O modelo de partículas (teoria cinético-molecular)

Ao preparar um refrigerante, você usa água da torneira, joga alguns cubos de gelo e, ao fundo da cozinha, sai vapor de uma panela. Indique os três estados em que a água pode se encontrar e escreva um exemplo do dia a dia para cada um, diferente dos que aparecem aqui.

Complete a frase com as palavras que faltam: «Segundo a teoria cinético-molecular, toda a matéria é formada por $\dots$ muito pequenas que estão em contínuo $\dots$». Depois, explique com suas próprias palavras por que não conseguimos ver essas partículas.

A Ana deixa na prateleira do seu quarto uma pedra que pegou na praia. A pedra não muda nem de forma nem de tamanho, esteja onde estiver. A figura mostra como as partículas estão organizadas dentro de um sólido como esse.

Explique, com base na teoria cinético-molecular, por que os sólidos têm forma e volume próprios. Pense em como as suas partículas estão ligadas e em como elas se movem.

Em um sólido, as partículas vibram quase sem sair do lugar; em um líquido, deslizam umas sobre as outras; em um gás, movem-se livremente por todo o recipiente. Associe cada tipo de movimento a uma das seguintes observações e justifique a associação:

1. a) Um bloco de ferro conserva sempre a sua forma.
2. b) A água de uma garrafa pode ser despejada em um copo.
3. c) O ar de um balão enche todo o seu interior.

A Marina compara duas bolas: uma vazia, que está mole, e outra recém-cheia, que está dura. Dentro da segunda há muito mais partículas de ar, como se mostra na figura.

Explique, pensando nas colisões das partículas contra as paredes da bola, por que a bola cheia está mais dura.

O Lucas despeja o suco de um copo largo em uma garrafa estreita: o suco muda de forma, mas a quantidade de suco é a mesma. A figura mostra o suco nos dois recipientes.

Explique por que um líquido tem volume próprio, mas não tem forma própria, pensando em como as partículas dele se movem.

A Paula tapa com o dedo a saída de uma seringa cheia de ar e empurra o êmbolo: o ar pode ser bastante comprimido. Se você encher a seringa com água e repetir o teste, o êmbolo quase não se move. A figura representa os dois testes.

Qual diferença existe entre as partículas de um gás e as de um líquido que explica este resultado?

O Hugo deixa cair, com cuidado e sem mexer, uma gota de tinta em um copo de água. Depois de algum tempo, toda a água ficou tingida de cor, como mostra a figura.

Que fenômeno ocorreu? Explique-o com a teoria cinético-molecular: o que fazem as partículas da tinta e as da água?

Ao encher uma bola, o ar que entra acaba ocupando todo o seu interior. É indiferente se a bola é esférica, como as de futebol, ou oval, como as de rúgbi: o ar sempre a enche por completo. Na figura estão representadas as suas partículas dentro da bola.

Explique o que fazem as partículas de um gás e por que razão os gases não têm nem forma nem volume próprios.

Em um botijão pequeno de camping cabe gás suficiente para encher muitos balões grandes. Como é possível que tanto gás caiba em um recipiente tão pequeno? Relacione isso com os espaços vazios que existem entre as partículas de um gás.

A Valéria enche uma seringa com $10\ \text{mL}$ de ar, tapa a saída com o dedo e empurra o êmbolo até reduzir o ar a $5\ \text{mL}$.

1. a) O número de partículas de ar no interior da seringa se alterou?
2. b) O que acontece com o número de colisões das partículas contra as paredes a cada segundo?
3. c) A pressão do ar aumenta ou diminui? Justifique as três respostas.

Um colchão inflável que acabou de ser enchido está duro: ao apertá-lo com a mão, você percebe que ele oferece resistência. Explique, com base na teoria cinético-molecular, o que fazem as partículas de ar contra as paredes internas do colchão e por que isso explica que sintamos essa resistência.

Os balões-sonda que medem as condições atmosféricas são soltos semicheios. À medida que sobem, a pressão do ar externo fica cada vez menor e o balão se expande cada vez mais até estourar. A figura mostra o balão ao ser solto e em grande altitude.

Explique, pensando nas colisões das partículas do interior e do exterior, por que razão o balão se expande à medida que a pressão externa diminui.

Em um frasco de desodorante lê-se: «Não expor a temperaturas superiores a $50\ ^\circ\text{C}$». O frasco é hermético e contém gás sob pressão. Explique o que acontece com as partículas do gás quando o frasco esquenta e por que razão o frasco pode chegar a estourar.

Após um longo passeio de bicicleta num dia de calor, o Omar nota os pneus mais duros do que ao sair de casa, sem ter usado a bomba de ar e sem furos. Explique, com a teoria cinético-molecular, o que aconteceu com as partículas do ar no interior dos pneus.

Uma garrafa de plástico vazia e bem fechada fica esquecida dentro de um carro ao sol: passado algum tempo, fica estufada, como se estivesse inflada. Se você a colocar na geladeira durante algumas horas, ela fica amassada, comprimida para dentro. Explique as duas alterações com base na teoria cinético-molecular: o que fazem as partículas do ar interior em cada caso e o que acontece com a pressão.

Uma bola de tênis de mesa amassada, mas sem furos, é mergulhada em água quente e recupera a sua forma esférica.

1. a) Explique por que o calor da água ajuda a desamassá-la: o que fazem as partículas do ar do interior?
2. b) O truque funcionaria se a bola tivesse um pequeno furo? Justifique a resposta.

A Laia passa perfume no pulso no quarto dela e, pouco depois, o irmão sente o aroma da sala sem haver correntes de ar. Como as partículas do perfume chegaram até o nariz do irmão? Como se chama esse fenômeno?

Se escapar um pouco de gás de um botijão de gás, sente-se o cheiro em toda a cozinha em poucos segundos. Ao contrário, uma gota de tinta num copo de água demora vários minutos para tingi-lo por completo. Por que você acha que a difusão é muito mais rápida nos gases do que nos líquidos? Pense na distância entre as partículas e no quão livres elas estão para se moverem.

Ao passar pela porta de uma padaria você sente o cheiro de pão recém-saído do forno, mas o aroma não chega de imediato: demora alguns segundos para percorrer os poucos metros até você, apesar de as partículas do aroma se moverem muito depressa. O que acontece com essas partículas no trajeto? Pense nas partículas de ar que já existem entre a padaria e o seu nariz.

Na casa da Carla, a sopa quente recém-servida é sentida pelo cheiro já desde o corredor, mas o gaspacho frio quase não se nota até a pessoa aproximar o nariz do prato. Explique a diferença com a teoria cinético-molecular: que efeito a temperatura tem sobre as partículas e de que forma isso influencia a difusão do odor?

No laboratório, o Eric prepara dois copos: um com água fria da geladeira e outro com água quente. Ele deixa cair uma gota de corante em cada um, ao mesmo tempo e sem agitar, como mostra a figura.

1. a) Preveja o que será observado em cada copo após cinco minutos.
2. b) Explique a sua previsão com base na teoria cinético-molecular.
3. c) Enuncie uma conclusão geral que relacione a temperatura com a velocidade da difusão.

Planeje um experimento para comprovar que as partículas de um gás estão em movimento contínuo usando apenas um aromatizador de ambiente em spray, um cronômetro e uma fita métrica. Indique:

1. a) O que você faria e o que mediria.
2. b) Que resultado você espera obter.
3. c) A que conclusão você chegaria se o resultado confirmasse a teoria.

O nível da água de um copo esquecido no peitoril de uma janela desce depois de algumas semanas, embora ninguém beba dela. Explique, com base na teoria cinético-molecular, o que acontece com as partículas mais rápidas da superfície da água. Depois, preveja o que aconteceria com o nível da água se o copo estivesse hermeticamente fechado e justifique.