Aula de Ciência: Terra, Água, Ar e Fogo
Os Gregos antigos acreditavam que havia quatro elementos que tudo foi composto de: terra, água, ar e fogo. Esta teoria foi sugerida por volta de 450 a. C., e mais tarde foi apoiada e adicionada por Aristóteles.
(Aristóteles também sugeriu que havia um quinto elemento, o Éter, porque parecia estranho que as estrelas fossem feitas de elementos terrenos., Ele ficaria surpreso ao saber que eles são de fato compostos de muitos elementos encontrados na terra, e são tão quentes que se pode dizer que eles estão em chamas o tempo todo!)
A ideia de que estes quatro elementos-terra, água, ar e fogo – compõem toda a matéria foi a pedra angular da Filosofia, Ciência e medicina por dois mil anos (as crianças adoram fazer perguntas sobre os elementos).
os elementos eram “puros” mas não podiam ser encontrados nesse estado na terra. Cada coisa visível era feita de alguma combinação de terra, água, ar e fogo.,os quatro elementos foram até usados para descrever os quatro temperamentos que uma pessoa poderia ter, e Hipócrates usou os quatro elementos para descrever os quatro “humores” encontrados no corpo. Estas teorias afirmavam que os temperamentos e humores precisavam estar em equilíbrio entre si, a fim de que uma pessoa estivesse bem mental e fisicamente.embora saibamos agora que estas teorias anteriores são falsas, de uma forma que os quatro elementos se alinham com os quatro estados da matéria que a ciência moderna concordou: sólido (Terra), líquido (água), gás (ar) e plasma (fogo).,embora os gregos acreditassem que os quatro elementos eram imutáveis na natureza, tudo era composto de elementos diferentes, que eram mantidos juntos ou separados por forças de atração e repulsão, fazendo com que substâncias aparentassem mudar. Isto é semelhante ao que realmente acontece com elementos e todas as moléculas em um nível atômico.
matéria é qualquer coisa que tem massa e volume e é composta de átomos, que são as menores partículas da matéria. A ligação ocorre entre os átomos para fazer moléculas maiores. (Clique aqui para saber mais sobre Ligação., Massa é a quantidade de matéria em um objeto, enquanto volume é a quantidade de espaço que o objeto ocupa. Como os átomos são dispostos em um objeto determina se ele é sólido, líquido, gás ou plasma.
- em um sólido, os átomos são embalados juntos em um padrão ordenado e não podem se mover, dando um sólido um volume e forma definidos. Exemplos de sólidos incluem rochas, madeira, metal e gelo.em um líquido, os átomos estão próximos, mas podem se mover um ao outro. Isto permite que um líquido tome a forma de qualquer recipiente em que é colocado., Exemplos de líquidos incluem água à temperatura ambiente, mercúrio à temperatura ambiente e lava quente (rocha derretida).num gás, há mais espaço entre os átomos. Os átomos podem mover-se tão livremente que se o gás não estiver preso em um recipiente, os átomos se difundirão e se espalharão por toda a atmosfera. Exemplos de gases são oxigênio e nitrogênio (no ar que respiramos), hélio e vapor (vapor de água).
- num plasma, os átomos são espaçados de forma semelhante ao gás excepto que há tanta energia num plasma, que os átomos se dividem em pedaços mais pequenos., Os Plasmas são capazes de carregar uma corrente elétrica e gerar campos magnéticos. Exemplos de plasmas incluem relâmpagos, vento solar, o sol, luzes fluorescentes e sinais de néon.
temperatura desempenha um papel importante na forma como os átomos são alinhados em uma substância. Como regra geral, quanto mais fria é a matéria, mais próximos estão os átomos uns dos outros, e quanto mais quente é a matéria, mais distantes estão os átomos. Naturalmente, a temperatura a que uma matéria é um sólido ou um líquido depende de que substância a matéria é feita., Por exemplo, a água à temperatura ambiente é um líquido, enquanto uma rocha à temperatura ambiente é sólida.
lição de ciência: os quatro elementos da vida diária
primeiro elemento: Terra
a terra está cheia de uma grande variedade de rochas e minerais que fornece o solo para crescer vegetação e sustentar a vida. Os dois elementos mais comuns na crosta terrestre são oxigênio (46%) e silício (28%). Por causa disso, o mineral mais abundante na crosta terrestre é a sílica (dióxido de silício). Mais comumente conhecida como areia, sílica é um componente principal do vidro. Como pode o vidro ser feito de areia?, Curiosamente, quando a sílica é aquecida, derrete-se e torna-se Vidro, endurecendo à medida que arrefece. depósitos ricos de minérios metálicos são encontrados em toda a crosta terrestre. Enquanto estes metais são usados na produção de máquinas, ferramentas, edifícios e armas, diretamente da terra estes metais são bastante inúteis. O fogo é usado para aquecer, refinar e Moldar metal para que máquinas, martelos e vigas de suporte possam ser feitas a partir dele.
é fácil pensar na terra como sendo terra sólida através e através, mas na realidade é feita de várias camadas., Enquanto muitas dessas camadas são sólidas, a camada que rodeia o núcleo é chamada de núcleo externo líquido. Está tão quente dentro da terra que a rocha nesta camada derreteu. O núcleo interno sólido é tão quente quanto a camada líquida que o rodeia, mas a pressão sobre o núcleo interno é tão grande que os cientistas acreditam que ele é “pressionado” em um sólido.
segundo elemento: a água
a água tem muitas propriedades únicas. A fórmula química da água é H20, o que significa que é feita de dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio., Os átomos de hidrogênio se ligam a um lado do átomo de oxigênio e têm uma carga positiva, enquanto o átomo de oxigênio tem uma carga negativa. Isto polariza a molécula de água, muito parecido com um íman, dando a uma molécula de água extremidades positivas e negativas.uma vez que as cargas opostas atraem, as moléculas de água tendem a “unir-se”. Isto dá tensão à superfície da água e permite que objetos, como clipes de papel, flutuem sobre ela.apesar de não poder dissolver tudo, a água é conhecida como solvente universal porque pode dissolver mais substâncias do que qualquer outro líquido., Pode dissolver sal, açúcar, ácidos, álcalis, alguns gases e material orgânico.a água que viaja através do seu corpo ou através do solo leva produtos químicos, Minerais e nutrientes com ela. A capacidade da água para dissolver substâncias ajuda a manter o planeta saudável. Por mais de um século, a queima de combustíveis fósseis bombeou grandes quantidades de dióxido de carbono (CO2) para a atmosfera. A água nos oceanos absorveu cerca de metade deste CO2 dissolvendo o gás do ar e processando-o pela vegetação do mar.,
A água tem um alto índice de calor específico, o que significa que é preciso muita energia para mudar sua temperatura. Isto é essencial para que a vida sobreviva num planeta. A abundância de água na terra mantém o planeta em um intervalo de temperatura muito curto, mas confortável. A temperatura média da superfície da terra é de 59 ° F com a maior temperatura registrada 135.9 ° F e a menor temperatura registrada -128.6 ° C.
Para comparar, parece lógico que o Mercúrio, o planeta mais próximo ao sol, iria ficar muito quente em todas as superfícies do planeta, independentemente se ele estava de frente para o sol ou não., No entanto, enquanto a superfície virada para o sol atinge temperaturas muito quentes (até 800 ° F), A superfície virada para longe do sol cai para um frio de -280 ° F. A falta de água de mercúrio é responsável por esta mudança drástica de temperatura, porque o material seco que compõe a sua superfície não pode conter o calor como a água faz.para experimentar por si mesmo como bem a água mantém a temperatura de flutuações drásticas, preste atenção à mudança entre as temperaturas diurnas e noturnas na próxima vez que visitar um clima marítimo (perto do oceano) ou deserto., Você provavelmente vai notar que há pouca ou nenhuma mudança de temperatura perto do oceano, enquanto no deserto há uma mudança significativa nas temperaturas diurnas e noturnas.este alto índice de calor específico também ajuda a água a apagar o fogo arrefecendo as superfícies de combustível que o fogo está queimando, removendo o calor necessário para o fogo queimar. A água também sufoca um fogo, impedindo-o de obter o oxigênio que precisa para queimar.,
terceiro elemento: o ar
ar foi considerado um elemento “puro”, mas na verdade o ar que está ao nosso redor é composto por uma variedade de gases: principalmente nitrogênio e oxigênio, com quase 1% de argônio e ainda menores quantidades de dióxido de carbono e outros elementos, como krypton e hélio. A composição do ar é ideal para a vida na Terra.usamos muito oxigênio do ar, então respiramos dióxido de carbono – que as plantas precisam para fabricar seus alimentos através da fotossíntese. As plantas, por sua vez, emitem oxigênio durante a fotossíntese.,
embora o ar seja invisível (e a maior parte do tempo esquecemos que ele está mesmo lá), ele ocupa o espaço, tem volume, e exerce pressão. Isto pode ser visto quando você pega um copo “vazio”, vira-o de cabeça para baixo, e tenta empurrá-lo para baixo para o fundo de um lavatório cheio de água.
(pode ver como o ar se expande quando aquecido e encolhe quando arrefecido com este projecto ovo-em-garrafa.)
Se o copo estivesse realmente vazio, a água facilmente encheria o interior do copo. Mas o ar está lá dentro, e apenas uma pequena quantidade de água pode entrar no vidro., O ar no vidro foi comprimido, dando à água algum espaço que anteriormente estava ocupado com o ar.
é uma coisa boa que o ar enche o espaço vazio porque o ar ao nosso redor realmente pressiona para baixo em nós o tempo todo. Entraríamos em colapso sob o peso do ar, exceto que o ar também está dentro de nós e exerce pressão que equilibra a pressão exercida pelo ar exterior.
quarto elemento: Fogo
como funciona o fogo? Está intimamente ligado ao ar. O fogo precisa de três coisas para existir: oxigênio, combustível e calor.,
a intensidade de um fogo varia porque é dependente do oxigênio, combustível e calor disponível para ele. Quando todas estas três coisas estão em uma situação controlada, como em velas ou uma fogueira, os incêndios são considerados úteis. Mas quando uma ou mais destas coisas não são controladas, como num incêndio ou num edifício em chamas, os incêndios podem facilmente tornar-se muito perigosos.para extinguir um incêndio, é necessário remover o oxigénio, o combustível ou o calor. “Sufocar” um fogo colocando um cobertor ou sujeira nele funciona porque o fogo sai sem oxigênio., A terra fornece uma abundância de combustível na forma de madeira e combustíveis fósseis, como o carvão. Quando o combustível é removido, o fogo não tem mais nada para queimar e é extinto. A água muitas vezes serve como uma fonte de resfriamento eficaz, removendo o calor de um incêndio. Isto é visto quando lava quente de um vulcão em erupção entra no oceano ou quando um balde de água é despejado em uma fogueira.o fogo cria luz, calor e fumaça por uma reação química rápida chamada combustão. O fumo é o resultado da combustão incompleta (queima) de um combustível. Partículas que não foram queimadas ficam suspensas no ar., O fumo é muitas vezes perigoso porque contém gases nocivos que podem envenenar uma pessoa que inala demasiado fumo. você pode ficar surpreso ao saber que nossos corpos também usam “combustão” para produzir energia a partir de oxigênio e alimentos através de processos metabólicos. Precisamos de um fornecimento constante de oxigénio para manter os nossos corpos a funcionar normalmente; se houver muito pouco oxigénio no ar, vamos sufocar. Ao mesmo tempo, podemos estar gratos por não haver mais oxigênio no ar, ou as reações químicas em nossos corpos acelerariam, fazendo-nos em breve “bater e queimar”!,demasiado oxigénio no ar também aumentaria o risco de incêndios na terra. Como o nitrogênio e argônio não são muito reativos, o ar é muito seguro para nós.projetos científicos: explorar os quatro elementos
fazer um extintor de Incêndio
a fim de apagar um incêndio, uma de três coisas deve ser removida dele: calor, combustível ou oxigênio. Sabendo isto, os bombeiros nem sempre usam água para apagar um incêndio.,o que você precisa é de uma garrafa de soda vazia, colheres de vinagre, meia colher de bicarbonato de soda, uma vela leve de chá, o que você faz: acenda a vela.coloque o vinagre na garrafa e adicione o bicarbonato de sódio. (Você pode querer usar um funil.) A mistura deve ferver.segure a garrafa de lado sobre a vela acesa, certificando-se de que nenhum líquido escapa. O que acontece à chama?o que aconteceu: o bicarbonato de sódio e o vinagre reagem para fazer dióxido de carbono, um gás mais pesado que o oxigénio., Enquanto ele “derrama” para fora da garrafa, ele empurra o oxigênio mais leve para longe da vela. O fogo, agora privado de oxigénio, já não pode arder.
viajar nutrientes
água é muitas vezes chamado de solvente Universal porque pode dissolver mais substâncias do que qualquer outro líquido, muitas vezes carregando estas partículas dissolvidas com ele. Quando a água viaja através do solo, nutrientes (alimentos) e partículas dissolvidas viajam com a água para ser depositada em outro lugar. Aqui está uma experiência para demonstrar visualmente como este processo acontece.,o que precisa: Frasco De Vidro de boca larga (em que o funil pode repousar) filtro de café copos ou recipientes Água Copo de medida copo de medida copo de medida:
- misture cuidadosamente o solo seco e a tinta da têmpera. Coloque o funil no frasco e coloque o filtro de café no funil. Despeje a mistura de solo no funil.lentamente verter 1/2 copo de água para o funil, observando enquanto a água corre para fora do funil para o jarro., Repare na cor da água.retire o funil do frasco e despeje a água num copo ou recipiente. Substituir o funil sobre o frasco, com o filtro de café cheio de areia ainda no lugar.repetir os passos 2 e 3 com um copo de água de 1/2 fresco várias vezes, poupando a água num copo novo após cada derrame.
o que acontece:
você vai notar que quando a primeira metade do copo de água atravessou o solo, ele saiu como uma cor azul muito escuro. No entanto, a água saiu mais leve com cada copo adicional., Eventualmente, a água que viajava através do solo saiu clara no frasco. Contaste quantas Meias chávenas de água foram precisas para que a água ficasse limpa?a tinta tempura nesta experiência representa os nutrientes e partículas dissolvidas encontrados no solo. A água é um transportador muito eficiente de partículas, como evidenciado pela cor da água como foi derramada através do solo. O solo começou com uma quantidade relativamente alta de nutrientes e partículas nele – a tinta tempura., A água fluindo através do solo foi capaz de pegar uma grande proporção dos “nutrientes” e carregá-los com ele através do funil. Cada subsequente vazamento de água recolheu mais nutrientes. Com cada vazamento, os nutrientes restantes tornaram-se cada vez menos até que a água ficou clara e não havia mais nutrientes para viajar com a água.,George Gabriel Stokes foi um matemático britânico realizado no século XIX, mas ao longo de sua carreira, ele enfatizou a importância da experimentação e resolução de problemas ao invés de se concentrar apenas na matemática.Stokes criou uma lei que descreve o movimento de um sólido através de um líquido ou gás. Conhecida como Lei de Stoke, esta lei da viscosidade estabeleceu a Ciência da hidrodinâmica., A Lei de Stoke explica o movimento das nuvens, o movimento das ondas e a resistência da água ao movimento do navio.
A maior parte do trabalho de Stoke girava em torno de ondas (som, luz e água) e como eles se movem através de vários médiuns, como água e gás. Ele experimentou como o vento afeta a intensidade de um som e como a intensidade é influenciada pelo tipo de gás pelo qual as ondas sonoras viajam. He named and explained fluorescence and investigated the wave theory of light., Ele também trabalhou na compreensão das diferentes bandas coloridas que poderiam ser vistas em um espectro e fez contribuições significativas para o que sabemos sobre Luz e ótica.Stokes é muitas vezes comparado a Sir Isaac Newton porque há inúmeros paralelos entre a vida de Stoke e a vida de Newton: ambos tiveram descobertas inovadoras, desenvolveram leis de movimento, investigaram a luz e a óptica, mantiveram a mesma prestigiada cadeira de Matemática da Lucásia na Universidade de Cambridge, e serviram no Parlamento.
factos fabulosos
Terra
A Maioria Das Pedras Preciosas contém vários elementos., A excepção? Diamante. É tudo carbono.qual dos 50 estados nunca sofreu um sismo? Dakota Do Norte.a circunferência equatorial da Terra (40.075 km) é maior que a sua circunferência polar (40.008 km).estima-se que a Terra pese 6,6 sextiliões de toneladas, ou 5,97 x 1024 kg. Para comparar, um milhão é um 1 com 6 zeros seguindo – o-um sextilhão é um 1 com 21 zeros seguindo-o. (1,000,000,000,000,000,000,00)
água
uma polegada de água da chuva é equivalente a 15 polegadas de neve seca e pulverulenta.,a parte mais profunda do oceano é de 10.916 metros de profundidade e ocorre na Fossa das Marianas no Oceano Pacífico. A essa profundidade a pressão é de 18.000 libras (9172 kg) por polegada quadrada.o cérebro humano é 80% água.ar a 8-12 milhas acima da terra, rios de ar conhecidos como correntes de jato movem-se acima de nós. Várias milhas de largura e 1-2 milhas de profundidade, estas correntes de ar podem ter velocidades de vento tão altas como 250 milhas por hora. Em contraste, os furacões mais fortes têm velocidades de vento entre 150 a 200 milhas por hora.,
fogo
um raio é de cerca de 5.000 ° F (~2.800 °c).
O centro do sol é de cerca de 27 milhões de graus Fahrenheit (15 milhões de °c).elementos combinados
Quando o hidrogénio queima no ar, forma-se água.o oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre, águas e atmosfera (cerca de 49,5%).o som viaja cerca de 4 vezes mais rápido na água do que no ar.o vento e a água causam erosão na terra, movendo grandes quantidades de areia e rocha para derrubar montanhas e construir novas estruturas.,Uma Introdução à luz a energia Solar identifica rochas, div id=”7118765a5a” minerais