Nesta atividade vais criar um modelo simples de correntes de convecção para perceberes como o calor pode pôr um material em movimento. É uma atividade segura, mas usa apenas água quente da torneira, que não deve ser fervida. Se precisares de aquecer água, pede ajuda a um adulto ou ao professor.

Pergunta-problema

Como se movimenta um fluido quando uma parte dele está mais quente do que o resto?

Hipótese

Escreve o que prevês: "A água quente, menos densa, vai subir; a água fria, mais densa, vai descer, e o corante vai mostrar essa circulação."

Materiais

  • 1 recipiente transparente e largo (um aquário pequeno ou uma caixa de plástico transparente)
  • água da torneira à temperatura ambiente
  • um pouco de água quente da torneira (não ferver) num copo
  • cubos de gelo azuis, feitos antes: água com corante alimentar azul congelada num tabuleiro de gelo
  • corante alimentar vermelho
  • 1 seringa grande (sem agulha) ou uma palhinha para conta-gotas

Procedimento

  1. Um dia antes, prepara os cubos de gelo azuis, congelando água com corante azul.
  2. Enche o recipiente grande com água à temperatura ambiente, até cerca de 3 cm do topo, e deixa-a assentar até ficar completamente parada.
  3. Mistura umas gotas de corante vermelho no copo com água quente e enche a seringa com esta água.
  4. Num dos lados, introduz a ponta da seringa junto ao fundo do recipiente e liberta a água vermelha muito devagar. Observa o que acontece.
  5. Do lado oposto, coloca com cuidado um cubo de gelo azul à superfície da água e observa o fio azul que se forma ao derreter.
  6. Observa durante 5 a 10 minutos, de lado, e faz desenhos ou tira fotografias de minuto a minuto.

O que observar e registar

Regista a trajetória dos corantes. Desenha setas para mostrar se a água sobe junto da fonte quente, se se desloca ao longo da superfície e se desce junto do gelo. Anota o tempo que a circulação demora a ficar visível.

Interpretação

A água aquecida dilata-se, torna-se menos densa e sobe. À superfície arrefece, torna-se mais densa e desce, criando uma célula de convecção. No manto terrestre existe também transferência de calor, e as rochas, apesar de sólidas, fluem muito lentamente. Este movimento está relacionado com a dinâmica da astenosfera e com o deslocamento das placas litosféricas.

Avaliar criticamente

Este modelo mostra o princípio da convecção, mas tem limites: o manto não é líquido, as velocidades são de poucos centímetros por ano e a escala de tempo é de milhões de anos. Discute com os colegas que outras forças, como o peso da placa que mergulha nas zonas de subducção, podem também influenciar o movimento das placas.