Esta proposta de atividade de Ciências da Natureza é destinada aos estudantes do 7º ano dos anos finais do Ensino Fundamental
COMBUSTÍVEIS, MÁQUINAS E TECNOLOGIA
Combustíveis e máquinas térmicas têm desempenhado um papel central na sociedade desde a Revolução Industrial, impulsionando avanços econômicos, tecnológicos e sociais.
Máquinas térmicas são dispositivos que convertem energia térmica em trabalho mecânico. Elas funcionam a partir da variação de temperatura e pressão de um fluido (geralmente um gás ou vapor), gerada usualmente pela queima de um combustível. As máquinas térmicas mais conhecidas são a máquina a vapor e o motor a combustão interna.
Inventada no século XVIII, a máquina a vapor foi fundamental para a Revolução Industrial. Seu funcionamento é baseado no aquecimento da água até gerar vapor, que se expande e movimenta um pistão ou turbina, gerando trabalho mecânico. Essa tecnologia foi essencial para locomotivas, navios e fábricas, tendo o carvão como principal fonte de energia.
No final do século XIX, o motor a combustão interna, ou motor a explosão, substituiu progressivamente a máquina a vapor. Ele funciona por meio da queima de combustíveis (gasolina, diesel, etanol) dentro de cilindros. Neles, a explosão dos gases empurra pistões, gerando movimento. Esse motor tornou o transporte mais acessível e dinâmico, sendo amplamente utilizado em automóveis, motocicletas e aviões.
No século XX, o motor a combustão interna foi significativo na mobilidade urbana, impulsionando também a globalização. Mais recentemente, a eletrificação dos veículos e a automação industrial reduziram a dependência dos combustíveis fósseis e aumentaram a produtividade. No entanto, esses avanços também causaram desemprego em setores que dependiam da mão de obra intensiva.
Os combustíveis podem ser classificados em fósseis (como carvão, petróleo e gás natural) e renováveis (como biocombustíveis, hidrogênio e energia solar convertida em eletricidade). A queima de combustíveis fósseis libera CO₂ e outros poluentes, agravando o aquecimento global. Além disso, a extração de petróleo e carvão pode causar degradação ambiental e contaminação de aquíferos. Outro ponto é a produção e o descarte de baterias para veículos elétricos, levantando preocupações sobre a mineração de lítio e o encaminhamento de resíduos eletrônicos.
A busca por fontes de energia menos poluentes levou ao desenvolvimento de biocombustíveis, como etanol e biodiesel, produzidos a partir de biomassa. No Brasil, o etanol derivado da cana-de-açúcar é amplamente utilizado, reduzindo a dependência do petróleo e a emissão de poluentes. No entanto, sua produção pode gerar impactos ambientais, como desmatamento e consumo excessivo de água.
A informatização e a inteligência artificial também desempenham um papel crescente na otimização do uso de combustíveis e na eficiência energética. Sistemas automatizados controlam o consumo de energia em indústrias e edifícios, reduzindo desperdícios. Além disso, pesquisas avançam no desenvolvimento de células de combustível e hidrogênio verde como alternativas viáveis para substituir combustíveis fósseis.
QUESTÃO 1
As máquinas térmicas desempenham um papel essencial na sociedade desde a Revolução Industrial.
A) Aponte as semelhanças e diferenças entre a máquina a vapor e o motor a combustão interna.
B) Cite um exemplo de aplicação para cada uma dessas máquinas térmicas.
QUESTÃO 2
A máquina a vapor foi essencial para a Revolução Industrial porque
(A) possibilitou a mecanização de processos e a expansão dos transportes.
(B) reduziu a necessidade constante de energia na produção industrial.
(C) eliminou o uso de combustíveis fósseis desde a Revolução até hoje.
(D) funcionava usualmente com a eletricidade gerada por turbinas eólicas.
QUESTÃO 3
Você é um arqueólogo e acaba de encontrar os restos de uma antiga máquina térmica em um museu abandonado. Há tubos, pistões e um grande reservatório de metal, mas não há eletricidade envolvida. Um bilhete próximo à relíquia diz o seguinte:
Com base nas pistas, identifique de que tipo de máquina térmica se trata, explique como ela funciona e descreva um dos impactos que causou na sociedade da época.
QUESTÃO 4
A indústria moderna ainda depende de máquinas térmicas para processos como geração de energia e produção de bens. Você acredita que seria possível substituir completamente as máquinas térmicas por fontes alternativas de energia? Justifique sua resposta.
QUESTÃO 5
Uma indústria quer reduzir suas emissões de carbono e tornar sua matriz energética mais sustentável. A alternativa que representa corretamente uma estratégia eficiente é
(A) investir em fontes de energia renováveis, como solar e eólica.
(B) aumentar o uso de carvão mineral, porque ele é mais acessível.
(C) Expandir a queima de combustíveis fósseis para gerar eletricidade.
(D) substituir toda a produção por energia nuclear, pois ela é limpa.
QUESTÃO 6
O efeito estufa é agravado pelo excesso de emissão de CO₂ na atmosfera, proveniente da queima de combustíveis fósseis. Sobre o tema, analise as alternativas a seguir a respeito das consequências diretas desse fenômeno:
I. Aumento da temperatura média global e eventos climáticos extremos.
II. Elevação do nível do mar devido ao derretimento das calotas polares.
III. Melhoria da qualidade do ar nas grandes cidades.
IV. Acidificação dos oceanos, afetando a biodiversidade marinha.
Todas as alternativas são corretas, exceto a
(A) I.
(B) II.
(C) III.
(D) IV.
QUESTÃO 7
Nos últimos anos, a demanda por biocombustíveis cresceu significativamente devido à necessidade de reduzir a emissão de gases de efeito estufa. No entanto, a expansão da produção de biocombustíveis levanta preocupações.
A) Quais são as vantagens e desvantagens do uso de biocombustíveis em relação aos combustíveis fósseis?
B) Explique como a produção de biocombustíveis pode impactar a disponibilidade de alimentos e o uso da terra no Brasil e no mundo.
C) Elabore uma proposta sustentável que minimize os impactos negativos da produção de biocombustíveis, considerando alternativas tecnológicas e mudanças políticas.
QUESTÃO 8
O Brasil se destaca na produção de etanol a partir da cana-de-açúcar. Um dos principais benefícios dessa alternativa energética envolve
(A) a substituição completa de todos os combustíveis fósseis no país.
(B) uma redução das emissões de CO₂ em comparação com a gasolina.
(C) menor consumo de energia na produção do etanol do que na gasolina.
(D) redução total dos impactos ambientais da indústria de transportes.
QUESTÃO 9
A crescente adoção de veículos elétricos reduz as emissões de CO₂, mas levanta outro desafio ambiental, que envolve
(A) o descarte inadequado e a mineração para produção de baterias de lítio.
(B) a maior dependência de combustíveis fósseis para carregar as baterias.
(C) a emissão de mais gases poluentes em comparação aos veículos a combustão.
(D) a impossibilidade de reciclagem de componentes dos veículos elétricos.
QUESTÃO 10
Para reduzir a poluição causada pelo transporte público, uma cidade pode adotar como solução com menor impacto ambiental, a longo prazo,
(A) substituir, gradualmente, ônibus movidos a diesel por veículos elétricos.
(B) aumentar o uso de combustíveis fósseis para impulsionar a economia local.
(C) ampliar o transporte individual, incentivando o uso de carros particulares.
(D) incentivar o uso de veículos a combustão, pois são mais baratos e eficazes.
| Autoria: | Prof.ª M.ª Mariana Araguaia |
| Formação: | Ciências Biológicas |
| Componente Curricular: | Ciências da Natureza |
| Habilidades: | (EF06CI14-A) Descrever os diferentes movimentos realizados pela Terra, associando seus efeitos a fenômenos do cotidiano.(EF06CI14) Inferir que as mudanças na sombra de uma vara (gnômon) ao longo do dia em diferentes períodos do ano são uma evidência dos movimentos relativos entre a Terra e o Sol, que podem ser explicados por meio dos movimentos de rotação e translação da Terra e da inclinação de seu eixo de rotação em relação ao plano de sua órbita em torno do Sol. |
| Referência: | CARNEVALLE, M. R. Araribá mais Ciências: 7º ano: ensino fundamental: anos finais. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2018. 272 p. Acesso em 03/02/2025. DOTTA, Daniel. Aula 6: Turbinas Térmicas a Vapor. Unicamp – Departamento de Sistemas de Energia Elétrica. Disponível em <https://www.dsee.fee.unicamp.br/~dotta/it003/Aula6.pdf>. Acesso em 12/02/2025. GOIÁS. Documento Curricular para Goiás – Ampliado. Volume III Ensino Fundamental Anos Finais. Disponível em <https://tinyurl.com/bdcn9bpn>. Acesso em 03/02/2025. ______. Documento Curricular para Goiás – Ampliado – Cortes Temporais. CONSED; UNDIME, 2019. p. 143. Disponível em: <https://tinyurl.com/mszn79ds>. Acesso em 03/02/2025. HIRANAKA. R. A. B.; HORTENCIO, T. M. A. Inspire Ciências: 7º ano: ensino fundamental: anos finais. 1. ed. São Paulo: FTD, 2018. 256 p. Acesso em 03/02/2025. MOREIRA, Adelson Fernandes; COUTO, Francisco Pazzini. A Termodinâmica do Motor de Combustão Interna: Implicações sociais do uso dessa tecnologia. CEFET-MG. Disponível em <https://www.cac.cefetmg.br/wp-content/uploads/sites/30/2019/10/main.pdf>. Acesso em 12/02/2025. |