpo pelo
quociente entre a espessura do corpo que atravessa o feixe e esse intervalo de tempo. Esta
velocidade média aproxima-se tanto mais da velocidade no instante em que o corpo passa pela
posição B, quanto menor for o intervalo de tempo que o corpo demora a atravessar o feixe de
luz. Assim, deve-se utilizar um corpo estreito para que o tempo de passagem seja pequeno, por
exemplo, uma tira de cartolina com cerca de 1,0 cm de largura que se cola sobre o bloco.

3. As forças que atuam são a força gravítica, a força normal e a força de atrito. A resultante das
forças é a força de atrito. A força normal é perpendicular à superfície, e, neste caso, o peso
também, dado que a superfície é horizontal. Sendo o movimento retilíneo, a resultante das
forças tem a direção do movimento, ou seja, horizontal. Assim, as forças que atuam
perpendicularmente ao movimento, a força normal e a força gravítica, anulam-se. Portanto,
a resultante das forças é a força de atrito.

4. Movimento uniformemente retardado. A resultante das forças, a força de atrito, tem sentido
oposto ao do movimento e, pela segunda lei de Newton, a aceleração e a resultante das
forças têm sempre a mesma direção e o mesmo sentido. Sendo o sentido da aceleração
oposto ao da velocidade, tal significa que o módulo da velocidade diminui, isto é, o
movimento é retardado.
Prevê-se que a resultante das forças, a força de atrito, se mantenha constante ao longo da
superfície horizontal. Assim, a aceleração também será constante, as variações de velocidade
serão diretamente proporcionais aos intervalos de tempo correspondentes, ou seja, o
movimento será uniformemente retardado.

5. { 𝑣 = 𝑣0 + 𝑎𝑥 𝑡
𝑥 = 𝑥0 + 𝑣0𝑡 + 1
2
𝑎𝑥 𝑡2 ⇔ { 0 = 𝑣0− 𝑎 𝑡
𝑥 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 −
1
2
𝑎 𝑡2 ⟺ { 𝑡 =
𝑣0
𝑎
∆𝑥 = 𝑣0 ×
𝑣0
𝑎
−
1
2
𝑎 ×
𝑣0
2
𝑎2
⇔
⇔ ∆𝑥 =
𝑣0
2
𝑎
−
𝑣0
2
2𝑎
⇔ 2𝑎 ∆𝑥 = 2𝑣0
2
− 𝑣0
2 ⇔ 2𝑎 ∆𝑥 = 𝑣0
2

6. IV. 2𝑎 ∆𝑥 = 𝑣0
2 ⇔
𝑣0
2
∆𝑥
= 2𝑎 ⇔
𝑣0
2
∆𝑥
= 2𝑎 = constante
A distância de travagem, ∆𝑥, é diretamente proporcional ao quadrado do módulo da
velocidade em B, 𝑣0
2
. Assim, o gráfico é uma linha reta que passa na origem.
O declive da reta, quociente entre as ordenadas e as abcissas, corresponde ao dobro do
módulo da aceleração. Portanto, o módulo da aceleração é metade do declive da reta.

7. É também necessário medir a massa 𝑚 do bloco. A intensidade da resultante das forças de
atrito é a resultante das forças e, de acordo com a segunda lei de Newton, é igual ao produto
da massa pelo módulo da aceleração: 𝐹 a
= 𝐹 R = 𝑚 𝑎.

Diagrama de procedimentos

1. Meça a massa do bloco e a largura da tira opaca.

2. Largue o bloco de uma posição A da rampa. Registe o tempo de
passagem da tira opaca pela célula, marcado no cronómetro. Meça a
distância no plano horizontal, desde a posição da célula até à posição
em que o bloco para, ou seja, a distância de travagem (Δx, na figura).
Repita o procedimento mais duas vezes de modo a obter uma média do
tempo de passagem pela célula (que permite determinar a velocidade
nessa posição) e uma média da distância de travagem.

3. Elabore uma tabela para registar os dados e repita o procedimento do
ponto 2 mais cinco vezes, abandonando o bloco de pontos diferentes da
rampa (B, C, D, E e F, por exemplo afastados entre si cerca de 5 cm), de
modo a que o bloco chegue à superfície horizontal com velocidades
diferentes.

Material
• célula fotoelétrica;
• cronómetro;
• plano inclinado e plano horizontal;
• balança;
• fita métrica;
• bloco com tira opaca e estreita na parte superior

Questões pós laboratoriais

4. A tira opaca pode não ter passado pela célula fotoelétrica paralelamente ao deslocamento
do bloco, o que conduz à medição de um intervalo de tempo correspondente a um
deslocamento inferior ao da largura da fita. Este erro por defeito na medição do tempo
conduz a um erro por excesso na medição da velocidade do bloco no início da travagem e,
portanto, também no módulo da aceleração. O modo de largada pode ter sofrido pequenas
variações, assim como as trajetórias do bloco após cada largada podem também ser
ligeiramente diferentes. Estas ocorrências introduzem pequenas variações nas velocidades e
nas forças de atrito.

5. Para um certo bloco, a distância de travagem aumenta com a velocidade no início da
travagem, verificando-se que é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade:
quando a velocidade no início da travagem aumenta 𝑛 vezes, a distância de travagem
aumenta 𝑛2 vezes.
Da comparação dos gráficos verifica-se que um maior declive, ou seja, uma maior aceleração,
significa, para a mesma velocidade no início da travagem, uma menor distância de travagem.
Comparando diferentes blocos e diferentes superfícies, pode verificar-se que:
– blocos que deslizam com superfícies do mesmo tipo mas com massas diferentes, quando
deslizam na mesma superfície, apresentam acelerações de travagem semelhantes, ainda
que sujeitos a forças de atrito diferentes.
– blocos que deslizam com superfícies diferentes na mesma superfície, ou o mesmo bloco
a deslizar em superfícies de diferentes materiais, apresentam acelerações de travagem
diferentes.

# data[].attributes.headline
Al 1.1 Queda livre: força gravítica e aceleração gravítica

# data[].attributes.subject
Al 1.1 Queda livre: força gravítica e aceleração gravítica

# data[].attributes.body
Objetivo: determinar a aceleração no movimento de queda de objetos com diferentes massas
Proposta pré laboratorial
1) a ). a) A expressão «queda livre» significa que a única força que atua sobre um corpo é a força
gravítica.
b) À aceleração do corpo em «queda livre», chama-se aceleração da gravidade (ou aceleração
gravítica).
c) Rigorosamente, sobre a Terra atuam as forças resultantes da interação com todos os
outros astros, por exemplo, a Lua ou os outros planetas do sistema solar. No entanto, a
força que o Sol exerce na Terra é muito superior às restantes forças. Assim, ao analisar-se
o movimento da Terra em relação ao Sol, pode considerar-se apenas a força gravítica que
o Sol exerce na Terra. À semelhança do que ocorre com um corpo que cai para a Terra,
pode afirmar-se que a Terra está em queda livre para o Sol.
d) Um paraquedista não está em queda livre pois as forças de resistência do ar que nele atuam
não são desprezáveis.
2. a)
b) A maçã em queda livre tem um movimento retilíneo uniformemente acelerado. A aceleração
tem sempre a mesma direção e o mesmo sentido da resultante das forças. Logo, como a
resultante das forças, o peso da maçã, tem a direção da velocidade, a aceleração também
terá, o que significa que o movimento é retilíneo (a velocidade apenas varia em módulo). O
sentido da resultante das forças, e da aceleração, é também o da velocidade, o que implica
que o movimento seja acelerado. Como a altura de queda é pequena, comparada com o raio
da Terra, a força gravítica que atua na maçã é constante e, em consequência, também a
aceleração, daí tratar-se de um movimento uniformemente acelerado.
c) A aceleração de queda livre é a aceleração gravítica, e esta é igual para todos os corpos,
independentemente da sua massa.
3. Uma célula fotoelétrica pode acionar o cronómetro digital quando o feixe de luz entre as suas
hastes é interrompido ou resposto. Se um corpo atravessar o feixe de luz da célula
fotoelétrica, o cronómetro mede o intervalo de tempo que a espessura do corpo demora a
passar pelo feixe. Por isso, pode calcular-se a velocidade média do corpo pelo quociente
entre a espessura do corpo e esse intervalo de tempo. Esta velocidade média aproxima se
tanto mais da velocidade no instante em que o feixe começa a ser interrompido quanto
menor for o intervalo de tempo que o corpo demora a atravessar o feixe de luz (se o intervalo
de tempo for muito pequeno, a variação de velocidade nesse intervalo é desprezável).
4. Mede-se o intervalo de tempo que a esfera demora a percorrer a distância entre as duas
fotocélulas e determinam-se as velocidades com que a esfera atravessa as fotocélulas 1 e 2,
medindo os tempos de passagem e o diâmetro da esfera. Pode calcular-se a aceleração da
esfera, que é a aceleração gravítica, pelo quociente entre a variação de velocidade e o
intervalo de tempo que a esfera demora a ter essa variação de velocidade (intervalo de
tempo que levou a percorrer a distância entre as duas fotocélulas).
Diagrama de procedimentos
1. Meça o diâmetro das esferas com uma craveira. Registe o resultado das
medidas tendo em conta a incerteza absoluta de leitura do instrumento.
2. Ligue apenas a célula 2 ao cronómetro, selecionando o modo correto (A
ou B). Deixe cair uma esfera imediatamente acima da célula 1, de modo
que a sua velocidade, quando passa por esta célula, seja praticamente
nula. O cronómetro registará o tempo de passagem da esfera pela
célula 2.
3. Registe a incerteza de leitura do cronómetro e o valor lido nele. Repita
este procedimento mais duas vezes.
4. Tendo as duas células ligadas, e selecionando o modo correto no
cronómetro digital (A ou B), volte a deixar cair a esfera imediatamente
acima da célula 1: o cronómetro mede o tempo de queda entre as duas
células. Repita o procedimento mais duas vezes. Registe os dados
obtidos.
5. Repita todos os procedimentos anteriores, mas agora com a outra
esfera.
6. Construa uma tabela para registar os dados experimentais.
Materiais
• Células fotoelétricas;
• Cronómetro digital;
• Esferas de diferentes massas;
• Suporte universal;
• Craveira;

# data[].attributes.body
Cálculos

V: = 0 m/s

Np = 9,088 + 8, 216 + 7,686 : 8,350ms

desvia

10,008350s

+ desbio perc

Atq = 163,03+190.59+ 193,59: 182,403 ms

celviol

7 desvio pera.

70,1824035

vf- 0,018

- ~ 2,156 mls

0,00835

am = 2,156 ~ 11,8 m/53

0, 182403

Esbs = 11,8 - 9,8 = 2

E ресс. = 2 x 100 ~ 20%

9,8
Propostas pós laboratoriais
1.2) lA = (002050 = 0,00005) ; 6 (0,01502020).

Esfera A

Esteca B

7,171 ms

Ae passagem/s (10,001) (m/s) De pragens (1900) vinh

7, 109ms 4,222

5,801

2,839

, 385ms m]

5,868

5,792

2,641

5,782

2. As medidas diretas são as obtidas com a craveira (diâmetro da esfera) e com o cronómetro
digital (tempo de passagem da esfera em frente à fotocélula 2, e tempo que a esfera
demorou a percorrer a distância da fotocélula 1 à 2). As medidas indiretas são a velocidade
e a aceleração.

3. Erros experimentais que poderão ter sido cometidos:
– as esferas poderão não ter velocidade nula na posição da primeira fotocélula, pois há
alguma dificuldade em colocá-la tão perto sem que o cronómetro inicie a contagem do
tempo;
– as esferas poderão também não interromper o feixe exatamente com o seu diâmetro

4. Os valores obtidos para a aceleração gravítica com as duas esferas são muito próximos. Com
ambas as esferas, obteve-se um valor maior do que o valor tabelado da aceleração gravítica.
As diferenças poderão resultar dos erros experimentais identificados em 3. (prevê-se que
ambos os erros conduzam a uma determinação da aceleração gravítica com um erro por
excesso).

6. Se o diâmetro da esfera não estiver alinhado com o feixe de luz, o feixe é interrompido por
um tempo menor do que o que seria se tivéssemos o diâmetro alinhado. Como não se sabe
exatamente qual a espessura do corpo que corta o feixe, e se continua a admitir que é o
diâmetro, vão calcular-se velocidades maiores e, como resultado disso, a aceleração
determinada será maior do que se houvesse alinhamento.

8. A esfera de maior raio tinha uma massa mais de duas vezes maior do que a mais pequena.
Porém, os valores encontrados para as acelerações das duas esferas são muito próximos,
sendo que as diferenças verificadas resultarão de erros e de incertezas nas medidas
efetuadas. Então, pode concluir-se que a aceleração de queda livre não depende da massa.
Logo, os amigos teriam a mesma aceleração de queda.

Discussão dos resultados
Nesta atividade laboratorial não foram usadas esferas mas sim fitas com uma faixa preta perto das pontas e uma com uma faixa preta perto de apenas umas das pontas , em termos de erros experimentais
As fitas poderão não ter a mesma velocidade inicial nula as fitas poderão não interromper o feixe devido a algum fator externo como o vento que poderia desviar a fita das células fotoelétrica.

Conclusão
Independente dos objetos que utilizamos para realizar esta atividade a aceleração gravítica não depende da massa mas os valores irão variar de acordo com os erros e as incertezas

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Al 1.2 Movimento de um corpo sujeito a forçaresultante nula e não nula

# data[].attributes.subject
Al 1.2 Movimento de um corpo sujeito a forçaresultante nula e não nula

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Objetivo :
Estudar o movimento retilíneo de um carrinho que se move sobre um plano horizontal puxado por um fio (inextensível e de massa desprezível) ligado de um corpo suspenso a partir de gráfico de velocidade tempo do seu movimento

Questões pré laboratoriais

1. a) Segunda a teoria aristotélica, num corpo em movimento atua sempre uma força que o impele no
seu movimento e quando ela cessa o corpo fica em repouso. De acordo com a teoria aristotélica, o
trenó pararia se deixasse de ser empurrado.

b) Galileu afirmou que um corpo em movimento retilíneo manteria uma velocidade constante até que
uma força alterasse a sua velocidade. De acordo com a teoria de Galileu, o trenó acabaria por parar
quando se desloca numa superfície horizontal gelada, mas o motivo é que existe uma força que
altera a sua velocidade. Contrariamente ao defendido pela teoria aristotélica, Galileu afirma que é
a existência de uma força contrária ao movimento que diminui a velocidade, e apenas seria
necessária uma força para manter o trenó em movimento num plano horizontal na superfície
gelada para contrariar o efeito da força de atrito.

2. a) Usando um carrinho pode conseguir-se, devido às rodas, um baixo atrito (força de atrito
desprezável), o que não aconteceria com um bloco que desliza sobre a superfície. Durante uma
parte do movimento do carrinho, as forças que nele atuam na direção horizontal podem considerar-
se desprezáveis. Assim, com o carrinho é possível avaliar a existência de movimento retilíneo e
uniforme quando a resultante das forças é nula.

c) No carrinho, as forças na vertical anulam-se, e o mesmo acontece ao corpo após ficar no chão. A
força que faz mover o conjunto carrinho + bloco suspenso é o peso do carrinho.

d) Sendo 𝑎 o módulo da aceleração:
– as tensões no carrinho e no corpo têm aproximadamente o mesmo módulo: 𝑇A = 𝑇B;
– para o carrinho, de massa mA: 𝑇A = 𝑚A 𝑎;
– para o corpo, de massa mB: 𝑃B− 𝑇B = 𝑚B
– somando as expressões anteriores, membro a membro:
𝑃B− 𝑇B + 𝑇A = 𝑚A 𝑎 + 𝑚B 𝑎 ⟺ 𝑃B = (𝑚A + 𝑚B )𝑎
𝑎 =
𝑃B
(𝑚A + 𝑚B )
=
𝑚B 𝑔
(𝑚A + 𝑚B )
e) O movimento é uniformemente acelerado porque a aceleração de cada um dos corpos tem o
sentido do seu movimento e é constante. A aceleração é constante, porque a resultante das forças
em cada um dos corpos também é constante.
f) i) Como se viu em b), no carrinho apenas passarão a atuar a força gravítica (o seu peso) e a força
normal exercida pela superfície. No corpo no chão atuam o seu peso e a força normal exercida
pela superfície.
ii) Em ambos os casos, a resultante das forças é nula.
iii) O carrinho deverá ter um movimento retilíneo e uniforme, porque a resultante das forças que
nele atuam é nula, não variando a sua velocidade.

Diagrama de procedimentos

1. Fazer uma montagem com um carrinho, que se move sobre um plano
horizontal, ligado por um fio a um corpo que cai na vertical.
O fio deve ter um comprimento que permita a análise do movimento
quer quando o fio está em tensão, quer quando deixa de estar em
tensão.

2. Coloque no chão um material para amortecimento da queda do corpo
suspenso.

3. Posicionar o sensor de movimento perpendicularmente à trajetória, a
cerca de 20 cm do carrinho e ligá-lo à máquina de calcular.

4. Largar o carrinho e deixando-o deslizar pela calha por ação do corpo
suspenso.

5. Obtenha o gráfico velocidade-tempo para o movimento do carrinho, em
todo o percurso sobre a calha, e esboce esse gráfico no seu caderno.

6. Selecione um intervalo de tempo que inclua o instante em que o corpo
suspenso colidiu com o solo.

7. Verifique que existem duas zonas distintas e aproximadamente lineares
no gráfico. Selecionando os dados experimentais para intervalos de
tempo convenientes, obtenha, para cada uma dessas zonas, a equação
da reta de regressão (use a opção de estatística do sistema de
aquisição de dados).

Material

• calha horizontal;
• sistema de aquisição de dados;
• carrinho;
• corpo suspenso;
• fio;
• roldana;

Questões pós laboratoriais

1. No gráfico, observa-se uma zona em que a velocidade aumenta proporcionalmente com o

tempo, um movimento uniformemente acelerado, e outra em que, apesar de se registarem

variações, o valor da velocidade oscila em torno de um valor, movimento uniforme.

2. O gráfico obtido é semelhante ao previsto na resposta às questões pré-laboratoriais

3. A partir da regressão linear, para o intervalo de tempo em que ocorreu aumento de

velocidade, a relação obtida para a velocidade em função do tempo foi 𝑣 = 6,26𝑡 − 1,634.

A componente escalar da aceleração é 6,26 m s−2

.

Para o intervalo de tempo posterior à colisão do corpo suspenso com o solo, tem-se

𝑣 = −0,085𝑡 + 3,35. Nesta situação a componente escalar da aceleração é −0,085 m s−2

.

4. A resultante das forças é a resultante das forças de atrito (o peso e a força normal anulam-

se). Verifica-se que, após o embate do corpo suspenso no chão, a aceleração não é nula, pois

regista-se uma ligeira diminuição da velocidade, revelando que o atrito se manifestou.

Contudo, a aceleração registada é muito pequena, mas não nula, e o seu efeito para

intervalos de tempo maiores conduziria a uma diminuição apreciável na velocidade, pelo

que, apesar de pequena, não se poderiam desprezar as forças de atrito.

5. Como o carrinho teve sempre alguma aceleração, a resultante das forças que atuam no

carrinho nunca foi nula.

6. Se o corpo estiver em movimento quando a resultante das forças que nele atuam se anula,

ele manter-se-á em movimento sempre à mesma velocidade, isto é, apresentará movimento

retilíneo uniforme.

Em muitas situações do dia a dia temos de exercer uma força nos corpos para que estes

mantenham uma velocidade constante, mas isso só acontece porque, quando esses corpos

entram em movimento, surgem outras forças a atuar neles, sendo as mais comuns as forças

de atrito. Se o corpo se mover com velocidade constante, a força que exercemos no corpo

anula-se com as restantes forças nele aplicadas.

Discussão

A carrinho pode ter encostado as beira da calha alterando os gráficos

O sensor do movimento pode ter ficado muito próximo do carrinho e vice versa
O corpo suspenso pode ter sido pesado ou leve demais conforme o peso do carrinho

# data[].attributes.body
Cálculos
a, = vI-vi = 0,8-0,3 = 0,4 m/3°

tf-ti

1, 25

v(t), = Vo + at L→ v(t) = 0,30 + 0,40
a2=0:1,50=0 ms
V(t)2=0,80+0t

# data[].attributes.headline
Continuação de registro de medição + cálculos Al1.3

# data[].attributes.subject
Continuação de registro de medição + cálculos Al1.3

# data[].attributes.body
Características do som

Questões pré-laboratorial
a) Para ambos os sinais apresentados observam-se dois máximos e dois mínimos, e em toda a
escala do ecrã cabem dois períodos. Assim, pode concluir-se que os períodos, logo as
frequências, dos dois sinais são iguais. Eles diferem na amplitude e quando para um se tem
um máximo para o outro tem-se um mínimo, estão em oposição de fase.
b) A 5 divisões da escala horizontal, a do tempo, corresponde um período, logo:
𝑇 = 5,0 div × 0,5 ms
div
= 2,50 ms e 𝑓 =
1
𝑇
=
1
2,50×10−3s
= 4,0 × 102 Hz.
Para o sinal de maior amplitude, entre o máximo e o mínimo observam-se quatro divisões,
por isso, a amplitude corresponde a duas divisões:
𝐴 = 𝑈𝑚á𝑥 = 2,0 div × 2
mV
div
= 4,0 mV

Material
• dois microfones e altifalante;
• gerador de sinais;
• osciloscópio;
• cabos de ligação;
• diapasão e martelo;
• régua.

Procedimento

1-Medição de períodos e frequências.
Um gerador de sinais é um aparelho que produz sinais elétricos com
formas e frequências variadas. Ligue um gerador de sinais ao canal 1
do osciloscópio. Selecione no gerador um sinal sinusoidal com
determinada frequência (por exemplo, 1 kHz) e registe-a. Regule a
amplitude do sinal no gerador para cerca de metade do valor máximo
que ele pode fornecer.
Regule a base de tempo de modo a obter um ou dois ciclos no ecrã, o
que facilitará a leitura da medida do período.
Registe o valor da maior divisão da escala horizontal.
Registe o período do sinal.

2. Audição e limites de audição
Ligue um altifalante (ou auscultador) à saída do gerador de sinais (com
um «T»), de modo a ouvir sons com as frequências selecionadas no
gerador.
Registe numa tabela o valor da menor divisão da escala horizontal e
todas as medidas que efetuar.

a) Para três frequências, de um som mais grave, outro agudo e um
intermédio, varie a amplitude do sinal no gerador. Relacione as
intensidades dos sons escutados com as amplitudes dos sinais
visualizados no osciloscópio. Meça os períodos, calcule as frequências
e compare-as com as selecionadas no gerador.
b) Para um sinal de 1 kHz, regule a intensidade no gerador de modo que o
som seja ouvido em toda a sala (se usar auscultadores, regule a
intensidade de modo a conseguir ouvir o som). Sem alterar esta
intensidade e a partir de 1 kHz, selecione frequências cada vez menores
e, em seguida, frequências cada vez maiores. Registe a frequência
mínima e a frequência máxima que consegue ouvir, que são os seus
limiares de audição. Faça o mesmo registo para outro aluno e para uma
pessoa mais velha.

3. Tipos de sinais
Desligue o gerador de sinais do osciloscópio e ligue um microfone ao
canal 1 do osciloscópio.
a) Produza um sinal sonoro com um diapasão, em frente ao microfone.
Visualize as características do sinal elétrico correspondente. Varie a
intensidade do som percutindo o diapasão com mais ou menos força e
veja como variam as amplitudes do sinal elétrico. Registe a frequência
indicada no diapasão. Determine o período do sinal elétrico e calcule a
sua frequência.
b) Emita sons direcionados para o microfone, por exemplo letras, palavras,
assobios, e visualize os respetivos sinais elétricos. Compare os sinais
produzidos por diferentes alunos que emitem sons semelhantes.
4. Medição direta do comprimento de onda
Desligue o gerador de sinais do osciloscópio e ligue um microfone ao
canal 1 do osciloscópio.
Volte a usar o gerador de sinais ligado apenas ao altifalante. Ligue um
segundo microfone ao osciloscópio no canal 2.
Produza um sinal no gerador, por exemplo de 1 kHz. Coloque os
microfones lado a lado, junto a uma régua, em frente ao altifalante e à
mesma distância dele, como na figura. Observe que os dois sinais no
osciloscópio ficam sobrepostos (se isso não acontecer, ajuste as
posições dos microfones até que haja sobreposição).
Fixe um dos microfones e, em seguida, afaste o outro ao longo da
régua, até que os sinais voltem a ficar sobrepostos. Meça a distância
percorrida pelo microfone ao longo da régua. Esta é a distância a que a
onda sonora se propagou num período; por isso, é igual ao
comprimento de onda da onda sonora

Questões pós-laboratoriais

1. A 5 divisões corresponde um período. Estando a base de tempo em 0,2 ms/div, o período do
sinal é 𝑇 = 5,0 div × 0,2 ms
div
= 1,0 ms.

2. Quando no gerador de sinais se aumenta a amplitude do sinal produzido, o altifalante emite
um som de maior intensidade. No gerador de sinais é produzido um sinal elétrico e, como o
altifalante converte um sinal elétrico num sinal sonoro, o aumento da amplitude do sinal
produzido no gerador de sinais traduz-se num aumento da amplitude da onda sonora e, em
consequência, da intensidade do som do altifalante. O altifalante terá maior fidelidade
quanto maior for a correspondência entre as características do sinal que lhe é enviado e o
som que ele produz sinal.

4. Os limiares de audição registados eram próximos para os dois jovens, e também próximos
dos que indica a bibliografia como limiares para os seres humanos saudáveis. Para a pessoa
mais idosa registou-se um afastamento significativo daqueles valores, mostrando que,
sobretudo nas frequências mais altas, aquele adulto já perdeu capacidades. Normalmente
com a idade a capacidade auditiva diminui, sendo que a perda de sensibilidade com a idade
para as frequências mais altas é uma tendência normal.

5. 2𝑇 = 9 div × 0,5 ms
div
= 4,5 ms ⇒ 𝑇 = (2,25 ± 0,03 ) ms ⇒ 𝑓 =
1
𝑇
=
1
2,25×10−3s
= 440 Hz
erro percentual =
444 − 440
440
× 100 = 0,9%

6. O sinal recebido pelo microfone quando o diapasão foi percutido foi um som puro. Os sons
das vogais são sons complexos

7. O comprimento de onda medido foi 34,5 cm.
Velocidade do som 𝑣 = 𝜆𝑓 = 0,345 m × 1000 Hz = 345 m s−1

8. Os sinais elétricos correspondentes a cada voz, quando produziram a mesma vogal,
apresentam pequenas diferenças. O atributo que distingue os sons das diferentes vozes é o
timbre.

9. A tecnologia de reconhecimento de voz está associada ao reconhecimento de breves sons
(palavras ou trecho de fala), ao reconhecimento de fala contínua com elaboração de textos
(exemplo um ditado), ou à autenticação de voz de pessoas.
O seu funcionamento requer computadores e baseia-se na digitalização de sons, na filtração
desses sons, procurando-se eliminar o ruído, e na posterior pesquisa em bases de dados de
registos previamente efetuados e na comparação dos padrões com esses registos.
A esta tecnologia apresentam-se algumas dificuldades e limitações:
‒ é mais fácil reconhecer cada palavra se for pronunciada separada e pausadamente do que
numa frase;
‒ é difícil separar falas simultâneas de várias pessoas;
‒ as pessoas não costumam utilizar o mesmo tom e nem sempre falam com a mesma
rapidez e alguns fonemas têm padrões muito próximos ou podem ser pronunciados de
forma semelhante (exemplo em algumas regiões com o b e o v);
‒ existem diferentes pronúncias, regionalismos, sotaques e dialetos;
‒ existem palavras homófonas (exemplo «conserto» e «concerto»).

# data[].attributes.body
Ondas absorção e reflexão

Questões pré laboratorial
1-14°
. Na figura o feixe de luz que incide no espelho sobrepõe-se sobre
o traço que medeia os 70° e os 80°
, nos 75°
, mas o feixe do raio
refletido parece sobrepor-se sobre os 103°
. Os ângulos de incidência e
de reflexão têm a mesma amplitude, (103°
− 75°)/2=14°

2-a) 60° para o ângulo de incidência e 35° para o ângulo de refração

b) Segundo a Lei de Snell-Descartes
𝑛1 sin 𝛼1 = 𝑛2 sin 𝛼2 ⟺
𝑛2
𝑛1
=
sin 𝛼1
sin 𝛼2
⟺
𝑛𝑎𝑐𝑟í𝑙𝑖𝑐𝑜
𝑛𝑎𝑟
=
sin 60°
sin 35°
= 1,51
4 de 23

c) Não há desvio quando o ângulo de incidência é de 0°, situação que
acontece à luz ao incidir na superfície de separação acrílico-ar.

3-a) Não há desvio quando o ângulo de incidência é de 0°, situação que
acontece à luz ao incidir na superfície de separação ar-acrílico

b) Os ângulos de incidência e de reflexão total são ambos de 50°

c) 𝑛𝑎𝑟
𝑛𝑎𝑐𝑟í𝑙𝑖𝑐𝑜
=
1
1,51
=
sin 𝛼𝑐
sin 90°
⟹ sin 𝛼𝑐 =
1
1,51
⟹ 𝛼𝑐 = 41,5° que é menor do
que 50°, por isso para aquele ângulo há reflexão total.

Material
• Ponteiro laser;
• Transferidor;
• Placa de acrílico semicircular;
• Tina de vidro;
• Mangueira transparente;
• Pedaço de fibra ótica;
• Alvos de diversos materiais.

Procedimento
Procedimento – Reflexão da luz

1. Com uma montagem semelhante à da figura
faça incidir a luz de um laser num alvo metálico
com diferentes ângulos de incidência. Registe
numa tabela esses ângulos assim como os
respetivos ângulos de reflexão e compare-os.

2. Mude o material do alvo e avalie a capacidade refletora dos vários
materiais, registando para quais deles a luz do laser refletida tem maior
intensidade.

Procedimento – Refração da luz

1. Faça incidir a luz do laser sucessivamente na placa de acrílico, na tina
de vidro sem água e na tina de vidro com água. Compare a
capacidade dos diversos materiais de transmitirem a luz do laser,
registando em que material é maior a intensidade da luz refratada.

Procedimento – Refração da luz

2. Faça incidir a luz do laser na face plana da
placa de acrílico, no centro do
semicírculo, tal como mostra a figura, de
modo a observar a refração da luz na
superfície de separação ar-acrílico. Meça
seis ângulos de incidência e os respetivos
ângulos de refração, e registe-os.

Procedimento – Reflexão total da luz

1. Usando a montagem representada na
figura varie o ângulo de incidência de
modo que deixe de ocorrer refração na
superfície plana de separação acrílico-ar e
passe a haver reflexão total. Repita o
procedimento três vezes, registando os
respetivos ângulos de incidência.

Procedimento – Reflexão total da luz

2. Incida a luz do laser na extremidade e para o interior da mangueira cheia
de água de modo que a luz possa ter reflexões totais sucessivas no seu
interior e vá encurvando a mangueira. Repita o procedimento para uma
fibra ótica. Registe as diferenças.

# data[].attributes.body
Número 3

# data[].attributes.body
Objetivo
Determinar , experimentalmente o rendimento na síntese de um composto avaliando os resultados obtidos

# data[].attributes.headline
Continuação de diagrama de procedimentos 

# data[].attributes.subject
Continuação de diagrama de procedimentos 

# data[].attributes.headline
Continuação diagrama + questões pós laboratoriais 

# data[].attributes.subject
Continuação diagrama + questões pós laboratoriais 

# data[].attributes.body
Velocidade da propagação

Questões pré-laboratorial

1. A primeira medição do módulo da velocidade de propagação do som no
ar foi feita nos arredores de Paris por Pierre Gassendi, em 1635. Com
um canhão produzia-se uma explosão, que emitia luz (um clarão) e som;
um observador a grande distância, mas em linha de vista com o canhão,
media o tempo decorrido entre o clarão e o som. Como a distância entre
o observador e o canhão era conhecida, obtinha-se a velocidade do som
dividindo essa distância pelo tempo medido. Desta experiência resultou
um valor de 478 m s−1

a) Identifique uma incorreção inerente ao método usado por Gassendi
para medir a velocidade do som.
Sendo originado no mesmo instante, o clarão e o barulho, e como
tanto a velocidade da luz como a do som são finitas, decorrem dois
intervalos de tempo desde que são produzidos até serem detetados
pelo observador a grande distância.
Ao ser medido o tempo que demora o barulho a partir do instante que
se vê o clarão, o tempo medido será igual ao intervalo de tempo que
o barulho demora de facto a percorrer a distância subtraído do
intervalo de tempo que a luz, do clarão, demorou a percorrer essa
distância.
Assim, o intervalo de tempo que foi medido é menor do que o
intervalo que efetivamente o barulho demora a percorrer a distância
entre o canhão e o observador. No entanto, como a velocidade da luz
tem um valor muito grande, a diferença introduzida pelo tempo que a
luz demora e percorrer a distância considerada é desprezável quando
comparada com o tempo que o som demora a percorrer a mesma
distância. Podem também existir diferenças sistemáticas no tempo de
reação do observador consoante reage a um estímulo visual (clarão)
ou auditivo (som) que afetem a medição da velocidade.
Para a velocidade da luz e para a velocidade do som medida por
Gassendi tem-se, respetivamente,
3×108 m s-1 e 4,78×102 m s-1 = 5×102 m s-1
.
A velocidade da luz tem uma ordem de grandeza seis vezes maior.
5 de 17
QUESTÕES PRÉ-LABORATORIAIS
ATIVIDADE LABORATORIAL 2.2
b) Compare as ordens de grandeza da velocidade da luz no ar
(aproximadamente igual ao valor no vácuo, 3 × 108 m s−1) e a
velocidade do som obtida por Gassendi.

2. A velocidade de propagação do som depende não só do meio de
propagação mas também da sua temperatura.
A expressão v = 331,29 + 0,61 T, em que T é a temperatura em graus
Celsius, permite obter o módulo da velocidade do som no ar em m s−1
com uma boa aproximação para temperaturas perto da temperatura
ambiente. Meça a temperatura do ar e obtenha, a partir da expressão
anterior, o módulo da velocidade de propagação do som no ar a essa
temperatura.
Para uma temperatura de 18 °C, 𝑣 = 331,29 + 0,61 × 18 = 342,3 m s−1

3. Os aviões supersónicos atingem uma velocidade superior à do som no
ar. Chama-se «número de Mach» à razão entre os módulos da
velocidade de um veículo e da velocidade de propagação do som no ar
(cujo valor de referência é 343,4 m s−1). Uma das maiores velocidades,
atingidas por um avião da NASA, foi Mach

10. O termo «Mach»
homenageia o físico e filósofo austríaco Ernst Mach. Exprima, com
quatro algarismos significativos, o módulo
F
𝑣 = 10 × 343,4 m s−1 = 3,434 × 103 m s−1 =
= 3,434 × 103 m s−1 ×
3600 s
1h
×
1 km
103 m
= 1,236 × 104 km h−1

a) da velocidade atingida pelo avião da NASA, em km h−1
.
3,0 × 108 m s−1 ×
1
343,4 m s−1
= 8,736 × 105
A velocidade da luz é Mach 8,736 × 105
.
b) da velocidade da luz no vácuo, em Mach.
Material 1
• Mangueira de 15 metros;
• Microfone com amplificador;
• Termómetro;
• Osciloscópio;
• Cabos de ligação;
• Tampa metálica.

Material 2
• Osciloscópio;
• Gerador de sinais;
• Altifalante;
• Microfone;
• Régua;
• Cabos de ligação;
• Termómetro. 10 de 17

Procedimento 1

1.Ligar um microfone ao canal 1 do osciloscópio.

2. Enrolar a mangueira e colocar o microfone junto às suas extremidades.

3. Com o osciloscópio na função NORM (normal) o sinal desaparecerá do
ecrã e só se observará um sinal se a tensão ultrapassar um
determinado valor, que é definido usando o botão de nível (LEVEL).
Use 0,5 ms na BASE DE TEMPO

Procedimento 1
4. Produza um sinal sonoro intenso de curta duração deixando cair a
tampa junto ao microfone.
5. Meça o tempo entre som produzido e o outro sinal sonoro após
propagar-se pela mangueira e repita o procedimento mais duas vezes.
6. Meça a temperatura do ar.
Procedimento 2
1. Efetue a montagem da figura e produza um
sinal sinusoidal no gerador de sinais.
2. Encoste o microfone ao altifalante.
3. Afaste depois o microfone do altifalante e meça a distância entre eles.
4. Observe um desfasamento entre os sinais.
5. Meça o intervalo de tempo do desfasamento e indique o seu significado.
6. Repita o procedimento seis vezes, registando os valores numa tabela.
7. Meça a temperatura do ar.

Questões pós laboratoriais
1. Como determinar o módulo da velocidade de propagação do som no ar?
No procedimento I, determine a média dos intervalos de tempo obtidos
e calcule o módulo da velocidade. No procedimento II, construa o
gráfico distância-tempo e, a partir de uma reta de regressão, determine
o módulo da velocidade.

# data[].attributes.headline
Investigar experimentalmente alterações de equilíbrio químico em sistemas aquosos por variação de concentração de temperatura de reagentes e produtos, formulando hipóteses avaliando procedimentos e comunicando resultados 

# data[].attributes.subject
Investigar experimentalmente alterações de equilíbrio químico em sistemas aquosos por variação de concentração de temperatura de reagentes e produtos, formulando hipóteses avaliando procedimentos e comunicando resultados 

# data[].attributes.body
Questões pré laboratorial

1-1. Quais as variáveis a controlar quando se pretende verificar, experimentalmente, o efeito da

concentração num sistema em equilíbrio químico?

Em geral, as variáveis a controlar são a temperatura e o volume (pressão) do sistema reacional,

uma vez que são fatores que podem influenciar o estado de equilíbrio. No caso concreto do

presente estudo, que ocorre em meio aquoso, o efeito da variação da pressão por variação do

volume é praticamente desprezável, pelo que o controlo deverá incidir apenas sobre a

temperatura do sistema reacional.

2. Preveja, justificando com base no Princípio de Le Châtelier, as alterações que a adição de

Fe(NO3)3 ou de KSCN provocariam no sistema em equilíbrio e que efeito teria na cor final da

solução?

Como o Fe(NO3)3 e o KSCN são sais que se dissociam em solução aquosa, a sua adição

aumenta a concentração de Fe3+ e SCN–. De acordo com o princípio de Le Châtelier a adição de

reagentes desloca o equilíbrio no sentido de consumi-los parcialmente, tendendo a minimizar o

efeito da adição.

Deste modo, a reação evolui no sentido direto, havendo consumo de Fe3+ e SCN– e formação de

[FeSCN]2+, o que provocaria uma intensificação da cor vermelho escuro na mistura reacional,

característica do ião complexo.

3. O hidróxido de ferro(3+) é um sal pouco solúvel em água cuja precipitação é descrita pela

equação química Fe3+(aq) + 3 OH–(aq) ⇌ Fe(OH)3(s)

Com base nesta reação, preveja qual será o efeito da adição de hidróxido de sódio no sistema em

equilíbrio? Qual irá ser a cor final da solução?

A adição de hidróxido de sódio aumenta a concentração de iões hidróxido em solução, o que faz

deslocar o equilíbrio de formação do sólido no sentido direto, consumindo, simultaneamente, iões

ferro(3+). A diminuição da concentração de iões Fe3+ em solução, de acordo com o Princípio de Le

Châtelier, desloca o equilíbrio no sentido de repô-los parcialmente, tendendo a minimizar o efeito

produzido. Deste modo, a reação evolui no sentido inverso, havendo consumo de [FeSCN]2+ e

formação de Fe3+ e de SCN–. A diminuição da concentração do ião complexo será acompanhada

da atenuação da cor vermelho escuro da mistura reacional.

4. Um recipiente contendo uma pequena amostra da mistura inicial em equilíbrio pode ser designado

de amostra de controlo. Porque é que é importante haver uma amostra de controlo no estudo

experimental do efeito da concentração num sistema em equilíbrio químico?

À medida que o sistema se desloca num ou noutro sentido, faz variar a concentração do ião

complexo em solução e, consequentemente, a cor da mistura reacional. O efeito da variação da

concentração neste sistema pode ser detetado pela mudança de cor. Como a mudança de cor

pode não ser muito notória, o efeito pode ser mais facilmente detetado por comparação entre a

intensidade da cor da solução da amostra de controlo e a cor da solução da mistura num novo

estado de equilíbrio, o que permite concluir sobre o efeito produzido no sistema em equilíbrio.

5. Procure informação sobre os riscos associados às soluções utilizadas nesta atividade e identifique

os cuidados a ter no seu manuseamento.

O tiocianato de potássio não possui riscos associados. O nitrato de ferro(3+) deve ser manipulado

com cuidado, pois pode causar irritações na pele e nos olhos. O hidróxido de sódio é um produto

corrosivo que provoca queimaduras na pele e lesões oculares graves.

A utilização destes reagentes requer a proteção com equipamentos de proteção individual, como

luvas, bata e óculos. Devem ser manuseados na hotte.

MATERIAL E REAGENTES

– Balões volumétricos de 50,00 cm3

– Balança analítica com sensibilidade à décima do miligrama ou semianalítica com sensibilidade ao

miligrama

– Conta-gotas ou pipetas de Pasteur

– Varetas de vidro

– Funil de vidro

– Espátula

– Gobelé de 50 cm3

– Esguicho (água destilada)

– Proveta de 50 cm3

– Pipetas volumétricas de 5 cm3

– Enchedor de pipetas (pompete)

– Tubos de ensaio

– Solução aquosa de Fe(NO3)3 1,0 *10–2 mol dm–3

– Solução aquosa de KSCN 1,0 * 10–2 mol dm–3

– Solução aquosa de NaOH 0,1 mol dm–3

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Construir tabelas semelhantes às sugeridas em [REGISTOS E TRATAMENTO DE RESULTADOS] para

registo dos resultados experimentais no caderno de apontamentos do aluno.

2. Para um gobelé de 50 cm3, adicionar 5 cm3 de solução de tiocianato de potássio,

KSCN 1,0 *10–2 mol dm–3

.

3. Juntar 5 cm3 de solução de nitrato de ferro(3+), Fe(NO3)3 1,0 * 10–2 mol dm–3 e homogeneizar a

solução resultante com o auxílio de uma vareta.

4. Adicionar 30 cm3 de água para diluir a solução resultante.

5. Etiquetar cinco tubos de ensaio com números de (1) a (5).

6. Para cada um dos tubos de ensaio pipetar 5,0 cm3 da solução em equilíbrio. Registar na

tabela I, a cor da solução da amostra de controlo (1).

7. Aos tubos de ensaio (2) e (3), adicionar, com auxílio de um conta-gotas, quinze gotas de solução

de Fe(NO3)3. Registar na tabela I a cor final da solução do tubo de ensaio (2).

8. Adicionar quinze gotas de solução de NaOH à nova mistura de equilíbrio do tubo de ensaio (3) e

registar a cor final da solução.

9. Adicionar quinze gotas de solução de KSCN ao tubo de ensaio (4) e registar a cor final da

solução.

10. Adicionar quinze gotas de solução de NaOH ao tubo de ensaio (5) e registar a cor final da

solução.

QUESTÕES PÓS-LABORATORIAIS

1. Por que motivo não foi adicionado outro reagente ao tubo de ensaio 1?

Porque o tubo 1 funciona como amostra de controlo.

2. Analise os resultados obtidos verificando se são concordantes com as previsões resultantes das

questões pré-laboratoriais.

Os resultados obtidos estão de acordo com as previsões efetuadas, ou seja, a adição de

reagentes desloca o equilíbrio no sentido direto, verificando-se uma intensificação do tom

vermelho escuro. Pelo contrário, a adição de hidróxido de sódio desloca o equilíbrio no sentido

inverso, atenuando o tom vermelho escuro.

3. Interprete as alterações observadas na cor das soluções como resultado da modificação do

estado de equilíbrio por comparação do quociente da reação com a constante de equilíbrio.

A adição de SCN– ou de Fe3+, faz com que Qc se torne menor do que Kc, uma vez que aumenta o

denominador de Qc. Como no momento da perturbação Qc<Kc, a reação evoluirá no sentido direto,

diminuindo a concentração de reagentes e aumentando a concentração de produtos da reação, de

forma a aumentar Qc até igualar Kc.

A adição de NaOH faz diminuir a concentração de Fe3+ na solução em equilíbrio. Diminuindo o

denominador, Qc torna-se maior do que Kc e a reação evoluirá no sentido inverso, consumindo

produtos e formando reagentes, de maneira que Qc diminua até que o sistema atinja um novo

estado de equilíbrio onde irá igualar o valor de Kc. As conclusões obtidas com base no quociente

da reação estão de acordo com a previsão segundo o Princípio de Le Châtelier e com as

observações efetuadas.

4. Qual irá ser o efeito do aumento da concentração de 2

FeSCN + no sistema em equilíbrio?

De acordo com o Princípio de Le Châtelier, a adição de produtos de reação desloca o equilíbrio de

modo a consumi-los, tendendo a minimizar parcialmente o efeito da adição. Assim, no momento

da adição do ião complexo a cor da mistura reacional tornar-se-ia bastante mais intensa, mas com

o evoluir da reação no sentido inverso, havendo consumo de [FeSCN]2+ e formação de catião Fe3+

e de anião SCN–, até o sistema atingir um novo estado de equilíbrio, a cor iria tornar-se

gradualmente mais ténue. Comparando com a cor da amostra de controlo notar-se-ia que seria

ligeiramente mais avermelhada uma vez que o sistema não iria consumir todo o ião complexo

adicionado ficando, no novo estado de equilíbrio, uma concentração de ião complexo superior ao

estado de equilíbrio inicial.

5. Nos pontos 8 e 10 do procedimento, embora a perturbação seja a mesma (adição de solução de

NaOH), obteve-se uma coloração diferente. Interprete este resultado.

Embora nos pontos 8 e 10 do procedimento a perturbação seja a mesma, o sistema evolui de

forma a obter-se um novo estado de equilíbrio diferente em cada tubo de ensaio, o que se pode

comprovar pela obtenção de uma coloração diferente.

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Quimica 2.3 Organizar uma série eletroquímica a partir da realização laboratorial de reações entre metais e

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Quimica 2.3 Organizar uma série eletroquímica a partir da realização laboratorial de reações entre metais e

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soluções aquosas de sais contendo catiões de outros metais, avaliando os procedimentos e

comunicando os resultados.

QUESTÕES PRÉ-LABORATORIAIS

1. O que são reações de oxidação-redução?

São reações químicas que envolvem transferência de eletrões. Numa reação de oxidação-

redução ocorrem simultaneamente uma oxidação e uma redução, representadas por duas

semiequações:

– a semiequação de oxidação – que evidencia a cedência de eletrões pelo redutor;

– a semiequação de redução – que evidencia a captação de eletrões pelo oxidante.

2. Numa reação de oxidação-redução, como se designam as espécies que ganham e que perdem

eletrões?

A espécie química reduzida, que capta eletrões, é o agente oxidante e a espécie química

oxidada, que perde eletrões, é o agente redutor.

3. Em que consiste e que informação se pode obter da série eletroquímica?

A série eletroquímica é uma tabela onde se encontram, ordenadas, diversas espécies químicas

em função do seu poder redutor/oxidante. Permite prever a ocorrência espontânea de uma

reação de oxidação-redução. Se na série eletroquímica os metais estiverem organizados por

ordem decrescente do poder redutor, um dado metal pode reduzir o catião de outro metal situado

mais abaixo na série, mas não pode reduzir os catiões dos metais situados mais acima.

4. Como se deverá proceder em laboratório para se conseguir obter uma ordenação dos metais

cobre, zinco, chumbo e magnésio de acordo com o seu poder redutor?

Deve promover-se o contacto entre cada um dos metais e as soluções aquosas de sais contendo

os catiões dos outros metais e verificar se ocorre ou não reação.

5. Que condições devem ser controladas na realização dos diversos ensaios?

Os ensaios devem ser realizados em condições controladas de volume, concentração dos sais e

temperatura das soluções, usando quantidades semelhantes dos diferentes metais (por exemplo,

deve ser usada fita de magnésio e fio de cobre com dimensões semelhantes). E é necessário

que os metais estejam bem limpos sem vestígios de qualquer depósito à superfície. Dessa

forma, a diferente extensão das reações ficará apenas a dever-se ao diferente poder redutor dos

metais e ao poder oxidante dos catiões metálicos.

6. Sem recorrer à série eletroquímica indique, justificando, se será possível armazenar uma

solução contendo o catião Zn2+ num qualquer recipiente metálico.

A solução contendo o catião Zn2+ só poderá ser armazenada nos recipientes dos metais com

menor poder redutor que o zinco para que o catião Zn2+ presente na solução não oxide o próprio

recipiente.

MATERIAL E REAGENTES

– 12 tubos de ensaio

– suporte para tubos de ensaio

– 5 conta-gotas

– 4 pequenos fragmentos de cada um dos metais: cobre, magnésio, zinco e chumbo, bem limpos

– 5 cm3 de cada uma das soluções de sais de nitrato dos catiões metálicos: Cu2+, Mg2+, Zn2+ e Pb2+

com concentração 0,1 mol dm-3

QUESTÕES PÓS-LABORATORIAIS

1. Tendo em conta os resultados obtidos, construa a série eletroquímica dos metais testados,

organizando-os por ordem crescente do seu poder redutor.

Observando a tabela I, verifica-se que o metal mais reativo é o magnésio (reage em todas as

situações), seguindo-se-lhe o zinco, o chumbo e, por fim, o cobre (não reage em nenhum dos

casos). Sendo assim, o magnésio, que é o metal mais reativo, é o de maior poder redutor e o

cobre, que é o menos reativo, possui o menor poder redutor. A série eletroquímica deve ser

organizada do seguinte modo

2. Para a reação que ocorre no tubo de ensaio 1, escreva as semiequações de oxidação e de

redução.

Semiequação de redução: ( ) ( )2+ Zn aq 2 n

e Z s−

+ →

Semiequação de oxidação: ( ) ( )2+ Mg s Mg aq e + 2−

→

3. Com base nos resultados obtidos, responda às seguintes questões, justificando:

3.1. Qual dos metais poderá ser utilizado como contentor de qualquer das soluções usadas?

Tendo em conta a série eletroquímica construída pode concluir-se que, dos metais considerados,

aquele que pode ser utilizado como contentor de qualquer uma das soluções usadas é o cobre,

uma vez que é o que apresenta o menor poder redutor.

3.2. Qual das soluções dos sais poderá ser guardada em recipientes de qualquer um destes metais?

Só a solução de nitrato de magnésio é que pode ser guardada em recipientes de qualquer um

dos cinco metais, pois sendo o Mg o redutor mais forte, o corresponde ião metálico será o

oxidante mais fraco, logo para além de poder ser guardada em recipientes do próprio metal, não

tem força suficiente para oxidar os quatro restantes metais, não se prevendo que ocorram

reações espontâneas em extensões consideráveis.

3.3. Que metais podem ser usados em canalizações?

Nas canalizações metálicas deve usar-se um material que seja um fraco agente redutor, para

não reagir com os iões dissolvidos na água, incluindo os iões H+. Por isso, o cobre é a escolha

certa atendendo apenas a este fator.

# data[].attributes.body
Investigar, experimentalmente, o efeito da temperatura na solubilidade de um soluto sólido em água,

formulando hipóteses, controlando variáveis e avaliando os resultados.

QUESTÕES PRÉ-LABORATORIAIS

1. Será o efeito da temperatura na solubilidade de um soluto sólido em água sempre igual,

independentemente do soluto?

No geral, a solubilidade dos sólidos em água aumenta com o aumento da temperatura. No

entanto, há exceções uma vez que há sais em que a solubilidade diminui com o aumento da

temperatura, como o Ce2(SO4)3, e outros em que a temperatura praticamente não influencia a

solubilidade, como o NaCℓ.

2. Que variáveis devem ser controladas para investigar o efeito da temperatura na solubilidade de

um soluto sólido em água?

Para observar o efeito da temperatura na solubilidade de um soluto sólido em água, deve fazer-

se em todos os ensaios um controlo rigoroso da temperatura, utilizar-se o mesmo soluto

finamente dividido e com elevada pureza, o qual deve ser sempre dissolvido, sob agitação, num

volume conhecido de água e realizar a experiência a pressão constante, apesar de o efeito da

pressão poder ser desprezável em ensaios de solubilidade de solutos sólidos.

3. Que cuidados se deve ter no manuseamento dos reagentes a utilizar?

O nitrato de potássio é um agente oxidante, cujo poder oxidante aumenta com a acidez do meio

e com o aumento da temperatura. Não é inflamável, porém funciona como comburente. Deve-se

manter afastado de substâncias inflamáveis, fontes de ignição e calor. Provoca irritação das vias

respiratórias, da pele e membranas mucosas, por isso durante o seu manuseamento deve

recorre-se aos EPI’s como bata, luvas e óculos de proteção. Deve ser armazenado em lugar

seco, frio (temperatura ambiente ou inferior) e protegido da ação direta da luz solar. Devem

manter-se fechadas as embalagens quando não estão a ser usadas.

4. Atendendo a que o sal em estudo é usado em quantidade apreciável, que cuidado se deve ter no

final da atividade?

No final da atividade, o sal deve ser reciclado, utilizando os recipientes adequados.

MATERIAL E REAGENTES

– Esguicho com água destilada

– Nitrato de potássio com 99% de pureza

– Balança com precisão ao centigrama

– Espátula

– Tubos de ensaio

– Suportes para tubos de ensaio

– Varetas de vidro

– Pipeta graduada de 10,0 cm3

– Enchedor de pipeta (pompete)

– Termómetro digital, precisão 0,1 ºC até 100 ºC

– Gobelés de 250 cm3

– Placa de aquecimento

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAl

1. Construir tabelas semelhantes às sugeridas em [REGISTOS E TRATAMENTO DE RESULTADOS] para

registo dos resultados experimentais no caderno de apontamentos do aluno.

2. Identificar e registar as características de todos os instrumentos de medição e as respetivas

incertezas de leitura, na tabela I.

3. Transferir para quatro tubos de ensaio (20  200 mm), quatro amostras de nitrato de potássio, de

2,0 g, 4,0 g, 6,0 g e 7,5 g, e registar na tab 2

4. Com uma pipeta, adicionar 10,0 cm3 de água destilada a cada tubo de ensaio e agitar, com uma

vareta de vidro, de modo a dissolver o máximo de sólido possível.

5. Colocar os tubos de ensaio dentro de um gobelé de 250 cm3 com cerca de 200 cm3 de água

quente (a cerca de 60 ºC).

6. Agitar cuidadosamente a mistura dos tubos de ensaio em banho de água aquecida, até todo o

nitrato de potássio estar totalmente dissolvido.

7. Introduzir um termómetro no banho de água aquecida, de modo a acompanhar o arrefecimento

de todo o sistema.

8. Continuar a agitar cuidadosamente a mistura dos tubos de ensaio à medida que vão

arrefecendo.

9. Observar a solução e medir a temperatura a que se inicia a cristalização, registando o valor na

tabela II.

10. Quando o banho atingir a temperatura ambiente, adicionar gelo ao gobelé de 250 cm3 de modo a

diminuir a temperatura do banho.

11. Repetir os procedimentos de 5 a 10 pelo menos mais duas vezes.

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QUESTÕES PÓS-LABORATORIAIS

1. Através da análise da curva de solubilidade, indique o efeito da temperatura na solubilidade do

nitrato de potássio em água.

Pela análise do gráfico é possível concluir que a solubilidade do nitrato de potássio aumenta com

o aumento da temperatura

2. Compare a curva de solubilidade obtida para o nitrato de potássio com a que é descrita na

literatura científica. O que se pode concluir?

A curva de solubilidade obtida vai de encontro com a descrita na literatura científica, uma vez

que mostra que a solubilidade do sal aumenta com o aumento da temperatura e os valores de

solubilidade para cada temperatura são aproximadamente concordantes com os publicados.

3. Quais são os principais erros sistemáticos que poderão ter afetado as medições?

Os erros sistemáticos de leitura associados aos instrumentos de medição (balança, termómetro

digital e pipeta graduada) nos aparelhos de medida podem resultar da má calibração dos

instrumentos, da leitura errada do observador, bem como dos erros de paralaxe cometidos na

medição do volume de água. Deve-se considerar também como fonte de erro sistemático a

aproximação feita de que a concentração inicial da solução de KNO3 é igual à sua solubilidade

no momento em que se observou a formação da primeira porção de precipitado.