Atividades de Biodiversidade e Sustentabilidade para a 3ª série do Ensino Médio com gabarito

Quando trabalho Biodiversidade e Sustentabilidade com a 3ª série, procuro aproximar as escolhas cotidianas dos processos ecológicos e dos conceitos científicos. Uma embalagem, o uso de energia ou a discussão sobre fontes renováveis podem render boas situações de análise, desde que a turma considere mais de um aspecto: origem dos materiais, eficiência, descarte, infraestrutura disponível e conservação de habitats. Na prática, percebo que a dificuldade nem sempre está em reconhecer uma alternativa aparentemente sustentável, mas em verificar se ela funciona no contexto apresentado e se os dados sustentam a conclusão.

Também gosto de combinar leitura cuidadosa com cálculos simples de energia. Assim, os estudantes precisam interpretar unidades, identificar entradas e saídas de um sistema e justificar decisões sem reduzir sustentabilidade a um único critério. A sequência abaixo reúne questões prontas e comentários que ajudam a retomar os raciocínios durante a correção.

O que o aluno de 3ª série precisa saber sobre Biodiversidade e Sustentabilidade

Na 3ª série, espero que o estudante consiga relacionar biodiversidade à variedade de formas de vida e à conservação dos ecossistemas, reconhecendo que decisões sobre produção, consumo e descarte podem afetar habitats. Sustentabilidade envolve avaliar essas decisões considerando impactos ambientais e condições concretas, como a origem dos recursos, a possibilidade de reutilização ou reciclagem e a infraestrutura local para destinar resíduos. Também é importante diferenciar recursos renováveis e não renováveis sem concluir que todo material de origem vegetal é automaticamente adequado: o cultivo pode pressionar áreas naturais, e um material compostável depende de condições apropriadas de tratamento. Nas questões desta sequência, essa análise aparece junto de conteúdos de energia. O estudante calcula eficiência como relação entre energia útil e energia de entrada, trabalha conversões entre W, kW, Wh e kWh e interpreta o papel das perdas. Em Biologia, ainda revisa a organização da cromatina e compreende como a compactação se relaciona ao acesso aos genes. O foco é articular conceitos, evidências e consequências, justificando cada conclusão com os dados do problema.

O que ele precisa saber antes

Antes da atividade, vale verificar alguns conhecimentos que aparecem diretamente nas questões. Para avaliar escolhas de materiais, a turma precisa distinguir recursos renováveis e não renováveis e reconhecer diferenças entre reciclagem, reutilização e compostagem. É importante deixar claro que compostável não significa que o material se decomponha adequadamente em qualquer ambiente: a destinação e as condições disponíveis importam.

Nas questões de energia, os pré-requisitos incluem razão entre grandezas, cálculo de porcentagem, potência e energia, conversão de W para kW, conversão de minutos para horas e de Wh para kWh. A relação entre energia útil, energia de entrada e eficiência merece uma retomada breve. Para o problema da termelétrica, entram também conversão de kWh para joules e interpretação do poder calorífico. Na questão de Biologia molecular, a turma precisa conhecer a estrutura do DNA, a formação dos nucleossomos e os níveis de organização da cromatina, além da relação entre modificações de histonas e acesso aos genes.

Onde os alunos mais erram

Na decisão sobre embalagens, o erro mais provável é escolher automaticamente a opção de origem vegetal. Esse raciocínio considera a matéria-prima, mas pode deixar de lado a destinação do produto e os efeitos da expansão agrícola sobre áreas naturais. A questão pede uma decisão integrada: reduzir a dependência do petróleo sem ignorar custo, infraestrutura municipal e conservação da biodiversidade. Também pode surgir a ideia de que reciclar elimina todos os impactos da embalagem fóssil; na verdade, a reciclagem pode reduzir impactos, mas não apaga a extração nem todas as perdas e resíduos.

Nos cálculos de eficiência, a confusão recorrente é inverter a razão, usar a entrada de outro sistema como denominador ou chamar de eficiência a parcela de energia perdida. A leitura do enunciado é decisiva: primeiro se identifica qual energia entra e qual saída útil é solicitada; depois se aplica a razão indicada. Em problemas de consumo elétrico, esquecer uma conversão ou uma etapa do tempo total altera o resultado. A questão do no-break também exige considerar a eficiência do inversor e os diferentes tempos de funcionamento, em vez de somar potências sem contexto.

Na questão sobre cromatina, o risco é confundir etapas próximas da sequência. A fibra de 30 nm vem do enrolamento adicional da sequência de nucleossomos, não diretamente da dupla-hélice nem dos domínios em alça. Peço que os alunos apontem o que cada estrutura representa antes de escolher a transição.

Como trabalhar em sala

• Faça uma leitura de decisão: apresente a questão das embalagens e peça que a turma grife origem, preço, destinação e possíveis impactos. Em seguida, cada estudante justifica a escolha usando pelo menos dois dados do enunciado.
• Monte um roteiro de cálculo: no quadro, organize quatro passos para eficiência: identificar a entrada, identificar a saída útil, montar a razão e converter para porcentagem. Use os valores das questões e peça que os estudantes expliquem por que cada grandeza ocupa aquela posição.
• Revise unidades com exemplos cotidianos: proponha conversões de potência e tempo antes de calcular consumo e custo. Os dados da máquina de lavar e do micro-ondas permitem discutir como transformar W em kW e minutos em horas sem precisar de equipamento adicional.
• Use uma sequência visual de cromatina: os alunos podem desenhar cinco caixas numeradas e resumir em cada uma a estrutura descrita no enunciado. A atividade ajuda a comparar etapas e explicar a formação da fibra de 30 nm.
• Corrija pelo raciocínio, não só pela letra: peça que a turma explique por que um distrator parece plausível e qual dado o invalida. Essa conversa evidencia se o problema foi de leitura, conceito, unidade ou operação.

Questões prontas de Biodiversidade e Sustentabilidade para a 3ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

As questões a seguir podem ser aplicadas como atividade individual, tarefa ou avaliação formativa. Mantive os enunciados e as alternativas, com comentários para apoiar a correção e a retomada dos conceitos.

1. Embalagens, recursos e conservação

Ao preparar a lista de compras, uma família comparou duas embalagens de detergente. A embalagem convencional, produzida com matéria-prima derivada do petróleo, custa R$ 8 e pode ser reciclada por uma cooperativa do município. A embalagem compostável, feita com resíduos do processamento da mandioca, custa R$ 11. Entretanto, o município não possui unidade de compostagem industrial, e essa embalagem não deve ser misturada ao plástico convencional. Especialistas também alertam que a expansão de cultivos para produzir materiais pode substituir áreas de vegetação nativa quando não há planejamento ambiental. Considerando os dados apresentados, qual estratégia reduz de forma mais adequada a dependência de recursos não renováveis sem desconsiderar os custos e a conservação da biodiversidade?

• ❌ A) Substituir as embalagens de petróleo por materiais agrícolas, ampliando os cultivos mesmo em áreas naturais para reduzir o preço final do produto. A expansão agrícola sobre áreas naturais pode causar perda de habitats e biodiversidade.
• ❌ B) Manter a embalagem derivada do petróleo, pois a possibilidade técnica de reciclagem elimina os impactos da extração e do descarte desse recurso. A reciclagem pode reduzir impactos, mas não elimina extração, perdas do processo e geração de resíduos.
• ✅ C) Priorizar refis e embalagens reutilizáveis e adotar materiais renováveis com produção planejada e destinação compatível com a infraestrutura municipal. A proposta combina redução de consumo, substituição responsável, gestão de resíduos e conservação.
• ❌ D) Escolher a embalagem compostável e descartá-la no lixo comum, pois sua origem vegetal permite a decomposição adequada em qualquer condição. Compostável não quer dizer que o material se decomponha adequadamente em qualquer ambiente; são necessárias condições próprias.
• ❌ E) Escolher a embalagem de menor preço e deixar a análise ambiental para os fabricantes, pois o custo doméstico é o principal critério de sustentabilidade. A opção considera apenas o preço imediato e ignora origem, destinação e impactos nos ecossistemas.

Gabarito comentado: C. A decisão mais consistente não depende apenas da origem do material. Refis e reutilização reduzem o consumo de embalagens; a adoção de materiais renováveis precisa de planejamento e de destinação viável no município.

2. Comparação da eficiência de sistemas de geração

Em uma semana, um painel solar recebeu 500 kWh de energia da luz do Sol e forneceu 100 kWh de energia elétrica. No mesmo período, uma usina termelétrica consumiu 500 kWh de energia do combustível e forneceu 200 kWh de energia elétrica. Considere eficiência como a razão entre energia elétrica fornecida e energia consumida ou recebida, expressa em porcentagem. Qual comparação calcula corretamente a eficiência e identifica o sistema mais eficiente?

• ❌ A) Solar: 10%; termelétrica: 20%; a termelétrica é mais eficiente. Usa-se a soma das entradas dos dois sistemas como denominador. Cada sistema deve ser comparado com a própria entrada.
• ❌ B) Solar: 50%; termelétrica: 200%; a termelétrica é mais eficiente. Compara-se a saída de um sistema com a do outro, em vez de calcular a razão entre saída e entrada de cada sistema.
• ❌ C) Solar: 80%; termelétrica: 60%; o painel solar é mais eficiente. Os valores correspondem à parcela não convertida em eletricidade, isto é, à perda, não à eficiência.
• ❌ D) Solar: 500%; termelétrica: 250%; o painel solar é mais eficiente. A razão foi invertida: a entrada foi dividida pela saída.
• ✅ E) Solar: 20%; termelétrica: 40%; a termelétrica é mais eficiente. Solar: 100/500 × 100 = 20%; termelétrica: 200/500 × 100 = 40%.

Gabarito comentado: E. O denominador é a energia recebida ou consumida pelo sistema analisado. A comparação matemática identifica a termelétrica como mais eficiente nesses dados, sem, por si só, avaliar todos os impactos ambientais de cada fonte.

3. Massa de carvão necessária para uma residência

Uma residência consome 12 kWh por dia. Uma usina termelétrica a carvão opera com eficiência térmica η = 35% e o poder calorífico inferior (PCI) do carvão é 25 MJ/kg. Calcule a massa de carvão necessária por dia. Use 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J.

• ✅ A) m = (E_eletric/η)/PCI = (12 × 3,6 × 10⁶ J / 0,35)/(25 × 10⁶ J/kg) ≈ 4,94 kg. Converte-se a energia elétrica, divide-se pela eficiência para obter a energia térmica e, então, pelo PCI.
• ❌ B) m = 6,3 kg. O resultado decorre de cálculos incorretos e não aplica corretamente a conversão de unidade de energia.
• ❌ C) m = 7,5 kg. Há uso incorreto do PCI e confusão na relação entre energia térmica e elétrica.
• ❌ D) m = 2,5 kg. A combinação de eficiência e energia subestima a quantidade de carvão necessária.
• ❌ E) m = 10 kg. O valor superestima a massa ao desconsiderar a eficiência térmica e a relação entre energia e PCI.

Gabarito comentado: A. A energia elétrica diária é 12 × 3,6 × 10⁶ = 4,32 × 10⁷ J. Dividindo por 0,35, obtém-se aproximadamente 1,234 × 10⁸ J de energia térmica. A divisão por 25 × 10⁶ J/kg resulta em cerca de 4,94 kg.

4. Consumo mensal de uma máquina de lavar

Uma máquina de lavar tem motor com potência elétrica P = 500 W. É usada 3 ciclos por semana, cada ciclo dura 1,25 h, durante 4 semanas. A tarifa é R$ 0,60/kWh. Determine a energia consumida no mês e o custo. Use E = P·t, com P em kW e t em horas.

• ✅ A) Energia E = 7,50 kWh; custo = 7,50 kWh × R$ 0,60/kWh = R$ 4,50. Cada ciclo consome 0,5 × 1,25 = 0,625 kWh; em quatro semanas, são 12 ciclos.
• ❌ B) Energia consumida é 10 kWh e custo é R$ 6,00. O cálculo correto, usando o número de ciclos e a duração informados, resulta em 7,50 kWh e R$ 4,50.
• ❌ C) A tarifa é R$ 0,70 por kWh. O enunciado informa tarifa de R$ 0,60/kWh; esta opção troca o dado fornecido.
• ❌ D) A máquina opera 5 ciclos por semana durante 4 semanas. O enunciado informa 3 ciclos por semana.
• ❌ E) O custo mensal é de R$ 5,00 devido a consumo excessivo. A aplicação dos dados resulta em R$ 4,50, não R$ 5,00.

Gabarito comentado: A. Converta 500 W para 0,5 kW. O tempo total é 3 × 1,25 × 4 = 15 h; portanto, E = 0,5 × 15 = 7,50 kWh. Multiplicando pela tarifa, chega-se a R$ 4,50.

5. Eficiência de um aquecedor solar

Em um teste feito no Brasil, um aquecedor solar recebeu 8.000 J de energia do Sol e consumiu mais 1.000 J de energia elétrica. Ao final, forneceu 5.000 J de calor útil para aquecer água. Para este cálculo, considere eficiência como a razão entre o calor útil fornecido e a soma das energias recebidas. Qual é a eficiência e o que se pode concluir sobre sua relação com a sustentabilidade?

• ❌ A) Eficiência de 180%; parte da energia recebida vira calor útil, e o uso de energia solar pode favorecer a sustentabilidade. O valor resulta da inversão da razão: divide a entrada pelo calor útil.
• ❌ B) Eficiência de 71,4%; parte da energia recebida vira calor útil, e o uso de energia solar pode favorecer a sustentabilidade. O cálculo subtrai as entradas; elas devem ser somadas porque ambas fornecem energia ao sistema.
• ❌ C) Eficiência de 20%; parte da energia recebida vira calor útil, e o uso de energia solar pode favorecer a sustentabilidade. A divisão entre energia elétrica consumida e calor útil não é a eficiência definida no enunciado.
• ✅ D) Eficiência de 55,6%; parte da energia recebida vira calor útil, e o uso de energia solar pode favorecer a sustentabilidade. A entrada total é 8.000 + 1.000 = 9.000 J; 5.000/9.000 × 100 ≈ 55,6%.
• ❌ E) Eficiência de 62,5%; parte da energia recebida vira calor útil, e o uso de energia solar pode favorecer a sustentabilidade. O cálculo considera apenas a energia solar e omite os 1.000 J de energia elétrica.

Gabarito comentado: D. A eficiência é aproximadamente 55,6%. O uso da energia solar pode favorecer a sustentabilidade, mas esse indicador isolado não permite avaliar todos os impactos ambientais do sistema.

6. Energia diária retirada da rede por um no-break

Um no-break alimenta um computador que consome potência média P_load = 120 W por t = 6,0 h/dia. O inversor tem eficiência η_inv = 0,92. Além disso, o carregador do banco de baterias dissipa P_loss = 10 W durante t_loss = 1,0 h/dia. Calcule a energia retirada da rede por dia, em kWh.

• ❌ A) Energia da rede = 0,2 kWh por dia. O valor é incompatível com o consumo do computador durante seis horas e desconsidera as perdas.
• ✅ B) Energia da rede ≈ 0,793 kWh por dia. (120/0,92) × 6,0 h = 782,61 Wh; somando 10 W × 1,0 h = 10 Wh, obtêm-se 792,61 Wh, ou aproximadamente 0,793 kWh.
• ❌ C) Energia da rede = 1,5 kWh por dia. O valor não corresponde ao cálculo com a eficiência do inversor, as potências e os tempos informados.
• ❌ D) Energia da rede = 0,5 kWh por dia. O resultado subestima o consumo e não considera adequadamente o tempo e a eficiência.
• ❌ E) Energia da rede = 1,0 kWh por dia. O valor arredondado não substitui o cálculo dos termos de consumo e perda descritos no problema.

Gabarito comentado: B. A potência necessária na entrada do inversor é maior que a potência entregue ao computador, pois a eficiência é menor que 100%. Calcule separadamente a energia do computador e a perda do carregador, respeitando os respectivos tempos, e some os valores.

7. Níveis de compactação da cromatina

Em um estudo sobre a regulação da expressão gênica, pesquisadores analisaram a organização da cromatina em células humanas. No modelo didático, a estrutura 1 é a dupla-hélice de DNA; a estrutura 2 é o DNA enrolado em histonas, formando nucleossomos; a estrutura 3 é a fibra de 30 nm, formada pelo maior enrolamento da sequência de nucleossomos; a estrutura 4 corresponde a domínios em alça; e a estrutura 5 é o cromossomo altamente condensado da metáfase. A acetilação das histonas pode reduzir a interação entre DNA e proteínas, favorecendo a abertura da cromatina e o acesso aos genes. Qual transição corresponde à formação da fibra de 30 nm?

• ❌ A) Da estrutura 1 para a estrutura 3. Essa transição pula a formação dos nucleossomos, representada pela estrutura 2.
• ❌ B) Da estrutura 4 para a estrutura 5. Representa compactação posterior dos domínios em alça até o cromossomo condensado.
• ❌ C) Da estrutura 1 para a estrutura 2. Representa o enrolamento do DNA nas histonas e a formação dos nucleossomos, não a fibra de 30 nm.
• ✅ D) Da estrutura 2 para a estrutura 3. O enrolamento adicional da sequência de nucleossomos origina a fibra de 30 nm.
• ❌ E) Da estrutura 3 para a estrutura 4. A fibra já está formada na estrutura 3; a passagem descreve uma organização posterior em domínios ou alças.

Gabarito comentado: D. A sequência descrita no enunciado é DNA, nucleossomos, fibra de 30 nm, domínios em alça e cromossomo condensado. A acetilação das histonas entra como informação sobre a abertura da cromatina, mas a pergunta solicita identificar uma transição estrutural.

8. Consumo e custo de um forno de micro-ondas

Em uma aula prática de Biologia, uma turma utiliza um forno de micro-ondas de potência elétrica igual a 800 W para aquecer uma amostra durante 15 minutos. A tarifa de energia elétrica do laboratório é de R$ 0,50 por kWh. Para estimar o custo, converta a potência para quilowatts e o tempo para horas. Qual é o consumo de energia do forno e o valor correspondente a ser pago?

• ❌ A) 0,012 kWh e R$ 0,006. O tempo de 15 minutos foi convertido incorretamente para 15 segundos, tornando o intervalo 60 vezes menor.
• ❌ B) 0,80 kWh e R$ 0,40. O cálculo considera uma hora de funcionamento, em vez de converter 15 minutos para 0,25 hora.
• ❌ C) 0,20 kWh e R$ 0,50. O consumo está correto, mas a tarifa foi tomada como custo total sem multiplicá-la pelo consumo em kWh.
• ❌ D) 0,020 kWh e R$ 0,010. A potência de 800 W foi interpretada como 80 W, reduzindo consumo e custo por um fator de dez.
• ✅ E) 0,20 kWh e R$ 0,10. 800 W = 0,8 kW e 15 minutos = 0,25 hora; então, 0,8 × 0,25 = 0,20 kWh e 0,20 × R$ 0,50 = R$ 0,10.

Gabarito comentado: E. A questão separa potência, energia e custo. A potência é convertida para quilowatts, multiplicada pelo tempo em horas e, por fim, o consumo é multiplicado pela tarifa.

Para fechar: próximos passos

Depois da resolução, uso os erros para decidir o que retomar: leitura de dados, unidades, eficiência ou níveis de organização da cromatina. Você pode aplicar as oito questões de uma vez ou selecionar blocos conforme o objetivo da aula. Para ampliar a sequência, consulte também as questões da habilidade EM13CNT309, as questões da habilidade EM13CNT106, as questões da habilidade EM13CNT102, as questões da habilidade EM13CNT202 e as questões da habilidade EM13CNT101. Se quiser adaptar o material ao tempo e ao foco da sua turma, experimente o gerador de provas do GeraProva ou faça seu cadastro grátis.

Use as questões como ponto de partida e ajuste a aplicação à realidade da sua turma. No GeraProva, você pode montar novas atividades com apoio de IA e revisar cada item antes de levar para a sala.