Autores

Souza, W.G. (IFPE-VITÓRIA DE STO. ANTÃO) ; Santiago, D. (IFPE-VITÓRIA DE STO. ANTÃO)

Resumo

Consta na literatura que ocorrerá um aumento de 8% (v/v) no volume da amostra de água no processo de solidificação. Objetivamos explorar a discrepância experimental conscientemente prevista, como fonte de estudo para que o aluno descubra as razões geradoras, encarando a contradição não como um "corpo estranho", mas elemento essencial do processo de aprendizagem. Construímos uma graduação volumétrica e a fixamos numa pré-forma de garrafa PET, esta foi conectada a um recipiente plástico cuja capacidade máxima foi previamente medida e o conjunto foi resfriado no congelador. Constatou-se um aumento menor do que o esperado. Conclui-se que o erro pode ser um recurso didático eficiente quando bem explorado pelo professor, promovendo a reflexão e levantamento de hipóteses que teorizem o fenômeno.

Palavras chaves

dilatação da água; erro experimental; aprendizagem

Introdução

Ao contrário da grande maioria das substâncias, ao aquecermos a água (no intervalo de 0º C à 4ºC), constata-se um aumento de sua densidade por contração de volume (Figura 1) Essa redução é apenas uma das sessenta e seis anomalias termodinâmicas, dinâmicas e estruturais detectadas nesse líquido, enquadrando-a na categoria de fluido complexo. Consta na literatura que ocorre um aumento de 8% (v/v) no volume da amostra de água. Uma explicação plausível dessa propriedade pode vir pelo estudo da transição de estruturas dos aglomerados tetraédricos e seu empacotamento. Objetivamos explorar a discrepância experimental prevista como fonte de estudo para que o aluno descubra as razões geradoras, encarando a contradição não como um corpo estranho, mas elemento essencial do processo de aprendizagem. O trabalho foi idealizado na monitoria de Química Experimental e realizado no Laboratório de P & D do Ensino de Química do IFPE - campus Vitória de Sto. Antão; onde buscamos averiguar quantitativamente a dilatação atípica da água no processo de solidificação.

Material e métodos

O aluno monitor, nosso objeto de estudo, após adquirir uma pré-forma de garrafa PET, serrou a extremidade semiesférica. Foi confeccionada uma escala graduada de volume, utilizando uma bureta de 50 mL onde transferimos 42 mL de água para a pré-forma tampada em seguida, medimos a altura relativa da coluna de água formada (11 cm ± 0,1 cm); calculamos que 2,1 cm na escala corresponderia a 8 mL de água; conectamos com o auxílio de veda rosca e fita adesiva, a pré-forma a outra garrafa (PET) cilíndrica (refrigerante Aquarius Fresh ®) cujo capacidade máxima foi averiguada em 550 mL ± 0,5mL; aquecemos cerca de 600 mL de água destilada para a expulsão dos gases nela solubilizados, em seguida, vertemos no conjunto acoplado e introduzimos no congelador (Figura 2), onde permaneceu durante 4 horas.

Resultado e discussão

Alcançamos uma expansão de 42 mL (Figura 2), o que correspondeu a 7,63 % (± 0,1) do volume inicial (550 mL) divergindo da informada na literatura (BORDIN 2013)que prevê um aumento de 8%. Esse erro conscientemente elaborado possibilitou a conclusão de que também houve expansão do corpo do recipiente confirmado pela medida do diâmetro inicial e final da garrafa. Por conseguinte, o monitor sugeriu a permuta do recipiente plástico por um de vidro; o mesmo retificou por lembrar que recipientes de vidro não suportam a dilatação do gelo, estourando dentro do congelador. Já como última sugestão foi argumentado que a permuta por uma garrafa térmica de aço inoxidável poderia minimizar o erro por ser este um material relativamente indeformável. Percebe-se que o levantamento de hipóteses e sua conseguinte constatação seguiu a metodologia do método científico, bem como, o erro provocou a reflexão de como solucioná-lo de forma desafiante, ambos, fatores que levam a aprendizagem significativa.

Dilatação obtida.


Variação do volume e densidade da água.

Conclusões

A utilização de materiais de fácil aquisição e baixo custo tornou o trabalho exequível e uma vez que muitas dessas anomalias são fundamentais para a manutenção da vida a interdisciplinaridade foi inerente. Conclui-se que o erro experimental pode ser um recurso didático eficiente quando bem explorado pelo professor, incentivando a reflexão e levantamento de hipóteses que teorizem o fenômeno observado (GIORDAN 1999).

Agradecimentos

Agradecemos à direção do Instituto Federal de Pernambuco - campus Vitória de Sto Antão.

Referências

BORDIN, J. R. et al. Relation between flow enhancement factor and structure for core-softened fluids inside nanotubes. Journal of Physical Chemistry B. v.117, n.23, p.7.047-56. 21 mai. 2013.

DEMO, P. E. É errando que a gente aprende. Nova Escola. São Paulo, Nº 144, p.49-51, ago. 2001.

GIORDAN, M. O papel da experimentação no ensino de ciências. Química Nova na Escola, Nº 10, nov. 1999 p. 43 - 49.