Autor: Ana Paula | Publicado: 2011-02-10T11:13:00-08:00

QUÍMICA – ENSINO MÉDIO – 3ª SÉRIEUNIDADE 1 – ENERGIA E AS TRANFORMAÇÕES QUÍMICASCapítulo 1 – O calor e as transformaçõesEmbora seja um conceito básico para o entendimento da maioria dos fenômenos de interesse da Ciência, não é simples definir energia. A definição clássica, apresentada no capítulo 7, do volume 1, desta coleção: a capacidade de realizar trabalho - está relacionada ao uso das primeiras máquinas térmicas, nas quais a energia química dos combustíveis era usada para a produção do vapor que as movimentava.Praticamente todas as formas de energia que conhecemos dependem, direta ou indiretamente, da energia luminosa que recebemos do Sol. A fotossíntese é o processo fundamental pelo qual as plantas usam a energia solar para transformar gás carbônico e água em alimento. Nosso corpo depende da energia dos alimentos, que em última instância vem das plantas, para executar suas funções vitais. A energia usada nos transportes e na produção da maioria dos materiais provém de combustíveis fósseis (formados da decomposição de plantas e animais), de hidroelétricas (a vazão dos rios está relacionada à evaporação da água dos oceanos e à chuva no continente) e mesmo dos mais recentes biocombustíveis. A obtenção de tanta energia para consumo humano tem causado muitos problemas ambientais - a poluição nas grandes cidades, o aumento do efeito estufa e a chuva ácida, entre tantos outros.Adaptado de MORTIMER, E. F.;Química Nova na Escola, n. 7, 1988. p. 30.Exercícios1. No capítulo 7, do volume 1, desta coleção, falamos sobre as máquinas a vapor. Como você explica a utilização da energia química para o funcionamento das primeiras máquinas a vapor?2. Qual o tipo de energia envolvida no processo de fotossíntese? Qual a importância desse processo para os seres vivos?3. Você saberia explicar por que o uso de combustíveis fósseis é apontado como um dos causadores do efeito estufa?            Contexto1Como o Conde Rumford desconfiou da concepção de calórico como substância?A matéria e a energia podem se apresentar sob diversas formas: um corpo em movimento possui energia cinética, uma mola distendida, energia potencial; já os combustíveis utilizados nos veículos automotivos armazenam energia química. Essas formas de energia podem se transformar umas nas outras: a mola distendida, ao ser liberada, ganha movimento, o que significa que sua energia potencial se converte em energia cinética. Analogamente, a energia química contida na gasolina, por exemplo, pode ser transformada, através do processo de combustão, em energia cinética, aproveitada para movimentar um veículo.Contudo, a idéia de que a energia se apresenta em diversas formas não surgiu espontaneamente. Até o século XVIII acreditava-se que o calor fosse uma espécie de fluido misterioso, invisível, denominado calórico, o qual fluía espontaneamente de um corpo mais quente para um corpo mais frio. O calórico era concebido como uma substância permeável, de massa desprezível e que ocupava lugar no espaço (as substâncias tendem a se expandir quando aquecidas e se contrair quando resfriadas). Essa idéia já foi aceita por muitos cientistas no passado: Lavoisier, por exemplo, listava o calórico como uma das substâncias elementares. A teoria do calórico associado à substância foi inicialmente colocada em xeque por Benjamin Tompson, Conde Rumford, por não poder explicar o aquecimento de objetos de outra maneira que não por meio de uma fonte de calor. Rumford, ao observar que a perfuração de um canhão levava ao aquecimento das peças metálicas, aquecimento este suficiente para levar a água à ebulição, deparou-se com a seguinte questão: De onde vinha o calor produzido?"Estando recentemente encarregado da superintendência da perfuração de canhões, numa oficina de arsenal militar em Munique, fiquei impressionado com o considerável grau de calor que uma peça metálica adquire, em pequeno tempo, sendo perfurada; e com o calor até mais intenso (maior que o da água fervente como comprovarei pela experiência) das lascas metálicas originadas pela perfuração. Quanto mais eu pensava nesses fenômenos mais eles pareciam ser para mim curiosos e interessantes. Uma completa investigação deles parecia, ao mesmo tempo, oferecer uma satisfatória interpretação para a natureza oculta do calor e nos tornar capazes de tecer algumas conjeturas razoáveis em relação à existência ou não de um fluido ígneo: um assunto que há muito tempo tem dividido a opinião dos filósofos. (...)"De acordo com o modelo aceito para o calórico, ele deveria ser transferido de um corpo para outro, o que não fazia sentido, pois as peças observadas estavam à mesma temperatura. Após realizar uma série de experimentos e tentar explicá-Ias através da teoria do calórico, Rumford resolveu apresentar um outro caminho para explicar o processo, lançando a idéia do calor como uma espécie de movimento. Tal idéia constituiu a base da teoria cinético-molecular.Esse modelo pode ser utilizado para explicar o processo de transferência de calor de um corpo a uma temperatura maior para outro a uma temperatura menor. Vamos tomar como exemplo a mistura de um copo de água quente com um copo de água fria. As moléculas de água em temperatura mais alta possuem maior agitação que aquelas presentes no copo de água fria. Ao serem misturadas, parte da energia cinética das moléculas do líquido quente é transferida para as do líquido frio e assim sucessivamente, até que a mistura final atinja o equilíbrio térmico.A idéia de calor como um processo de transferência de energia permite enunciar a Lei Zero da Termodinâmica a qual estabelece que, quando dois sistemas em temperaturas diferentes são colocados em contato, o calor flui do sistema de maior para o de menor temperatura. Assim, se um sistema A está em equilíbrio térmico com B, e este último está em equilíbrio térmico com C, então A e C também estão em equilíbrio térmico.Exercícios para entender o texto1. Qual a profissão de Benjamin Thompson?2. Qual era a concepção de calor aceita até o século XVIII?3. Que indícios levaram Rumford a duvidar da teoria do calórico?4. Um aluno adaptou uma bexiga sobre uma garrafa plástica de refrigerante e mergulhou o sistema sobre um recipiente contendo água quente (figura 1). Após algum tempo observou que a bexiga inchou. Como podemos explicar o fenômeno utilizando a teoria cinético molecular? Como a teoria do calórico explicava o mesmo fenômeno?Fig. 1 – A) Uma bexiga é amarrada na boca de uma garrafa vazia.B) Colocada a garrafa em água quente, observa-se o aumento de volume da bexiga.5. Termos como "agasalho bem quentinho", "faz frio" ou "faz calor" estão presentes no nosso dia-a-dia. Você já parou para pensar o que eles realmente significam? O agasalho bem quentinho é realmente quente? Essas expressões podem ser consideradas cientificamente corretas? Se não, como poderíamos reescrevê-Ias, de forma a torná-Ias cientificamente corretas?6. Discuta o uso da expressão "feche a porta para o frio não entrar" utilizando o conceito científico de transferência de calor.LaboratórioTemperatura e sensação de quente e frioObjetivosØ      Correlacionar os processos de transferência de calor com medidas de temperatura.Ø      Mostrar que a sensação de quente e frio pode levar a conclusões equivocadasMaterialØ      3 cubas de vidroØ      1,5 L de águaØ      cubos de geloØ      1 bloco de cerâmica ou qualquer outro piso "frio" eØ      1 pedaço de madeira utilizada para pisos, ambos com um furo para encaixar 1 termômetroØ      1 termômetro de laboratório.Procedimento Parte AØ      Aqueça aproximadamente 500 mL de água a cerca de 60 DC e transfira para uma das cubas (cuba 1).Ø      Transfira 500 mL de água para outra cuba e acrescente cubos de gelo (cuba 2).Ø      Na terceira cuba, coloque apenas a água restante à temperatura ambiente (cuba 3).Ø      Mergulhe suas mãos simultaneamente nas cubas 1 (água quente) e 2 (água fria) e espere cerca de 10 a 15 segundos (figura 2).Ø      Retire-as e, imediatamente, mergulhe-as na cuba 3.Ø      Descreva a sensação experimentada por ambas as mãos.Parte BØ      Coloque suas mãos sobre o piso cerâmico e o de madeira. Anote suas observações com relação à sensação de quente e frio.Ø      Introduza o termômetro de laboratório em ambos os orifícios, aguarde alguns segundos e anote as temperaturas:piso cerâmico: _____                                                            piso de madeira: _____Resultados e discussões1. Qual a sensação que você teve ao transferir suas mãos das cubas 1 e 2, respectivamente, para a cuba 3? Como você interpreta essa sensação?2. Como você correlaciona a sensação de quente e frio com a temperatura do piso cerâmico e a do piso de madeira? Como podemos explicar o uso freqüente da expressão "piso frio"?3. Algumas mães, para avaliar se seus filhos estão com febre ou não, colocam a palma da mão sobre a testa da criança. Discuta o procedimento, considerando a medida sendo tomada por uma mãe em estado febril.Analisando os processos de transferência de calorPudemos concluir (de acordo com o 1º experimento) que nem sempre a sensação de quente e frio corresponde à temperatura do sistema.  No caso da comparação entre o piso cerâmica e o de madeira ocorre uma transferência de calor do nosso corpo para ambos os materiais que pode ser explicada em termos do coeficiente de condutividade térmica de cada material, que é o motivo porque sentimos as maçanetas das portas mais frias do que o ar ou a parede, apesar de todos estarem à mesma temperatura.Materiais que apresentam elevados coeficientes de condutividade térmica são conhecidos como bons condutores de calor, como os metais em geral; valores baixos são característicos de substâncias isolantes térmicas, como a lã, por exemplo. É devido a este coeficiente que escolhemos panelas de metal (ferro, aço inoxidável, cobre ou alumínio), mas com cabos de poliuretano ou madeira e utilizamos recipientes de isopor (poliestireno) para conservar alimentos quentes ou frios, isolados da temperatura ambiente.A partir da Tab.1 é possível entender a sensação térmica ao encostarmos na cerâmica ou na madeira ou mesmo em uma peça de metal à temperatura ambiente. Um maior coeficiente de condutividade térmica implica maior taxa de transferência de calor por unidade de tempo, ou seja, a transferência de calor do seu corpo ("quente") a 36,5 °C para o material é mais rápida e o fluxo de calor faz você sentir o corpo "mais frio", apesar de estar à temperatura ambiente.Tab 1 - Valores de coeficiente de condutividade térmica para alguns materiais a 20°C.Ao analisarmos processos de transferências de calor, outra grandeza importante é o calor específico (c), que pode ser definido como a quantidade de calor (Q) que um grama de determinado material deve ganhar ou perder para que sua temperatura varie de um grau Celsius (equação 1).   onde:  Q-quantidade de calor            m-massa do objeto       ΔT-variação de temperaturaTab 2 - Calores específicos (c) de alguns materiais.Um material que possua alto calor específico aquece e também se esfria com mais dificuldade do que um material de baixo calor específico (considerando massas iguais); isso porque a equação nos informa que quanto maior o calor específico, maior a energia térmica armazenada pela substância. Analisando essa tabela, entendemos porque é necessário fornecer muito mais calor para aquecer uma amostra de água do que uma amostra de mesma massa de ferro, por exemplo.Para avaliarmos a tendência de armazenar energia na forma de calor de um objeto, utilizamos a grandeza capacidade térmica (C), que é uma grandeza dependente da massa e é utilizada para caracterizar objetos, como frascos, garrafas e outros. Um mesmo material pode apresentar diferentes capacidades térmicas, dependendo da massa do objeto, mas tem sempre o mesmo calor específico.          C-capacidade térmica        Q-quantidade de calor fornecida       ΔT-variação de temperatura                     Tab 1 - Valores de coeficiente de condutividade térmica                        Tab 2 - Calores específicos (c) de alguns materiais.                                              para alguns materiais a 20°C.Determinação experimental da energia térmica envolvida nas transformaçõesA teoria do calórico nos deixou como herança a unidade de energia caloria  (quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um grama de água de 14,5 °e para 15,5 °).As transferências de calor são determinadas experimentalmente, através de medidas de variações de temperatura, em um equipamento denominado calorímetro (fig.3 pág.17).Quando um corpo é colocado no interior do calorímetro, a uma temperatura diferente do líquido em seu interior (água), haverá troca de calor até que o equilíbrio térmico seja alcançado. Nesse caso, a quantidade de calor envolvida (Q) no processo é determinada a partir da variação da temperatura (ΔT) da massa de água (m), cujo calor específico (c) é igual a 1,0 cal.g-1.°C-1, através do Q = m.c.ΔTPelo PCE, sabemos que o calor transferido pelos corpos a uma temperatura maior é igual ao calor recebido por aqueles a temperaturas mais baixas.Digamos que uma barra de ferro contendo 21,0 g do metal a 90,2 °C foi introduzida em um calorímetro contendo 50,0 g de água a 20°C. Vamos supor que a medida da temperatura final seja 23,2 °C. Oual o calor específico do ferro?ExercíciosCalor e unidades para expressá-loA idéia do calórico não foi abandonada tão facilmente. Para ser aceita completamente a idéia de calor como energia, tornava-se necessário obter, experimentalmente, a relação entre a unidade de calor (caloria) e a unidade de energia (N.m). Entre os trabalhos que contribuíram para estabelecer que o calor é uma forma de energia, devemos destacar a experiência do físico James P. Joule, que conseguiu provar que qualquer tipo de trabalho pode ser expresso através de um valor preciso equivalente em calorias.Ele também determinou com precisão a relação numérica entre trabalho (expresso em N.m) e calor (calorias). Em sua homenagem, a unidade de trabalho ou energia (N.m) utilizada pelo SI é  o joule (J).Entre as diversas experiências realizadas por Joule com esta finalidade, uma delas tornou-se muito conhecida e destacou-se das demais (fig. 4; pág.18).Joule deixava cair, de certa altura (h) um objeto de massa (m), de forma que, durante a queda, as pás mergulhadas na água começavam a girar. Como conseqüência do movimento das pás, ocorria a elevação da temperatura da água, a qual era determinada através do termômetro acoplado ao sistema.Joule calculou a energia transferida para as pás (conversão de energia potencial  Ep = mOBJ . g . h  em energia cinética) que provocavam a agitação das moléculas de água. Entretanto, conhecendo a massa de água no recipiente era possível calcular a energia térmica transferida para o sistema (Q = mag.c.ΔT).Suponha que a experiência de Joule tenha sido realizada com um objeto de massa igual a 3,0 kg, caindo de uma altura (h) de 2,0 m em um local onde a aceleração da gravidade (g) é igual a 9,8 m/s2. Para se obter uma elevação sensível na temperatura, deixou-se o objeto cair 50 vezes. As sucessivas quedas do objeto provocaram um aumento de 7,0 °C na temperatura de 100 g de água.Dessa forma, a energia potencial total convertida em movimento das pás (energia cinética) foi:Ep = 50 . m. g . h =                50 . 3 . 9,8 . 2  =         2940 N.m        ou 2940 J       (1)Por outro lado, a elevação da temperatura da água seria obtida caso fosse fornecida a seguinte quantidade de calor:            Q = mag.c.ΔT=           100 . 1 . 7 =    700 cal            (2)Igualando as expressões (1) e (2) temos:     700 cal = 2940 J,       portanto:         1 cal = 4,2 J.Comparando os valores de energia potencial (Ep) e a energia térmica transferida para a água (Q), Joule conseguiu estabelecer a relação procurada. Em seus experimentos obteve a relação:1 cal = 4,15 J, em excelente concordância com a atualmente estabelecida: 1 cal = 4,18 J.Como calcular calorias dos alimentosSe você parar para observar os rótulos da grande maioria dos alimentos, vai notar que, além do valor energético, são indicadas as quantidades de carboidratos, gorduras e proteínas. Trata-se de classes de compostos orgânicos essenciais aos organismos vivos denominados macronutrientes.O valor energético, em calorias, dos alimentos é medido por meio da quantidade de energia liberada pelo alimento quando ele é queimado num equipamento chamado bomba calorimétrica (fig. 6, pág. 21). Uma porção de alimento é colocada numa câmara que contém oxigênio em excesso para garantir a combustão completa. O calor produzido pela queima dos alimentos provoca o aumento da temperatura da água que circunda a câmara. A quantidade de energia liberada é determinada a partir do aumento da temperatura da água, medida através de um termômetro de alta sensibilidade. Geralmente, são realizadas diversas medidas, calculando-se a média de várias determinações.A queima de 1 g de carboidrato e de 1 g de proteína libera aproximadamente 4 kcal; já um grama de gordura produz cerca de 9 kcal.A quantidade de energia liberada na queima desses macronutrientes é independente do tipo de comida e da presença ou não de outros nutrientes. Uma refeição contendo 10 g de gordura, 15 g de carboidratos e 20g de proteína deve fornecer ao nosso organismo 230kcal:10g de gordura à 90kcal +15g de carboidratos à 60kcal +20 g de proteína à 80kcalTotal: 230 Cal = 230kcalNote que a substituição de açúcar por gordura deve aumentar o valor energético do alimento, uma vez que a energia liberada na queima da segunda é mais do que o dobro da primeira. É o que ocorre no caso dos chocolates dietéticos, por exemplo, indicados para dietas com restrição de açúcares a pessoas que sofrem de diabetes.O chocolate é composto por massa de cacau, açúcar, aromatizante e conservante. No chocolate dietético, o açúcar é substituído por uma substância adoçante (edulcorante), como aspartame ou sorbitol. Para manter a consistência do chocolate, ao tirar o açúcar é necessário aumentar a quantidade de massa de cacau, o que leva ao aumento no teor de Iipídios (gordura).Fig. 6 - Bomba calorimétrica - A combustão se inicia com uma ignição elétrica. O calor liberado na combustão é proporcional à variação da temperatura da água contida no recipiente externo.Um alimento diet é aquele de cuja composição original foi "retirada" alguma substância e que serve a dietas especiais com restrições, por exemplo, de açúcares, de gorduras, de sódio, de aminoácidos ou de proteínas. Não são, portanto, indicados para dietas hipocalóricas, embora alguns produtos dietéticos também apresentem um teor calórico reduzido.Já os produtos light são permitidos pelo governo quando atributos dele, como a taxa de gordura ou de açúcar, forem comprovadamente reduzidos ou baixos. São, portanto, alimentos com redução de, no mínimo, 25%. de calorias ou de qualquer outro componente destinados a dietas com reduzidos teores calóricos (dietas hipocaIóricas).A química dos alimentosÉ comum ouvirmos dizer que nosso corpo "queima carboidratos", que ocorre através de uma seqüência de reações, que liberam energia em quantidades adequadas às nossas necessidades. Para discutir a conversão dos alimentos em energia, utiliza-se o termo metabolismo.Os carboidratos, também conhecidos como glicídios ou hidratos de carbono, são a principal fonte de energia do corpo humano. Eles podem ser encontrados em pães, biscoitos, cereais, macarrão, arroz, grãos, frutas, açúcar, mel e alimentos que contenham açúcar. No nosso organismo, tais substâncias são convertidas em glicose, que se dissolve na corrente sangüínea e pode ser transportada até às células, onde ocorre a respiração celular:                    C6H12O6 + 6 O2 à 6 CO2 + 6 H2O + energiaA respiração celular permite que as células obtenham energia a partir de oxigênio e de nutrientes apropriados. Quando a alimentação de um indivíduo não contém carboidratos em quantidade suficiente para suprir as necessidades de seu corpo, as células podem usar os aminoácidos provenientes da quebra de proteínas, ou então os ácidos graxos e glicerina, produtos da hidrólise de gorduras como fonte de energia.As proteínas são polímeros de aminoácidos (polipeptídeos), encontradas em alimentos como feijão, carne, leite, peixe e ovos. Após ingestão, as proteínas são hidrolisadas em aminoácidos essenciais, dos quais parte é rearranjada nas diversas proteínas que constituem o organismo e parte é metabolizada pelo organismo para produzir energia. A conversão de aminoácidos resulta em dióxido de carbono (eliminado pela respiração), água (presente no suor e na urina) e uréia (presente na urina). Contudo, como nosso corpo é constituído principalmente de proteínas, a via metabólica principal operante é a síntese de proteínas, a partir de aminoácidos essenciais.As gorduras ou lipídios são triglicerídeos resultantes da reação de esterificação de ácidos graxas e glicerina.Os LipídiosPodem ser classificados como saturados ou insaturados, sendo que os primeiros estão associados a doenças cardiovasculares e arteriosclerose. Uma dieta saudável deve associar a ingestão adequada de carboidratos, proteínas e gorduras, além de vitaminas e minerais.Até recentemente, a pirâmide alimentar (figura 7), apresentada oficialmente em 1992 pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA), era sugerida como um bom guia nutricional em muitos manuais sobre educação alimentar.Em uma pirâmide alimentar, os alimentos presentes na base devem ser os mais consumidos e a base da dieta, enquanto que quanto mais no topo constar o alimento, menor a quantidade que deve ser ingerida na semana.Fig. 7 - Pirâmide alimentar - Proposta pelo USDA (Departamento de Agricultura dos Estados Unidos) em 1992, tinha por objetivo transmitir a mensagem "gordura é ruim".O guia recomendava que as pessoas evitassem gorduras e comessem alimentos ricos em carboidratos, como pães, cereais em flocos, arroz e massas, com o objetivo de reduzir o consumo total de gordura saturada que eleva o nível de colesterol. Contudo, alguns pesquisadores descobriram que o consumo elevado de carboidratos refinados, como o pão branco e o arroz branco, pode desequilibrar os níveis de glicose e insulina do corpo. Mais ainda, nas sociedades em que as pessoas consomem uma quantidade relativamente grande de gorduras mono e poli-insaturadas, os índices de desenvolvimento de doenças cardíacas são, em geral, mais baixos. Substituir esses carboidratos por gorduras saudáveis, como os óleos de oliva ou de milho, por exemplo, reduz o risco de desenvolvimento de doença cardíaca.Recentemente, um novo guia da pirâmide alimentar foi sugerido por pesquisadores do Departamento de Nutrição da Escola de Saúde Pública da Universidade de Harvard. A nova pirâmide incentiva o consumo de gorduras saudáveis e cereais integrais e recomenda que se evitem os carboidratos refinados, a manteiga e a carne vermelha (figura 8).Fig. 8 - Nova pirâmide alimentar. Os autores propõem uma distinção entre tipos saudáveis e prejudiciais de gorduras e carboidratos.Como os hábitos de consumo de lá são diferentes dos de cá, pesquisadores brasileiros montaram uma pirâmide alimentar adaptada à nossa realidade (figura 9).Fig. 9 - Pirâmide alimentar adaptada para o Brasil. Pesquisadores incluíram alimentos típicos da mesa do brasileiro, como feijão e mandioca.Outra grande novidade do novo guia de Harvard, mantida nas adaptações brasileiras é a recomendação da prática de exercícios físicos e o controle de peso. O objetivo é simples: atentar para asnecessidades diárias, evitando, assim, um problema que vem crescendo mundialmente, a obesidade.A quantidade de energia diária, em kcal, necessária para os seres humanos depende da idade, do peso, da altura e do trabalho físico que realizam. Em geral, supondo níveis de atividade leves, a ingestão recomendada para um adolescente do sexo masculino de 15-18 anos é de, aproximadamente, 45 kcal/kg. Já as meninas de mesma faixa etária devem ingerir o equivalente a 40 kcal/kg.Pelo princípio de conservação de energia, parte da energia ingerida através dos alimentos é utilizada para manter nossas atividades vitais (metabolismo basal) e parte para realizar trabalho (ler, assistir TV, andar, correr, nadar, etc). Se a energia proveniente da ingestão de alimentos é superior à energia gasta através do metabolismo basal e exercícios físicos, o corpo acumula o excesso em forma de lipídio (gordura). Acumular reservas energéticas na forma de Iipídios é bastante útil para os animais, pois os lipídios apresentam o maior poder calorífico, ou seja, mais energia é armazenada na mesma massa e quanto menor a massa, mais fácil a locomoção do animal. Além disso, o tecido adiposo tem função de isolar termicamente o animal.A tabela ilustra os valores médios de energia consumida por uma pessoa de 70 kg ao realizar algumas atividades físicas.Nível de atividadeExemploEnergia gasta por hora (kcal)Muito suaveSentar, escrever, assistir TV, dirigir o carro60-150SuaveCaminhar lentamente, esportes leves como golf150-300ModeradoCaminhar rapidamente, esportes moderados como: andar de bicicleta, dançar, jogar tênis300-450ForteTrabalho pesado, nadar, correr, jogar futebol, basquete450-720Tab 4 - Valores médios de energia consumida por uma pessoa de 70 kg.(1997).Obesidade: um problema do mundo globalizadoA obesidade é hoje um dos dez principais problemas de saúde pública do mundo, na avaliação da Organização Mundial da Saúde (OMS). Estima-se que existam 700 milhões de pessoas com sobrepeso - peso pouco além do considerado saudável - e outros 300 milhões de obesos, dos quais pelo menos um terço está nos países em desenvolvimento.Entre os problemas gerados pelo excesso de peso são apontados maior propensão ao desenvolvimento da hipertensão e do diabetes tipo 2, que amplia o risco de problemas na circulação capazes de afetar o coração ou o cérebro.O excesso de peso é mais visível nos países mais ricos e industrializados, como os Estados Unidos, a Inglaterra e a Alemanha, onde o número de obesos triplicou nos últimos 20 anos. Somente nos Estados Unidos - onde a disponibilidade diária per capita é de 3 800 kcal, 50% acima do recomendado pela OMS -, um terço da população adulta está com sobrepeso e outros 30% são obesos. Esse mal se expande também pelos países em desenvolvimento que aderem ao estilo de vida norte-americano, marcado pelo sedentarismo, refeições fartas e biscoitos em abundância, a qualquer hora, enfim, pelo consumo excessivo de alimentos ricos em açúcares e gorduras. Em conseqüência do fenômeno apelidado de. globesidade, nem os franceses, que sempre apreciaram seus corpos esbeltos, conseguem se manter na linha: por lá 11,3% da população já é obesa.            No Brasil, em pouco mais de 20 anos, de 1975 a 1997, o número de obesos pelo menos dobrou - são hoje  quase   17  milhões   de   pessoas   (9,6% da população)   com  índice   de   massa  corpórea            (IMC = massa / (altura)2) acima de 30.Hoje, a obesidade supera os índices de desnutrição, e o perfil nutricional do brasileiro encontra-se numa fase de transição em que a desnutrição diminuiu e a obesidade aumentou, aproximando-se do quadro norte-americano.O Ministério da Saúde criou uma política nacional de alimentação e nutrição que, entre outras medidas, tornou obrigatória a discriminação das calorias nos rótulos dos alimentos industrializados e obrigou as prefeituras a empregarem 70% do orçamento, destinado à alimentação de alunos do ensino público, na compra de alimentos frescos, como frutas e verduras.Adaptado de: Zorzeto,R.; Bicudo, F. Revista Fapesp, p.32, n. 94, dez. 2003.Dividida em grupos, a classe deve preparar seminários breves (10 a 15 minutos) sobre as seguintes questões:1. Comparação entre a pirâmide alimentar apresentada pela USDA, no início da década de 90, com a atualmente proposta por especialistas da Universidade de Harvard e a adaptada para o Brasil, discutindo as principais diferenças entre elas.2. Pesquisa sobre a composição dos alimentos normalmente ingeridos pelos estudantes da série ou da escola. Elaboração de uma tabela contendo o valor energético, em kcal, por porção consumida dos alimentos mais consumidos durante as refeições.3. Comparação da alimentação dos alunos da escola ou da série com as sugestões da atual pirâmide, discutindo possíveis modificações, de forma a tornar a dieta mais saudável.4. Proposta para uma dieta saudável, a ser executada durante uma semana pela classe.Os temas devem ser escolhidos com duas semanas de antecedência, tempo suficiente para elaboração da pesquisa e de um texto, o qual deve ser entregue ao professor no dia da apresentação. Os textos entregues podem ser editados e transformados em uma revista (ou um vídeo!) sobre nutrição, produto de um trabalho da série, cujo lançamento pode ser marcado por um almoço oferecido pelos alunos aos coordenadores e professores na cantina da escola.QUÍMICA – ENSINO MÉDIO – 3ª SÉRIEUNIDADE 1 – ENERGIA E AS TRANFORMAÇÕES QUÍMICASCapítulo 1 – O calor e as transformaçõesEmbora seja um conceito básico para o entendimento da maioria dos fenômenos de interesse da Ciência, não é simples definir energia. A definição clássica, apresentada no capítulo 7, do volume 1, desta coleção: a capacidade de realizar trabalho - está relacionada ao uso das primeiras máquinas térmicas, nas quais a energia química dos combustíveis era usada para a produção do vapor que as movimentava.Praticamente todas as formas de energia que conhecemos dependem, direta ou indiretamente, da energia luminosa que recebemos do Sol. A fotossíntese é o processo fundamental pelo qual as plantas usam a energia solar para transformar gás carbônico e água em alimento. Nosso corpo depende da energia dos alimentos, que em última instância vem das plantas, para executar suas funções vitais. A energia usada nos transportes e na produção da maioria dos materiais provém de combustíveis fósseis (formados da decomposição de plantas e animais), de hidroelétricas (a vazão dos rios está relacionada à evaporação da água dos oceanos e à chuva no continente) e mesmo dos mais recentes biocombustíveis. A obtenção de tanta energia para consumo humano tem causado muitos problemas ambientais - a poluição nas grandes cidades, o aumento do efeito estufa e a chuva ácida, entre tantos outros.Adaptado de MORTIMER, E. F.;Química Nova na Escola, n. 7, 1988. p. 30.Exercícios1. No capítulo 7, do volume 1, desta coleção, falamos sobre as máquinas a vapor. Como você explica a utilização da energia química para o funcionamento das primeiras máquinas a vapor?2. Qual o tipo de energia envolvida no processo de fotossíntese? Qual a importância desse processo para os seres vivos?3. Você saberia explicar por que o uso de combustíveis fósseis é apontado como um dos causadores do efeito estufa?            Contexto1Como o Conde Rumford desconfiou da concepção de calórico como substância?A matéria e a energia podem se apresentar sob diversas formas: um corpo em movimento possui energia cinética, uma mola distendida, energia potencial; já os combustíveis utilizados nos veículos automotivos armazenam energia química. Essas formas de energia podem se transformar umas nas outras: a mola distendida, ao ser liberada, ganha movimento, o que significa que sua energia potencial se converte em energia cinética. Analogamente, a energia química contida na gasolina, por exemplo, pode ser transformada, através do processo de combustão, em energia cinética, aproveitada para movimentar um veículo.Contudo, a idéia de que a energia se apresenta em diversas formas não surgiu espontaneamente. Até o século XVIII acreditava-se que o calor fosse uma espécie de fluido misterioso, invisível, denominado calórico, o qual fluía espontaneamente de um corpo mais quente para um corpo mais frio. O calórico era concebido como uma substância permeável, de massa desprezível e que ocupava lugar no espaço (as substâncias tendem a se expandir quando aquecidas e se contrair quando resfriadas). Essa idéia já foi aceita por muitos cientistas no passado: Lavoisier, por exemplo, listava o calórico como uma das substâncias elementares. A teoria do calórico associado à substância foi inicialmente colocada em xeque por Benjamin Tompson, Conde Rumford, por não poder explicar o aquecimento de objetos de outra maneira que não por meio de uma fonte de calor. Rumford, ao observar que a perfuração de um canhão levava ao aquecimento das peças metálicas, aquecimento este suficiente para levar a água à ebulição, deparou-se com a seguinte questão: De onde vinha o calor produzido?"Estando recentemente encarregado da superintendência da perfuração de canhões, numa oficina de arsenal militar em Munique, fiquei impressionado com o considerável grau de calor que uma peça metálica adquire, em pequeno tempo, sendo perfurada; e com o calor até mais intenso (maior que o da água fervente como comprovarei pela experiência) das lascas metálicas originadas pela perfuração. Quanto mais eu pensava nesses fenômenos mais eles pareciam ser para mim curiosos e interessantes. Uma completa investigação deles parecia, ao mesmo tempo, oferecer uma satisfatória interpretação para a natureza oculta do calor e nos tornar capazes de tecer algumas conjeturas razoáveis em relação à existência ou não de um fluido ígneo: um assunto que há muito tempo tem dividido a opinião dos filósofos. (...)"De acordo com o modelo aceito para o calórico, ele deveria ser transferido de um corpo para outro, o que não fazia sentido, pois as peças observadas estavam à mesma temperatura. Após realizar uma série de experimentos e tentar explicá-Ias através da teoria do calórico, Rumford resolveu apresentar um outro caminho para explicar o processo, lançando a idéia do calor como uma espécie de movimento. Tal idéia constituiu a base da teoria cinético-molecular.Esse modelo pode ser utilizado para explicar o processo de transferência de calor de um corpo a uma temperatura maior para outro a uma temperatura menor. Vamos tomar como exemplo a mistura de um copo de água quente com um copo de água fria. As moléculas de água em temperatura mais alta possuem maior agitação que aquelas presentes no copo de água fria. Ao serem misturadas, parte da energia cinética das moléculas do líquido quente é transferida para as do líquido frio e assim sucessivamente, até que a mistura final atinja o equilíbrio térmico.A idéia de calor como um processo de transferência de energia permite enunciar a Lei Zero da Termodinâmica a qual estabelece que, quando dois sistemas em temperaturas diferentes são colocados em contato, o calor flui do sistema de maior para o de menor temperatura. Assim, se um sistema A está em equilíbrio térmico com B, e este último está em equilíbrio térmico com C, então A e C também estão em equilíbrio térmico.Exercícios para entender o texto1. Qual a profissão de Benjamin Thompson?2. Qual era a concepção de calor aceita até o século XVIII?3. Que indícios levaram Rumford a duvidar da teoria do calórico?4. Um aluno adaptou uma bexiga sobre uma garrafa plástica de refrigerante e mergulhou o sistema sobre um recipiente contendo água quente (figura 1). Após algum tempo observou que a bexiga inchou. Como podemos explicar o fenômeno utilizando a teoria cinético molecular? Como a teoria do calórico explicava o mesmo fenômeno?Fig. 1 – A) Uma bexiga é amarrada na boca de uma garrafa vazia.B) Colocada a garrafa em água quente, observa-se o aumento de volume da bexiga.5. Termos como "agasalho bem quentinho", "faz frio" ou "faz calor" estão presentes no nosso dia-a-dia. Você já parou para pensar o que eles realmente significam? O agasalho bem quentinho é realmente quente? Essas expressões podem ser consideradas cientificamente corretas? Se não, como poderíamos reescrevê-Ias, de forma a torná-Ias cientificamente corretas?6. Discuta o uso da expressão "feche a porta para o frio não entrar" utilizando o conceito científico de transferência de calor.LaboratórioTemperatura e sensação de quente e frioObjetivosØ      Correlacionar os processos de transferência de calor com medidas de temperatura.Ø      Mostrar que a sensação de quente e frio pode levar a conclusões equivocadasMaterialØ      3 cubas de vidroØ      1,5 L de águaØ      cubos de geloØ      1 bloco de cerâmica ou qualquer outro piso "frio" eØ      1 pedaço de madeira utilizada para pisos, ambos com um furo para encaixar 1 termômetroØ      1 termômetro de laboratório.Procedimento Parte AØ      Aqueça aproximadamente 500 mL de água a cerca de 60 DC e transfira para uma das cubas (cuba 1).Ø      Transfira 500 mL de água para outra cuba e acrescente cubos de gelo (cuba 2).Ø      Na terceira cuba, coloque apenas a água restante à temperatura ambiente (cuba 3).Ø      Mergulhe suas mãos simultaneamente nas cubas 1 (água quente) e 2 (água fria) e espere cerca de 10 a 15 segundos (figura 2).Ø      Retire-as e, imediatamente, mergulhe-as na cuba 3.Ø      Descreva a sensação experimentada por ambas as mãos.Parte BØ      Coloque suas mãos sobre o piso cerâmico e o de madeira. Anote suas observações com relação à sensação de quente e frio.Ø      Introduza o termômetro de laboratório em ambos os orifícios, aguarde alguns segundos e anote as temperaturas:piso cerâmico: _____                                                            piso de madeira: _____Resultados e discussões1. Qual a sensação que você teve ao transferir suas mãos das cubas 1 e 2, respectivamente, para a cuba 3? Como você interpreta essa sensação?2. Como você correlaciona a sensação de quente e frio com a temperatura do piso cerâmico e a do piso de madeira? Como podemos explicar o uso freqüente da expressão "piso frio"?3. Algumas mães, para avaliar se seus filhos estão com febre ou não, colocam a palma da mão sobre a testa da criança. Discuta o procedimento, considerando a medida sendo tomada por uma mãe em estado febril.Analisando os processos de transferência de calorPudemos concluir (de acordo com o 1º experimento) que nem sempre a sensação de quente e frio corresponde à temperatura do sistema.  No caso da comparação entre o piso cerâmica e o de madeira ocorre uma transferência de calor do nosso corpo para ambos os materiais que pode ser explicada em termos do coeficiente de condutividade térmica de cada material, que é o motivo porque sentimos as maçanetas das portas mais frias do que o ar ou a parede, apesar de todos estarem à mesma temperatura.Materiais que apresentam elevados coeficientes de condutividade térmica são conhecidos como bons condutores de calor, como os metais em geral; valores baixos são característicos de substâncias isolantes térmicas, como a lã, por exemplo. É devido a este coeficiente que escolhemos panelas de metal (ferro, aço inoxidável, cobre ou alumínio), mas com cabos de poliuretano ou madeira e utilizamos recipientes de isopor (poliestireno) para conservar alimentos quentes ou frios, isolados da temperatura ambiente.A partir da Tab.1 é possível entender a sensação térmica ao encostarmos na cerâmica ou na madeira ou mesmo em uma peça de metal à temperatura ambiente. Um maior coeficiente de condutividade térmica implica maior taxa de transferência de calor por unidade de tempo, ou seja, a transferência de calor do seu corpo ("quente") a 36,5 °C para o material é mais rápida e o fluxo de calor faz você sentir o corpo "mais frio", apesar de estar à temperatura ambiente.Tab 1 - Valores de coeficiente de condutividade térmica para alguns materiais a 20°C.Ao analisarmos processos de transferências de calor, outra grandeza importante é o calor específico (c), que pode ser definido como a quantidade de calor (Q) que um grama de determinado material deve ganhar ou perder para que sua temperatura varie de um grau Celsius (equação 1).   onde:  Q-quantidade de calor            m-massa do objeto       ΔT-variação de temperaturaTab 2 - Calores específicos (c) de alguns materiais.Um material que possua alto calor específico aquece e também se esfria com mais dificuldade do que um material de baixo calor específico (considerando massas iguais); isso porque a equação nos informa que quanto maior o calor específico, maior a energia térmica armazenada pela substância. Analisando essa tabela, entendemos porque é necessário fornecer muito mais calor para aquecer uma amostra de água do que uma amostra de mesma massa de ferro, por exemplo.Para avaliarmos a tendência de armazenar energia na forma de calor de um objeto, utilizamos a grandeza capacidade térmica (C), que é uma grandeza dependente da massa e é utilizada para caracterizar objetos, como frascos, garrafas e outros. Um mesmo material pode apresentar diferentes capacidades térmicas, dependendo da massa do objeto, mas tem sempre o mesmo calor específico.          C-capacidade térmica        Q-quantidade de calor fornecida       ΔT-variação de temperatura                     Tab 1 - Valores de coeficiente de condutividade térmica                        Tab 2 - Calores específicos (c) de alguns materiais.                                              para alguns materiais a 20°C.Determinação experimental da energia térmica envolvida nas transformaçõesA teoria do calórico nos deixou como herança a unidade de energia caloria  (quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um grama de água de 14,5 °e para 15,5 °).As transferências de calor são determinadas experimentalmente, através de medidas de variações de temperatura, em um equipamento denominado calorímetro (fig.3 pág.17).Quando um corpo é colocado no interior do calorímetro, a uma temperatura diferente do líquido em seu interior (água), haverá troca de calor até que o equilíbrio térmico seja alcançado. Nesse caso, a quantidade de calor envolvida (Q) no processo é determinada a partir da variação da temperatura (ΔT) da massa de água (m), cujo calor específico (c) é igual a 1,0 cal.g-1.°C-1, através do Q = m.c.ΔTPelo PCE, sabemos que o calor transferido pelos corpos a uma temperatura maior é igual ao calor recebido por aqueles a temperaturas mais baixas.Digamos que uma barra de ferro contendo 21,0 g do metal a 90,2 °C foi introduzida em um calorímetro contendo 50,0 g de água a 20°C. Vamos supor que a medida da temperatura final seja 23,2 °C. Oual o calor específico do ferro?ExercíciosCalor e unidades para expressá-loA idéia do calórico não foi abandonada tão facilmente. Para ser aceita completamente a idéia de calor como energia, tornava-se necessário obter, experimentalmente, a relação entre a unidade de calor (caloria) e a unidade de energia (N.m). Entre os trabalhos que contribuíram para estabelecer que o calor é uma forma de energia, devemos destacar a experiência do físico James P. Joule, que conseguiu provar que qualquer tipo de trabalho pode ser expresso através de um valor preciso equivalente em calorias.Ele também determinou com precisão a relação numérica entre trabalho (expresso em N.m) e calor (calorias). Em sua homenagem, a unidade de trabalho ou energia (N.m) utilizada pelo SI é  o joule (J).Entre as diversas experiências realizadas por Joule com esta finalidade, uma delas tornou-se muito conhecida e destacou-se das demais (fig. 4; pág.18).Joule deixava cair, de certa altura (h) um objeto de massa (m), de forma que, durante a queda, as pás mergulhadas na água começavam a girar. Como conseqüência do movimento das pás, ocorria a elevação da temperatura da água, a qual era determinada através do termômetro acoplado ao sistema.Joule calculou a energia transferida para as pás (conversão de energia potencial  Ep = mOBJ . g . h  em energia cinética) que provocavam a agitação das moléculas de água. Entretanto, conhecendo a massa de água no recipiente era possível calcular a energia térmica transferida para o sistema (Q = mag.c.ΔT).Suponha que a experiência de Joule tenha sido realizada com um objeto de massa igual a 3,0 kg, caindo de uma altura (h) de 2,0 m em um local onde a aceleração da gravidade (g) é igual a 9,8 m/s2. Para se obter uma elevação sensível na temperatura, deixou-se o objeto cair 50 vezes. As sucessivas quedas do objeto provocaram um aumento de 7,0 °C na temperatura de 100 g de água.Dessa forma, a energia potencial total convertida em movimento das pás (energia cinética) foi:Ep = 50 . m. g . h =                50 . 3 . 9,8 . 2  =         2940 N.m        ou 2940 J       (1)Por outro lado, a elevação da temperatura da água seria obtida caso fosse fornecida a seguinte quantidade de calor:            Q = mag.c.ΔT=           100 . 1 . 7 =    700 cal            (2)Igualando as expressões (1) e (2) temos:     700 cal = 2940 J,       portanto:         1 cal = 4,2 J.Comparando os valores de energia potencial (Ep) e a energia térmica transferida para a água (Q), Joule conseguiu estabelecer a relação procurada. Em seus experimentos obteve a relação:1 cal = 4,15 J, em excelente concordância com a atualmente estabelecida: 1 cal = 4,18 J.Como calcular calorias dos alimentosSe você parar para observar os rótulos da grande maioria dos alimentos, vai notar que, além do valor energético, são indicadas as quantidades de carboidratos, gorduras e proteínas. Trata-se de classes de compostos orgânicos essenciais aos organismos vivos denominados macronutrientes.O valor energético, em calorias, dos alimentos é medido por meio da quantidade de energia liberada pelo alimento quando ele é queimado num equipamento chamado bomba calorimétrica (fig. 6, pág. 21). Uma porção de alimento é colocada numa câmara que contém oxigênio em excesso para garantir a combustão completa. O calor produzido pela queima dos alimentos provoca o aumento da temperatura da água que circunda a câmara. A quantidade de energia liberada é determinada a partir do aumento da temperatura da água, medida através de um termômetro de alta sensibilidade. Geralmente, são realizadas diversas medidas, calculando-se a média de várias determinações.A queima de 1 g de carboidrato e de 1 g de proteína libera aproximadamente 4 kcal; já um grama de gordura produz cerca de 9 kcal.A quantidade de energia liberada na queima desses macronutrientes é independente do tipo de comida e da presença ou não de outros nutrientes. Uma refeição contendo 10 g de gordura, 15 g de carboidratos e 20g de proteína deve fornecer ao nosso organismo 230kcal:10g de gordura à 90kcal +15g de carboidratos à 60kcal +20 g de proteína à 80kcalTotal: 230 Cal = 230kcalNote que a substituição de açúcar por gordura deve aumentar o valor energético do alimento, uma vez que a energia liberada na queima da segunda é mais do que o dobro da primeira. É o que ocorre no caso dos chocolates dietéticos, por exemplo, indicados para dietas com restrição de açúcares a pessoas que sofrem de diabetes.O chocolate é composto por massa de cacau, açúcar, aromatizante e conservante. No chocolate dietético, o açúcar é substituído por uma substância adoçante (edulcorante), como aspartame ou sorbitol. Para manter a consistência do chocolate, ao tirar o açúcar é necessário aumentar a quantidade de massa de cacau, o que leva ao aumento no teor de Iipídios (gordura).Fig. 6 - Bomba calorimétrica - A combustão se inicia com uma ignição elétrica. O calor liberado na combustão é proporcional à variação da temperatura da água contida no recipiente externo.Um alimento diet é aquele de cuja composição original foi "retirada" alguma substância e que serve a dietas especiais com restrições, por exemplo, de açúcares, de gorduras, de sódio, de aminoácidos ou de proteínas. Não são, portanto, indicados para dietas hipocalóricas, embora alguns produtos dietéticos também apresentem um teor calórico reduzido.Já os produtos light são permitidos pelo governo quando atributos dele, como a taxa de gordura ou de açúcar, forem comprovadamente reduzidos ou baixos. São, portanto, alimentos com redução de, no mínimo, 25%. de calorias ou de qualquer outro componente destinados a dietas com reduzidos teores calóricos (dietas hipocaIóricas).A química dos alimentosÉ comum ouvirmos dizer que nosso corpo "queima carboidratos", que ocorre através de uma seqüência de reações, que liberam energia em quantidades adequadas às nossas necessidades. Para discutir a conversão dos alimentos em energia, utiliza-se o termo metabolismo.Os carboidratos, também conhecidos como glicídios ou hidratos de carbono, são a principal fonte de energia do corpo humano. Eles podem ser encontrados em pães, biscoitos, cereais, macarrão, arroz, grãos, frutas, açúcar, mel e alimentos que contenham açúcar. No nosso organismo, tais substâncias são convertidas em glicose, que se dissolve na corrente sangüínea e pode ser transportada até às células, onde ocorre a respiração celular:                    C6H12O6 + 6 O2 à 6 CO2 + 6 H2O + energiaA respiração celular permite que as células obtenham energia a partir de oxigênio e de nutrientes apropriados. Quando a alimentação de um indivíduo não contém carboidratos em quantidade suficiente para suprir as necessidades de seu corpo, as células podem usar os aminoácidos provenientes da quebra de proteínas, ou então os ácidos graxos e glicerina, produtos da hidrólise de gorduras como fonte de energia.As proteínas são polímeros de aminoácidos (polipeptídeos), encontradas em alimentos como feijão, carne, leite, peixe e ovos. Após ingestão, as proteínas são hidrolisadas em aminoácidos essenciais, dos quais parte é rearranjada nas diversas proteínas que constituem o organismo e parte é metabolizada pelo organismo para produzir energia. A conversão de aminoácidos resulta em dióxido de carbono (eliminado pela respiração), água (presente no suor e na urina) e uréia (presente na urina). Contudo, como nosso corpo é constituído principalmente de proteínas, a via metabólica principal operante é a síntese de proteínas, a partir de aminoácidos essenciais.As gorduras ou lipídios são triglicerídeos resultantes da reação de esterificação de ácidos graxas e glicerina.Os LipídiosPodem ser classificados como saturados ou insaturados, sendo que os primeiros estão associados a doenças cardiovasculares e arteriosclerose. Uma dieta saudável deve associar a ingestão adequada de carboidratos, proteínas e gorduras, além de vitaminas e minerais.Até recentemente, a pirâmide alimentar (figura 7), apresentada oficialmente em 1992 pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA), era sugerida como um bom guia nutricional em muitos manuais sobre educação alimentar.Em uma pirâmide alimentar, os alimentos presentes na base devem ser os mais consumidos e a base da dieta, enquanto que quanto mais no topo constar o alimento, menor a quantidade que deve ser ingerida na semana.Fig. 7 - Pirâmide alimentar - Proposta pelo USDA (Departamento de Agricultura dos Estados Unidos) em 1992, tinha por objetivo transmitir a mensagem "gordura é ruim".O guia recomendava que as pessoas evitassem gorduras e comessem alimentos ricos em carboidratos, como pães, cereais em flocos, arroz e massas, com o objetivo de reduzir o consumo total de gordura saturada que eleva o nível de colesterol. Contudo, alguns pesquisadores descobriram que o consumo elevado de carboidratos refinados, como o pão branco e o arroz branco, pode desequilibrar os níveis de glicose e insulina do corpo. Mais ainda, nas sociedades em que as pessoas consomem uma quantidade relativamente grande de gorduras mono e poli-insaturadas, os índices de desenvolvimento de doenças cardíacas são, em geral, mais baixos. Substituir esses carboidratos por gorduras saudáveis, como os óleos de oliva ou de milho, por exemplo, reduz o risco de desenvolvimento de doença cardíaca.Recentemente, um novo guia da pirâmide alimentar foi sugerido por pesquisadores do Departamento de Nutrição da Escola de Saúde Pública da Universidade de Harvard. A nova pirâmide incentiva o consumo de gorduras saudáveis e cereais integrais e recomenda que se evitem os carboidratos refinados, a manteiga e a carne vermelha (figura 8).Fig. 8 - Nova pirâmide alimentar. Os autores propõem uma distinção entre tipos saudáveis e prejudiciais de gorduras e carboidratos.Como os hábitos de consumo de lá são diferentes dos de cá, pesquisadores brasileiros montaram uma pirâmide alimentar adaptada à nossa realidade (figura 9).Fig. 9 - Pirâmide alimentar adaptada para o Brasil. Pesquisadores incluíram alimentos típicos da mesa do brasileiro, como feijão e mandioca.Outra grande novidade do novo guia de Harvard, mantida nas adaptações brasileiras é a recomendação da prática de exercícios físicos e o controle de peso. O objetivo é simples: atentar para asnecessidades diárias, evitando, assim, um problema que vem crescendo mundialmente, a obesidade.A quantidade de energia diária, em kcal, necessária para os seres humanos depende da idade, do peso, da altura e do trabalho físico que realizam. Em geral, supondo níveis de atividade leves, a ingestão recomendada para um adolescente do sexo masculino de 15-18 anos é de, aproximadamente, 45 kcal/kg. Já as meninas de mesma faixa etária devem ingerir o equivalente a 40 kcal/kg.Pelo princípio de conservação de energia, parte da energia ingerida através dos alimentos é utilizada para manter nossas atividades vitais (metabolismo basal) e parte para realizar trabalho (ler, assistir TV, andar, correr, nadar, etc). Se a energia proveniente da ingestão de alimentos é superior à energia gasta através do metabolismo basal e exercícios físicos, o corpo acumula o excesso em forma de lipídio (gordura). Acumular reservas energéticas na forma de Iipídios é bastante útil para os animais, pois os lipídios apresentam o maior poder calorífico, ou seja, mais energia é armazenada na mesma massa e quanto menor a massa, mais fácil a locomoção do animal. Além disso, o tecido adiposo tem função de isolar termicamente o animal.A tabela ilustra os valores médios de energia consumida por uma pessoa de 70 kg ao realizar algumas atividades físicas.Nível de atividadeExemploEnergia gasta por hora (kcal)Muito suaveSentar, escrever, assistir TV, dirigir o carro60-150SuaveCaminhar lentamente, esportes leves como golf150-300ModeradoCaminhar rapidamente, esportes moderados como: andar de bicicleta, dançar, jogar tênis300-450ForteTrabalho pesado, nadar, correr, jogar futebol, basquete450-720Tab 4 - Valores médios de energia consumida por uma pessoa de 70 kg.(1997).Obesidade: um problema do mundo globalizadoA obesidade é hoje um dos dez principais problemas de saúde pública do mundo, na avaliação da Organização Mundial da Saúde (OMS). Estima-se que existam 700 milhões de pessoas com sobrepeso - peso pouco além do considerado saudável - e outros 300 milhões de obesos, dos quais pelo menos um terço está nos países em desenvolvimento.Entre os problemas gerados pelo excesso de peso são apontados maior propensão ao desenvolvimento da hipertensão e do diabetes tipo 2, que amplia o risco de problemas na circulação capazes de afetar o coração ou o cérebro.O excesso de peso é mais visível nos países mais ricos e industrializados, como os Estados Unidos, a Inglaterra e a Alemanha, onde o número de obesos triplicou nos últimos 20 anos. Somente nos Estados Unidos - onde a disponibilidade diária per capita é de 3 800 kcal, 50% acima do recomendado pela OMS -, um terço da população adulta está com sobrepeso e outros 30% são obesos. Esse mal se expande também pelos países em desenvolvimento que aderem ao estilo de vida norte-americano, marcado pelo sedentarismo, refeições fartas e biscoitos em abundância, a qualquer hora, enfim, pelo consumo excessivo de alimentos ricos em açúcares e gorduras. Em conseqüência do fenômeno apelidado de. globesidade, nem os franceses, que sempre apreciaram seus corpos esbeltos, conseguem se manter na linha: por lá 11,3% da população já é obesa.            No Brasil, em pouco mais de 20 anos, de 1975 a 1997, o número de obesos pelo menos dobrou - são hoje  quase   17  milhões   de   pessoas   (9,6% da população)   com  índice   de   massa  corpórea            (IMC = massa / (altura)2) acima de 30.Hoje, a obesidade supera os índices de desnutrição, e o perfil nutricional do brasileiro encontra-se numa fase de transição em que a desnutrição diminuiu e a obesidade aumentou, aproximando-se do quadro norte-americano.O Ministério da Saúde criou uma política nacional de alimentação e nutrição que, entre outras medidas, tornou obrigatória a discriminação das calorias nos rótulos dos alimentos industrializados e obrigou as prefeituras a empregarem 70% do orçamento, destinado à alimentação de alunos do ensino público, na compra de alimentos frescos, como frutas e verduras.Adaptado de: Zorzeto,R.; Bicudo, F. Revista Fapesp, p.32, n. 94, dez. 2003.Dividida em grupos, a classe deve preparar seminários breves (10 a 15 minutos) sobre as seguintes questões:1. Comparação entre a pirâmide alimentar apresentada pela USDA, no início da década de 90, com a atualmente proposta por especialistas da Universidade de Harvard e a adaptada para o Brasil, discutindo as principais diferenças entre elas.2. Pesquisa sobre a composição dos alimentos normalmente ingeridos pelos estudantes da série ou da escola. Elaboração de uma tabela contendo o valor energético, em kcal, por porção consumida dos alimentos mais consumidos durante as refeições.3. Comparação da alimentação dos alunos da escola ou da série com as sugestões da atual pirâmide, discutindo possíveis modificações, de forma a tornar a dieta mais saudável.4. Proposta para uma dieta saudável, a ser executada durante uma semana pela classe.Os temas devem ser escolhidos com duas semanas de antecedência, tempo suficiente para elaboração da pesquisa e de um texto, o qual deve ser entregue ao professor no dia da apresentação. Os textos entregues podem ser editados e transformados em uma revista (ou um vídeo!) sobre nutrição, produto de um trabalho da série, cujo lançamento pode ser marcado por um almoço oferecido pelos alunos aos coordenadores e professores na cantina da escola.