Hipócrates - Tratamento da água

OFICINA

HIPร CRATES Tratamento da รกgua

Livro do professor

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OFICINA

HIPร CRATES Tratamento da รกgua LIVRO DO PROFESSOR

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Presidente Ricardo Uzal Garcia

Edição Maíra Corrêa Machado

Diretora Financeira Alzira Azeredo

Revisão Beatriz Rezende

Diretor de Operações William Garcia

Projeto Gráfico e Diagramação William Haruo, Aline Aliste, Luis Kinoshita

Diretora de Relacionamento, Marketing e Implementação Renata Bove

Engenharia de Produtos Didáticos Cláudio Azanha Jr.

Diretora de Relações Institucionais Silvia de Araújo Donnini Equipe Pedagógica Mário Donizeti Domingos, Cristian Annunciato, Luisiana Andresa Carneiro, Marcio Cotomacci

Créditos Fotográficos Livro do aluno: P. 6: Andrew Coyle/CC BY 2.0 – P. 14: Mário Donizeti Domingos – P. 20: Patricia Alvim Riquelme Wolpat/CC BY 2.0 Fotos dos procedimentos: Mário Donizeti Domingos

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (eDOC BRASIL, Belo Horizonte/MG) C397h Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da Experimenta.

Hipócrates: tratamento da água: livro do professor / [Centro de Pesquisa da Experimenta – Educação em Ciências]. – Valinhos (SP): Experimenta, 2016 – (Oficinas Descobrindo a Ciência).

24 p. : il. ; 20 x 26,5 cm ISBN 978-85-93201-54-7 1. Água - Tratamento. 2. Ciências (Ensino fundamental). 3. Tecnologia. I. Título. II. Série.

CDD-600

Experimenta – Educação em Ciências Rua Luiz Lazaretti, 99 Vale Verde - Valinhos, SP - Brasil CEP 13279-010 Tel.: 55 19 3514-6900 www.experimentaciencias.com.br Impresso no Brasil 1ª edição / copyright © 2014 Experimenta – Educação em Ciências Ltda.

Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Impressão e acabamento Nome da gráfica, mês/ano Aplicação FSC

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HIPÓCRATES Tratamento da água

Sumário Atividade 1

Etapas do tratamento da água (captação, gradeamento e floculação) Página 6

Atividade 2

Filtração Página 14

Atividade 3

Qual a diferença entre água pura, água potável, água salgada e a água da represa?

Página 20

Faça em casa

Teste a água utilizada na sua casa Página 24

Bibliografia

Sites consultados

NETTO, José M. de Azevedo – “Técnica de abastecimento e tratamento de água – Volume 2” CETESB/ASCETESB, 1987.

Disponível em: http://site.sabesp.com.br/uploads/file/flash/ tratamento_agua.swf. Acesso em: 27 out. 2014.

Disponível em: http://www.brasilescola.com/quimica/carvaoativado.htm. Acesso em: 27 out. 2014.

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Apresentação Este material faz parte da coleção de oficinas Descobrindo a Ciência, desenvolvida pela Experimenta – Educação em Ciências. Esta coleção é composta por módulos que abordam diversos conteúdos da área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias, de maneira prática, dinâmica e lúdica.

A água é um recurso natural renovável. Composta de dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, sua fórmula química H2O é bem conhecida das pessoas em geral.

Esse elemento é fundamental para a existência da vida no planeta e, por isso, tão importante para a sobrevivência não só dos seres humanos como de todos os seres vivos.

Nas últimas décadas ocorreu um grande crescimento populacional nas grandes cidades e, com isso, houve um aumento na demanda por água tratada, devido ao consumo direto e ao uso de maquinário (lava-roupas, lava-louça etc.). Além dessas necessidades, há também o problema da poluição de recursos hídricos limitando a disponibilidade de água com qualidade para o uso da população.

Por conta desse cenário, a implementação de programas de conservação dos recursos hídricos, bem como o tratamento adequado deste líquido para o consumo humano, apresenta-se como uma das principais demandas das políticas públicas.

Conhecer o funcionamento de uma Estação de Tratamento de Água (ETA) é uma forma de mostrar os processos pelos quais passa a água que utilizamos, tornando-a livre de impurezas, poluição e agentes contaminantes que possam acarretar doenças.

Nesta oficina, os alunos conhecerão e realizarão algumas das etapas de tratamento, bem como reconhecerão que a água que bebemos é uma solução de água com sais minerais, essenciais à manutenção da saúde. É possível trabalhar esse tema com diferentes abordagens e aprofundamento, de acordo com a faixa etária dos alunos envolvidos.

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Atividade 1

Atividade 1 Etapas do tratamento da água

(c O

O que será feito?

Nós dad soa talh tima uma tros litro rios con trat mid

N

esta atividade, os alunos dão início ao tratamento de uma amostra de água, realizando um dos processos que ocorrem nas estações de tratamento, a floculação.

A partir do uso de cal e sulfato de alumínio, os alunos observam a formação de flocos que agrupam as partículas em suspensão na água, facilitando assim sua decantação e limpeza.

Apresente a atividade aos alunos e informe-os que, antes de realizarem esse procedimento, você irá peneirar a amostra “água de represa”, também como ocorre nas ETAs. Diga que essa etapa se chama gradeamento e consiste em passar a água que entra na estação por uma malha que retém alguns materiais.

Com repr

De onde vem a água consumida em sua casa?

Nes limp men cad

6

Objetivos Com a realização dos procedimentos propostos nesta atividade, espera-se que os alunos: • Conheçam e realizem as primeiras etapas de tratamento da água; • Entendam a floculação como um processo de limpeza da água; • Saibam o que é pH e sua importância para que a água seja considerada própria para o consumo humano.

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Etapas do tratamento da água

Materiais utilizados nesta atividade

(captação, gradeamento e floculação)

• 1 peneira plástica nº 04

O que você vai fazer?

Nós utilizamos água para as mais diferentes finalidades: matar a sede, cozinhar, na nossa higiene pessoal, na descarga do vaso sanitário, lavar alimentos, talheres, louças e roupas, entre outras. Segundo estimativa da Organização das Nações Unidas (ONU), uma pessoa precisa de aproximadamente 3 300 litros de água por mês, o que representa cerca de 110 litros por dia. Toda essa água é captada de represas, rios e até mesmo de poços. E, para ficar própria ao consumo humano, ela deve passar por uma série de tratamentos. Você sabe de onde vem a água consumida em sua casa? De onde ela é captada?

Como é possível limpar a água captada de rios e represas?

Nesta atividade, você realizará uma das etapas de limpeza da água que ocorre nas Estações de Tratamento de Água (ETA) e observará como funciona cada fase desse processo.

Material para a classe

2 1 1 1 1

• 1 tanque plástico de 4,5 L

garrafas PET de 2 litros com “água de represa” (adicional)

peneira plástica nº 04

• 1 frasco conta-gotas com hipoclorito de sódio – NaClO

tanque plástico de 4,5 L

frasco conta-gotas com hipoclorito de sódio – NaClO

• 1 funil

funil

Material por equipe

2 1 1 5 5 1 5

copos plásticos de 300 mL (controle e teste)

• sulfato de alumínio – Al2(SO4)3 – 5g

palheta plástica colher plástica g de sulfato de alumínio – Al2(SO4)3

• Cal – Ca(OH)2 – 5g

g de Cal – Ca(OH)2

escala de pH para fita indicadora

• fita indicadora de pH, pacote com 5 unidades

fitas indicadoras de pH

Material por aluno

1

par de luvas de proteção

7

• pacote com terra vegetal contendo 200 g • copos plásticos 300 mL

Preparação Para obter a amostra de “água de represa” você deve coletá-la em um rio, lago ou, então, prepará-la previamente misturando à água um pouco de terra, galhos e folhas. A ideia é que a amostra aparente ter sido coletada num local próximo a uma mata e estar imprópria para o consumo.

Se você optar por preparar essa amostra, pegue quatro litros de água e misture com a terra vegetal enviada com o material. A proporção de um copo plástico de 100 mL com terra para uma garrafa PET de 2 litros é suficiente para se obter a “água de represa”.

• palhetas plásticas • colheres plásticas • escala de pH para fita indicadora • luvas de proteção

Material adicional • 2 garrafas PET de 2 litros • água

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Atividade 1

Etapas do tratamento da água

Pratique!

Pratique!

1

Apresente a amostra de “água de represa” para os alunos e pergunte como ela poderia ficar limpa? A ideia aqui é que eles contem o que conhecem sobre o tratamento de água. É possível que alguns sugiram passar por uma peneira ou até mesmo mencionem o uso de filtro, assim como os que possuem em casa. Diga que essas são etapas importantes no tratamento de água e que, nesta atividade, eles conhecerão outro processo (a floculação).

1

Tab

Observe a amostra de “água de represa”. Como ela poderia ser limpa e ficar livre de impurezas? Compartilhe suas ideias.

FIQUE SABENDO

P

Gra

A água que você consome em sua casa deve ser livre de poluição e contaminação.

Poluição é resultado de tudo o que altera as características físicas da água, como cor, cheiro, sabor e turbidez.

Contaminação é a consequência da presença, na água, de microrganismos e seres vivos — como bactérias, vermes, vírus e protozoários — que podem ou não causar doenças nos seres humanos.

Des – Ad hipo

2

Agora, em equipe, você realizará as primeiras etapas do tratamento da água. Para melhor compreensão dos resultados que serão obtidos nesse procedimento, registre na tabela as características iniciais da amostra de “água de represa”. Com a fita para medição do pH, registre o pH da água e fique atento à cor, turbidez e cheiro da amostra.

Floc Adiç

FIQUE SABENDO Índice de pH, ou “potencial Hidrogeniônico” é uma escala que indica o grau de acidez, neutralidade ou alcalinidade de uma determinada solução. Este índice pode variar de acordo com a composição das substâncias da solução e também com a temperatura. A escala vai de 0 a 14, sendo que o 7 é considerado o valor neutro. Quanto mais próximo do 0, maior a acidez; e quanto mais próximo do 14, maior a alcalinidade. A medição do pH pode ser feita com aparelhos ou com indicadores que mudam de cor, como a fita que você utiliza nesta atividade.

2

Informe que, para facilitar a compreensão das mudanças que ocorrem ao longo do processo, eles devem preencher uma tabela que compara a cor, turbidez, cheiro e pH da água antes e depois de cada etapa.

Mencione que a turbidez indica a capacidade de a luz atravessar a amostra, o que depende das partículas que ficam em suspensão na água: quanto maior a turbidez, maior a quantidade de partículas e maior a dificuldade de a luz atravessar a amostra.

Comente também sobre o que é o pH, diga que sua medição é uma forma de indicar se a água, ou qualquer outra solução, está ácida, básica ou neutra. Nas soluções, quanto maior a quantidade de íons H+ livres maior será a acidez da solução, ou seja, seu pH ficará entre 0 e 7 na escala. Nas soluções básicas a indicação da escala de pH fica entre 7 e 14, sendo o valor 7 considerado solução neutra, como é o caso da água. O pH das soluções varia com a temperatura e com as substâncias que nelas estão dissolvidas.

Floc – Ad sulf alum

8

Para a medição do pH, a região colorida da fita deve ser mergulhada completamente na água por alguns segundos. Após retirar a fita da água, eles devem aproximá-la da escala de cor e identificar quais as cores da escala estão mais próximas das cores da fita, encontrando, assim, o valor do pH.

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eria ias.

ataque ctepara dez

Tabela Antes e depois – processos do tratamento de água Processo

Cor Antes

Depois

Turbidez Antes

Depois

pH Antes

Depois

Cheiro Antes

Depois

Gradeamento

Na tabela a seguir estão alguns possíveis resultados que os alunos podem encontrar durante as atividades. Note que algumas células na coluna de pH estão coloridas.

Essas cores tem a intenção de demonstrar para os alunos que as condições “antes” e “depois” são iguais em alguns casos e que não é necessário fazer a medida novamente Por exemplo, após o gradeamento, o pH não varia até que seja adicionado o hipoclorito de sódio, portanto, não há a necessidade de nova medição do pH antes da desinfecção.

Desinfecção – Adição de hipoclorito)

Floculação – Adição de Cal

Floculação – Adição de sulfato de alumínio

Vale destacar que os dados abaixo podem variar, conforme o pH inicial da “água de represa”, que pode ser diferente de região para região.

9

Processo

Cor Antes

Turbidez Depois

Antes

Depois

pH

Cheiro

Antes

Depois

Antes

Depois

Gradeamento

Muito escura, com pedaços grandes de materiais

Escura, sem pedaços Muito grandes de turva materiais

Turva

Entre 6 e 7

Entre 6 e 7

Cheiro de terra molhada

Cheiro de terra molhada

Desinfecção –­ Adição de hipoclorito de sódio – NaClO

Escura, sem grandes pedaços de materiais

Escura, sem grandes Turva pedaços de materiais

Turva

Entre 6 e 7

Entre 7 e 8

Cheiro de terra molhada

Sem Cheiro

Floculação – Adição de Cal – Ca(OH)2

Escura, sem grandes pedaços de materiais

Clara, com pequenos Turva pedaços de materiais

Pouco turva

Entre 7 e 8

Cheiro parecido com Entre 10 e 11 Sem Cheiro o de água sanitária

Floculação – Adição de sulfato de alumínio – Al2(SO4)3

Clara, com pequenos Muito clara pedaços de materiais

Pouco turva

Cheiro paTransparecido com Entre 10 e 11 Entre 10 e 11 rente o de água sanitária

Sem Cheiro

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Atividade 1

Etapas do tratamento da água

Procedimento 1

Gradeamento, pré-cloração e floculação I) Antes de dar início a todo o procedimento comente sobre a importância da análise das características da amostra bruta. Busque saber a opinião dos alunos sobre a cor, turbidez e cheiro da amostra de forma que haja um consenso da classe sobre esses aspectos. Em seguida, faça a medição do pH antes do gradeamento, explicando como funciona a fita indicadora de pH. Comente com os alunos que, na entrada da água para a estação de tratamento, ocorre uma etapa chamada de gradeamento em que são retirados dela os materiais de grande dimensão como galhos, folhas e lixo que porventura possam ser coletados, como garrafas plásticas, por exemplo. Para realizar o processo de gradeamento, você pode pedir que um dos alunos segure a peneira sobre o tanque plástico enquanto você derrama a “água de represa” sobre o centro da peneira, como mostra a imagem a seguir.

Peça que observem os materiais que ficaram retidos na peneira e reforce a importância de anotar os resultados antes e depois dos procedimentos.

FIQUE SABENDO O tratamento convencional da água pode ser representado pelas seguintes etapas.

Cal

Sulfato de alumínio

Etapa 1 – Pré-cloração Adição de hipoclorito de sódio

Etapa 3 – Decantação Neste outro tanque, A água fica parada para a sujeira ir para o fundo.

Água não tratada

Etapa 5 – Desinfecção e fluoretação Antes da distribuição, é adicionado cloro mais uma vez, para que a água chegue até as casas livre de microrganismos. A adição de flúor ajuda a prevenir cáries.

Cloro

Etapa 2 – Floculação Neste tanque, a água é misturada com produtos que agrupam a sujeira.

Etapa 4 – Filtração Aqui, a água É filtrada.

Flúor

Água tratada

Procedimento 1

Gradeamento, pré-cloração e floculação Atenção!

Utilize os óculos e as luvas de proteção durante todo o experimento. Somente os retire com a orientação de seu professor.

I) ACOMPANHE A ETAPA de gradeamento da amostra “água de represa” realizada pelo professor. Observe os materiais que ficaram recolhidos e preencha os dados da tabela.

10

II) Para facilitar a comparação entre ‘o antes’ e ‘o depois’ do tratamento, cada equipe utilizará dois copos com água: um para a realização dos testes e o outro para controle. Para a etapa de pré-cloração, você deverá pingar 5 gotas de hipoclorito de sódio (NaClO) no copo plástico contendo a amostra de cada equipe. Tome cuidado na manipulação do hipoclorito de sódio, pois ele é um forte oxidante, portanto, corrosivo, e, em caso de contato direto, pode causar queimadura na pele e lesões nos olhos.

Peça para que misturem bem com a colher e façam a medição do pH. Auxilie os alunos que ainda possam ter dificuldade para analisar o resultado do pH.

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II) PEGUE DOIS COPOS plásticos de 300 mL com a água obtida após o gradeamento. Um deles será utilizado para os testes; o outro permanecerá intacto e servirá para fins de comparação. Ao copo destinado ao teste, seu professor adicionará cinco gotas de hipoclorito de sódio (NaClO). Misture bem com a colher, espere entre um e dois minutos e verifique novamente o pH da amostra. Perceba se houve alguma alteração após a adição do hipoclorito e preencha a tabela com os dados obtidos.

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FIQUE SABENDO O hipoclorito de sódio mata microrganismos causadores de doenças que podem estar presentes na água. Essa substância é usada também na água sanitária.

Uma alternativa atual ao uso dessa substância é o tratamento da água com ozônio (O3), isto é, a ozonização.

III) AGORA, COM PALHETA plástica,

adicione três medidas rasas de cal, misture bem e observe atentamente o que acontece.

IV) DEIXE A AMOSTRA descansando

de um a dois minutos e complete novamente a tabela com os dados referentes às características da amostra. (cor, turbidez, cheiro e pH)

FIQUE SABENDO A cal é obtida por meio do aquecimento (extração térmica) de uma rocha conhecida como rocha calcária. Esse produto também é muito utilizado na construção civil e na agricultura.

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III e IV) Oriente para darem continuidade ao procedimento, agora de floculação, ficando atentos à medida de cal (Ca(OH)2) que deve ser colocada no copo de testes. É necessário que eles aguardem de 1 a 2 minutos para que o excesso de cal se deposite no fundo. Após esse tempo, eles devem fazer as observações e medidas de pH.

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Atividade 1

Etapas do tratamento da água

V e VI) Peça que adicionem o sulfato de alumínio (Al2(SO4)3) e misturem bem com a colher para que o material gelatinoso que se formará entre em contato com uma grande quantidade de partículas em suspensão. Eles devem notar que há formação de um material esbranquiçado e gelatinoso, que vai se acumulando no fundo do copo. Passado o tempo de 1 a 2 minutos, eles devem realizar as observações e medidas do pH. Você pode pedir aos alunos que comparem a água obtida após todo o processo com a água utilizada no início, que está no outro copo. O resultado esperado está representado na foto a seguir.

Procedimento 1 - continuação

Gradeamento, pré cloração e floculação V) ACRESCENTE AGORA uma palheta rasa de sulfato de alumínio. Misture bem com a colher e observe atentamente o que acontece.

VI) DEIXE A AMOSTRA descansando

novamente de um a dois minutos e, então, meça o pH da água com a fita. Preencha a tabela com os dados obtidos.

FIQUE SABENDO Você conhece a etapa do tratamento de água que acabou de realizar? Ela se chama floculação e consiste em formar flocos para que as impurezas, mesmo as mais leves, sejam depositadas no fundo dos tanques e, assim, facilitar a limpeza da água.

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Ao término do experimento, oriente os alunos a retirarem as luvas.

3

Ao fim desta atividade, recolha a água que passou pela floculação, armazenando-a em uma garrafa PET, e a água dos copos controle na outra. Para coletar a água que passou pela floculação, coloque o funil em uma das garrafas e verta-a de cada copo lentamente, procurando separar a água transparente do material gelatinoso, que formou os flocos no fundo dos copos.

Estes flocos devem ser descartados em lixo comum, pois não são poluentes do ambiente.

Considere pedir a ajuda de seus alunos para recolher a água depois da floculação, avalie o tempo e a habilidade deles para que não haja desperdício, pois ela será utilizada na próxima atividade.

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Não jogue fora a água depois da atividade; ela deve ser recolhida para ser usada na próxima aula.

Como explicar?

Observando atentamente o aspecto da água depois de passar pelo processo de floculação responda: •

De que forma os flocos formados ajudaram na limpeza da água?

•

A água separada da sujeira está pronta para ser consumida? Por quê?

As impurezas que estão misturadas na água podem ser partículas muito pequenas, que ficam em suspensão na água por muito tempo. A adição de cal hidratada e de sulfato de alumínio faz com que o pH da água fique em um nível ideal para a formação de flocos gelatinosos, nos quais as pequenas partículas ficam aderidas em suas superfícies. Essas partículas grandes são mais fáceis de serem removidas por decantação, ou seja, com a ação da gravidade elas se depositam no fundo do recipiente, deixando a água limpa.

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4

Discuta sobre as questões com os alunos e verifique se as repostas se aproximam do que ocorreu no procedimento.

Os flocos formados agregam partículas de sujeira que poderiam demorar muito para decantarem no fundo do copo, ou que nem decantariam por conta de serem muito pequenas e pouco densas. Dessa forma, a floculação auxilia muito na limpeza da água por conseguir precipitar partículas de sujeira muito pequenas.

Apesar de a aparência da água ser muito diferente daquela de entrada, ela não está própria para o consumo, pois ainda existem componentes que devem ser retirados por meio da filtração, etapa que será realizada na próxima atividade.

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Atividade 2

F

Atividade 2 Filtração

O

O que será feito?

Para limp sad dive e su to d ção voc tes amo ativ uma

N

esta atividade, os alunos dão continuidade ao processo de tratamento da água realizando outra etapa muito importante, a filtração. Para isso constroem, em menor escala, um filtro idêntico ao que é utilizado nas estações de tratamento. Eles também testam filtros montados com os diferentes materiais que formam um filtro completo. Com esse procedimento os alunos podem verificar a eficácia de cada um desses materiais e perceber que a ação conjunta deles é que proporciona a limpeza da água.

Apresente a atividade aos alunos e informe que, para essa aula, utilizarão tanto a água que passou pelo processo de floculação no experimento anterior, quanto a outra amostra de “água de represa” que não foi utilizada nos testes, dando continuidade ao procedimento de tratamento da água. Diga que essa etapa se chama filtração e que farão uso de um filtro montado por eles.

Para que a água fique limpa, é necessário que ela passe por diversos tipos de tratamento.

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Objetivos

Preparação

Com a realização dos procedimentos propostos nesta atividade, espera-se que os alunos:

Coloque um pouco da água obtida na Atividade 1 nos copos de 300 mL, um para cada equipe.

• Conheçam e realizem outra etapa do tratamento da água, a filtração; • Entendam a filtração como mais um processo para a retirada de impurezas da água; • Comprovem a eficiência de diferentes materiais que compõem um filtro utilizado nas ETAs e percebam que o carvão ativado é um de seus principais componentes.

É comum a necessidade de lavar os componentes dos filtros antes de seu uso, assim como ocorre com filtros de uso doméstico. Eventualmente, material particulado dos componentes dos filtros pode ser retirado nas primeiras filtrações, por isso, é recomendável que você lave o carvão ativado e a areia para que a filtração seja eficiente, evitando que a água de entrada esteja aparentemente mais limpa que a água de saída do filtro.

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Materiais utilizados nesta atividade

Filtração O que você vai fazer?

Para que a água que utilizamos no dia a dia fique limpa, livre de impurezas e de microrganismos causadores de doenças, é necessário que ela passe por diversos tipos de tratamento. Nesta atividade, você e sua equipe darão continuidade ao procedimento de limpeza da água realizando, agora, a filtração. Para comprovar a eficiência dessa nova etapa você fará testes com filtros compostos por diferentes materiais. Os testes devem ser feitos com duas amostras: uma delas é aquela que você recolheu na atividade anterior, resultado da floculação; a outra é uma nova amostra com água barrenta.

• 1 garrafa PET com a água obtida na atividade passada • 1 garrafa PET com “água de represa” Material para a classe PET com “água 1 garrafa de represa” (barrenta) 1 funil 2 preformas plásticas

• pacotes de areia • pacotes de carvão ativado

Material por equipe

2 1 1 1 1 1 2 1 1 1

discos de algodão

pacote de areia

• algodão em discos

pacote de cascalho pacote de carvão ativado seringa bico cateter

• seringas bico cateter

suporte para filtro potes plásticos pequenos e transparentes

copo plástico de 300 mL com água obtida na Atividade 1

• suportes para filtro

colher plástica pipeta

• copos plásticos de 300 mL 15

• pacotes de cascalho • potes plástico pequenos e transparentes • pipetas

Para isso, você pode montar dois filtros com as seringas, utilizando num deles somente algodão e carvão e, no outro, algodão e areia. Passe água de torneira pelos filtros e recolha as águas de saída. Repita esse procedimento várias vezes até que as águas que saem pelos bicos das seringas estejam transparentes. Você, então, pode interromper a lavagem e disponibilizar os materiais para as equipes realizarem a montagem dos filtros.

• colher plástica • 1 funil • 2 preformas plásticas

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Pratique!

Atividade 2

1

Verifique o que seus alunos possuem de conhecimento sobre filtros. Você pode fazer perguntas como “Para que servem?”, “Por que são importantes para a nossa saúde?”, “O que há dentro dos filtros?”. Deixe que comentem livremente sobre o assunto e depois incite-os a sugerirem formas de avaliar a eficiência de um filtro.

Filtração

Pratique!

1

Para que a água fique realmente própria para o consumo, ela deve passar por um filtro que elimina impurezas. Do que é composto esse filtro? Como é possível testar a eficiência dos diferentes materiais que compõem os filtros das estações de tratamento?

Discutam sobre essas questões com a classe.

2

2

Para verificar a eficiência do filtro você fará testes com seus componentes. Cada equipe ficará responsável por um tipo de filtro e deve seguir os procedimentos de montagem de acordo com as orientações a seguir:

Informe que os filtros são compostos por diversos materiais, entre eles alguns que aparentemente tem a capacidade de sujar a água e não limpá-la, como areia e carvão. Diga que nessa atividade testarão a eficiência de cada um desses componentes e que, para isso, deverão se dividir em equipes. Cada uma delas ficará responsável por um tipo de filtro e, ao final, deverão comparar o resultado de sua água filtrada com as das outras equipes.

Procedimento 1

Montagem de diferentes tipos de filtros

I) PRIMEIRO, TODAS AS equi-

pes devem colocar o algodão dentro da seringa para a montagem do seu filtro. Com o êmbolo, empurre o disco de algodão até que ele fique acomodado no bico da seringa, como mostrado na imagem.

Procedimento 1

II) RETIRE O ÊMBOLO e coloque o bico da seringa no furo do suporte para filtro e apoie o conjunto sobre o pote plástico pequeno.

Montagem de diferentes tipos de filtros I e II) Peça para que todas as equipes coloquem um disco de algodão dentro da seringa. Faça a demonstração de como realizar essa tarefa, colocando um disco dentro da seringa e empurrando-o com o êmbolo até que ele fique acomodado no fundo da seringa, conforme a sequência mostrada a seguir.

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2. com o êmbolo, empurre o algodão até o fundo da seringa.

1. Retire o êmbolo e coloque o disco de algodão aberto sobre a extremidade aberta.

Empurre o centro do disco de maneira que ocupe todo o diâmetro da seringa.

3. Pressione o algodão contra o fundo da seringa, para que fique bem compactado.

4. puxe o êmbolo lentamente para não retirar o algodão do fundo da seringa.

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deve osto ate-

Filtro 1 – (algodão + cascalho), Filtro 2 – (algodão + areia), Filtro 3 – (algodão + areia + cascalho), Filtro 4 – (algodão + carvão), Filtro 5 – (algodão + areia + carvão + areia + cascalho)

Filtro 1 – (algodão + cascalho) III) DESPEJE O CASCALHO dentro da

seringa até que ele atinja a marcação de 20 mL.

eus o de com

IV) DESPEJE A ÁGUA da atividade pas-

III a IV) Acompanhe o procedimento de filtração das equipes e oriente a comparação da água de entrada no filtro (utilizada na aula passada) e a água de saída. É esperado que notem uma pequena diferença, pois a água já estava previamente tratada no processo de floculação.

sada dentro da seringa e observe o que acontece.

V) REPITA O PROCEDIMENTO de filtração, agora com uma nova amostra de “água de represa”.

Filtro 2 – (algodão + areia)

ioa m e oa,

Atenção Ao final desta parte, recolha nas duas preformas a água que foi tratada e filtrada pelo filtro 5. Essa água será novamente utilizada na próxima atividade.

III) COLOQUE A AREIA dentro da seringa e, com o bulbo da pipeta, compacte-a até a marcação de 20 mL. IV) DESPEJE A ÁGUA da atividade passada dentro da seringa e observe o que acontece.

V) REPITA O PROCEDIMENTO de filtração, agora com uma nova amostra de “água de represa”.

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Informe que o disco de algodão tem a função de evitar que o material que compõe o filtro seja perdido pelo bico da seringa. Caso algum aluno comente que o algodão pode realizar a filtração da água, retendo a sujeira, sendo então desnecessário o uso dos outros materiais, faça uma rápida demonstração. Despeje um pouco da amostra de “água de represa” na seringa com algodão e recolha o conteúdo em um pote plástico pequeno. É possível notar que, apesar de o algodão reter algumas partículas de terra, ele não impede que a água transferida para outro recipiente esteja ainda turva e com coloração marrom. Dessa forma é esperado que eles percebam a necessidade de outros componentes para a limpeza da água.

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Atividade 2

Filtração

Procedimento 1 - continuação

Filtro 3 – (algodão + areia + cascalho) III) COLOQUE A AREIA dentro da seringa e, com o bulbo da pipeta, compacte-a até a marcação de 15 mL; coloque também o cascalho até a marca de 30 mL. Acomode o suporte com o filtro montado sobre o pote plástico pequeno.

IV) DESPEJE A ÁGUA da atividade passada

V) Para comprovar a real eficiência do filtro completo (filtro 5 - areia, carvão, areia e cascalho) peça para colocarem nos filtros uma nova amostra de “água de represa”, ou seja, uma amostra que não passou pelo processo de floculação da atividade anterior. Ao passar essa água pelos diferentes filtros é possível notar que no completo (filtro 5) e no filtro com algodão e carvão (filtro 4), a água de saída é bem mais limpa que a água da entrada, o que demonstra a eficiência destes filtros. O resultado esperado é mostrado a seguir.

dentro da seringa e observe o que acontece.

V) REPITA O PROCEDIMENTO de filtração,

agora com uma nova amostra de “água de represa”.

Filtro 4 – (algodão + carvão) III) COLOQUE O CARVÃO dentro

da seringa e, com o bulbo da pipeta, compacte-o até a marcação de 20 mL. Acomode o suporte com o filtro montado sobre o pote plástico pequeno.

IV) DESPEJE A ÁGUA da atividade passada dentro da seringa e observe o que acontece.

V) REPITA O PROCEDIMENTO de filtração, agora com uma nova amostra de “água de represa”.

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Da esquerda para direita: filtro 1 (cascalho e algodão), filtro 2 (areia e algodão), filtro 3 (algodão, areia e cascalho), filtro 4 (algodão e carvão) e filtro 5 (algodão, areia, carvão, areia e cascalho)

Caso ache interessante, há uma maneira de aumentar a eficácia da filtração. Para isso, moa o carvão com uma colher, sobre de uma folha de papel, como mostrado a seguir, fazendo com que ele fique reduzido a pó. Isso aumenta a superfície de contato deste material e contribui ainda mais para a eficácia da filtração.

É importante lembrar aos alunos que os filtros possuem uma vida útil pré-determinada; isso significa que, após filtrar um determinado volume de água, eles precisam ser trocados, pois seus componentes ficam saturados e não mais conseguem reter as impurezas.

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3

Como explicar?

III) DESPEJE DENTRO da seringa a areia e, com o bulbo da pipeta, compacte-a até a marcação de 10 mL. Em seguida coloque o carvão e também compacte-o até a marcação de 25 mL.

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Uma nova camada de areia deve ser acomodada e compactada com o bulbo da pipeta até a marca de 35 mL, e por fim, o cascalho até a marca de 45 mL.

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Diferentes materiais porosos que compõem os filtros impedem a passagem dessas impurezas, em especial o carvão ativado. Esse material possui grande capacidade de absorção sendo, inclusive, administrado oralmente no tratamento de pessoas com intoxicação por ingestão de produtos perigosos.

IV) DESPEJE A ÁGUA da atividade passada dentro da seringa e observe o que acontece.

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Após a decantação dos flocos, grande parte das impurezas contidas na água fica depositada no fundo dos recipientes, entretanto ainda existe uma parte que permanece em suspensão. A filtração é responsável por eliminar essas impurezas que restam.

Filtro 5 – (algodão + areia + carvão + cascalho)

V) REPITA O PROCEDIMENTO de filtração, agora com uma nova amostra de “água de represa”.

FIQUE SABENDO O carvão ativado é um material com capacidade de purificar líquidos ou gases. Ele é muito utilizado no tratamento de água, pois retém impurezas e elementos poluentes.

3

Compare as águas filtradas nos diferentes filtros montados por você e pelas outras equipes.

•

•

Sugestão – Correção do pH da água filtrada

Qual componente teve ação fundamental na “limpeza” da água?

Que relação existe entre o volume de materiais que compõe o filtro e a velocidade da passagem da água?

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3

Compare com os alunos o resultado obtido na água de saída dos diversos filtros. É possível que entre as amostras utilizadas na atividade anterior a diferença seja pequena, pois na floculação já há uma grande limpeza da água, mas com o teste da nova amostra “água de represa” a importância e capacidade de reter impurezas do carvão ativado fica evidente. É esperado também que os alunos percebam que existe relação entre a velocidade de filtração e a quantidade de componentes do filtro. Quanto menores forem os grãos do carvão, areia e cascalho, maior será o tempo de passagem da água pelo filtro e maior será a eficiência da filtração. Nos filtros com somente um componente, areia e cascalho, por exemplo, a água passa mais rápido, porém sai com muitas impurezas.

Após a filtração, a água está pronta para ser distribuída pelas ETAs. Geralmente ela é fornecida à população com pH um pouco mais básico, resultado de todo o processo de tratamento, porém esse índice pode variar dependendo do pH da água de entrada, coletada nas represas. Se a água, após todo o processo, estiver com pH ácido, este deve ser necessariamente corrigido antes da distribuição para a população; para isso são adicionadas novamente substâncias que alteram o pH da água, tornando-a novamente neutra (pH 7) ou muito próximo a isso.

Caso o pH da água tratada nesta atividade estiver muito básico, com valores acima de 9, você pode explorar mais esse procedimento com os alunos, adicionando poucas gotas de vinagre comum para diminuí-lo, aproximando-o da neutralidade. Não há uma dosagem correta para adequar o pH da amostra tratada, pois tal dosagem dependerá da água de entrada e da quantidade de líquido a ser corrigida. Procure adicionar somente uma gota de vinagre antes de verificar se o pH foi corrigido, dessa forma é possível notar sua diminuição gradativa, além de evitar tornar a água ácida.

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O que será feito?

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Atividade 3 Qual a diferença entre água pura, água potável, água salgada e a água da represa?

esta atividade, os alunos analisam os resíduos de substâncias dissolvidas em diferentes tipos de água. Para isso, colocam em uma placa de Petri gotas de água destilada, água salgada, água de represa e da água tratada ao longo de toda a oficina.

Eles também são desafiados a verificar os resíduos da água que recebem em casa. A partir dessa comparação, os alunos podem perceber que mesmo a água que ingerimos não é pura, e sim uma solução de água e sais, fundamentais para a manutenção de nossa saúde.

Comente sobre a atividade com os alunos e informe que eles terão a oportunidade de conhecer e verificar se, na água que ingerimos, existem outras substâncias dissolvidas e, também, de entender o que a ciência define por água pura.

Atividade 3

Voc a di da e salg tinu com derá pura

Água pura ou água potável?

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Objetivos Com a realização dos procedimentos propostos nesta atividade, espera-se que os alunos: • Reconheçam que a água tratada e potável possui sais dissolvidos; • Entendam o que é uma água destilada: água pura sem substâncias dissolvidas.

• Percebam que na evaporação da água os sais minerais dissolvidos ficam depositados sobre a superfície formando cristais.

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Materiais utilizados nesta atividade

Qual a diferença entre água pura, água potável, água salgada e a água da represa?

• 2 preformas com a água tratrada e filtrada da última atividade • 1 garrafa PET com “água de represa” • potes plástico transparente pequeno • frasco conta-gotas com água destilada, 30 mL

O que você vai fazer?

Você já ouviu falar em água pura ou destilada? Qual a diferença dessa água com aquela que é consumida em sua casa? E a água do mar, porque ela é mais salgada que a encontrada em rios e represas? Continuando os testes, nesta atividade você fará uma comparação entre águas de diferentes fontes e poderá verificar que, às vezes, mesmo aparentemente puras, nelas pode haver substâncias dissolvidas.

• 1 caneta para retroprojetor • Placas de Petri

Material para a classe

2 1 1 1 1 3

preformas com a água tratada da última atividade

• Pipeta plástica

garrafa PET com “água de represa”

pote plástico transparente pequeno com água salgada

Material adicional

pote plástico transparente pequeno com água de represa

• Sal

frasco conta-gotas com água destilada, 30 mL

• Régua

pipetas

Material por equipe

1

placa de Petri

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Preparação Utilize novamente a “água de represa” coletada por você para as outras atividades ou prepare-a da mesma forma como foi feito anteriormente. Encha um pote plástico transparente pequeno para os alunos.

Faça uma pequena porção de água salgada para ser utilizada na atividade. Para isso, preencha o pote plástico transparente pequeno com água e adicione uma colher de café de sal de cozinha (NaCl). Tome cuidado para que a aparência dessa solução seja semelhante à de uma água tratada, por isso evite que fique sal precipitado no fundo do pote.

Por fim, faça marcações nas placas de Petri de cada equipe. Divida as placas em 4 regiões fazendo um “X” no fundo das placas e nomeie, na lateral, as regiões que receberão as devidas amostras de água. As regiões devem ser indicadas pelas palavras Tratada, Salgada, Pura e Represa.

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Para facilitar a marcação do fundo da placa de Petri em quatro áreas semelhantes, você pode utilizar uma folha com duas linhas transversais, que servirão como guia.

Escreva os nomes das quatro amostras de água (pura, tratada, salgada e represa) centralizando-os em cada uma das áreas.

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Pratique!

1

Inicie as atividades relembrando com a classe as atividades já realizadas e pergunte se, após todo o tratamento feito na amostra de “água de represa”, pode ainda haver outras substâncias na água. É esperado que os alunos mencionem não existirem mais outras substâncias ali dissolvidas; porém, se já prestaram atenção aos rótulos de garrafas d’água sabem que a composição química de cada marca é diversa, com a presença de elementos como Sódio (Na), Cálcio (Ca), Potássio (K), entre outros, nelas dissolvidos.

Atividade 3

Qual a diferença entre água pura, água potável, água salgada e a água da represa?

Pratique!

1

O que há dissolvido na água? Águas de diferentes fontes possuem as mesmas substâncias dissolvidas? Pense sobre essas questões e, em seguida, siga as orientações para verificar o que há nas amostras de água.

Procedimento 1

Substâncias dissolvidas I) PINGUE APENAS UMA gota das amostras de água destilada, água tratada (obtida na atividade passada), água salgada e água de represa nas regiões da placa de Petri já previamente demarcadas pelo seu professor.

Use uma pipeta diferente para cada uma das amostras, para evitar a “contaminação” entre elas e preste bastante atenção para pingar a amostra correta no local indicado.

Pergunte então o que acham que poderia acontecer se deixassem uma gota da “água de represa” para secar? E uma gota de água do mar? Ouça as diferentes opiniões e convide os alunos a realizarem esse teste.

Procedimento 1

Substâncias dissolvidas I) Apresente as placas de Petri preparadas por você para esta atividade. Mostre que ela está dividida em regiões indicando onde deverá ser colocada apenas uma gota de cada amostra. Peça aos alunos que tomem cuidado para não usarem uma mesma pipeta para duas amostras diferentes de água. Explique que esse procedimento é para garantir que o resultado obtido com cada gota contenha água somente de uma determinada amostra.

II) TAMPE PARCIALMENTE A PLACA de Petri, deixando uma pequena abertura entre a tampa e a placa. Em seguida, deixe-a descansando em local arejado para facilitar a evaporação da água.

FIQUE SABENDO A água destilada é obtida a partir de um processo conhecido como destilação, daí o seu nome. A destilação consiste na evaporação e posterior condensação de um líquido, neste caso, a água. A água destilada é considerada uma substância pura, enquanto a água geralmente consumida é considerada uma solução.

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te tampar as placas. Para identificar as placas de cada uma das equipes você pode escrever o número ou nome da equipe na tampa de suas placas.

Encontre um local ventilado na sala de aula para deixar as placas por um ou dois dias para que a água evapore completamente.

II) Auxilie os alunos a tamparem a placa de Petri deixando uma fresta para que a água evapore mais rapidamente. Caso algum aluno sugira deixar a placa sem tampa, para que a água evapore ainda mais facilmente, diga que essa alternativa pode também interferir no experimento, pois no ar existem muitas partículas de poeira e poluição que podem alterar os resultados. Assim, é importan-

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2

Em um ou dois dias você poderá descobrir o que existe dissolvido em cada uma das amostras. Compare o resultado e discuta sobre as diferenças entre as amostras.

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FIQUE SABENDO A água do mar é mais salgada, pois os mares são muito antigos. É no mar que desemboca a grande maioria dos rios de todo o mundo. Imagine que, durante muitos milhões de anos, os rios vêm transportando muitos minerais para os mares. Esses sais minerais ficam então dissolvidos na água e demoram muito para se precipitarem; por essa razão a água dos mares e oceanos é salgada.

Por fim, é esperado que na amostra de água pura não exista nenhuma marca ou, se houver, será mais sutil ainda que a deixada pela água tratada durante a oficina.

Isso ocorre pelo processo de produção da água destilada. Ela é obtida por meio da destilação da água comumente distribuída pelas redes de água das cidades. Comente que a água destilada não é boa para o consumo, pois nosso corpo necessita dos sais minerais nela presentes para manter o equilíbrio no interior das células. Caso haja ingestão de grandes quantidades de água destilada, há o risco de esse equilíbrio ser desfeito e as células perderem sais, o que pode, inclusive, levar à morte.

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2

Depois das amostras secas os alunos devem comparar os resultados dos resíduos deixados na placa. É esperado que na amostra “água de represa” fique uma marca bem definida de coloração marrom; essa é a marca da terra que antes estava misturada à água.

Na amostra de água salgada deve haver uma marca esbranquiçada, com grandes cristais de cloreto de sódio, provenientes do sal adicionado por você. Os sais se cristalizam conforme a água evapora.

Já na amostra de água tratada deveremos ter uma marca esbranquiçada mais fraca quando comparada com as amostras de água salgada e de “água de represa”, mas, ainda assim, é possível verificar que nela haviam substâncias dissolvidas, mas em menor quantidade. Informe que essa marca também é de sais que estavam dissolvidos na água, mas que, por estarem e menor quantidade, não formaram cristais tão grandes quanto os observados na amostra de água salgada.

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Resíduos deixados por: água destilada (acima, a direita), água tratada (acima, a esquerda), água salgada (abaixo, a esquerda) e água de represa (abaixo, a direita).

Como explicar?

Com exceção da água destilada, todas as outras amostras possuem substâncias dissolvidas, isto é, apesar de nem sempre serem vistas, algumas substâncias estão misturadas às moléculas de água. Em alguns casos, como no sal de cozinha e outros diferentes sais, ele também se agrupa em orientações geométricas, os chamados cristais. Isso acontece devido à organização das moléculas de sal que vão formando sempre a mesma estrutura e, à medida que aumentam o número de moléculas agrupadas, os cristais também ficam maiores, a ponto de serem facilmente vistos a olho nu. Existem cavernas em diversos locais do mundo que possuem cristais com dezenas de metros de comprimento, todos formados dessa maneira.

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Faça em casa

Teste a água utilizada na sua casa Como é a água que você consome em sua casa? Faça uma comparação entre a água que sai da torneira de sua casa com aquela que foi tratada ao longo desta oficina. Utilize os conhecimentos que você adquiriu ao longo das atividades para fazer essa comparação.

1

Meça o pH da água da torneira de sua casa e da amostra de água tratada durante a oficina. Monte também um teste de evaporação com essas duas amostras para comparar os resíduos deixados por cada uma delas.

Material por aluno

1 1 1 2 1 1

pipeta plástica

tubo plástico com tampa contendo amostra de água tratada nesta oficina placa de petri fitas indicadoras de pH

escala para fita indicadora de pH amostra de água de sua residência (adicional)

2

Existem diferenças de pH e de resíduos entre a amostra tratada ao longo da oficina e a água da torneira de sua casa?

Boa atividade!

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Faça em casa Teste da água utilizada em casa

Preparação

Nesta atividade, os alunos utilizam os conceitos e procedimentos aprendidos ao longo desta oficina para realizarem testes com a água que chega às suas casas e comparam com a amostra de água tratada, trabalhada ao longo de todas as atividades.

Utilize a água tratada durante toda a oficina para preencher, com auxílio de uma pipeta, cerca de 1/4 do tubo plástico com tampa para cada um dos alunos.

Comente que os procedimentos serão feitos e controlados por eles e que devem dar sequência às observações feitas ao longo da oficina, mas, agora com a água já tratada pela ETA de sua cidade.

Distribua os materiais para cada um dos alunos e peça que realizem os testes em casa. Peça que tragam os resultados anotados durante os experimentos para discussão em sala de aula.

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