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- Associar os estados físicos da matéria aos estados térmicos das partículas;

- Entender o fenômeno da difusão;

- Associar a temperatura com o estado térmico;

- Diferenciar temperatura e calor;

- Compreender as sensações térmicas;

- Compreender o conceito de Zero Absoluto;

- Relacionar o conceito de temperatura com escalas de temperaturas diferentes.

90 minutos

- Noção intuitiva de átomo e molécula;

- Noção intuitiva de vácuo;

- Estados físicos da matéria;

- Matemática básica.

1. PREPARAÇÃO DA AULA

Nos dias que precedem a aula, verifique se o computador que será usado está executando aplicativos baseados na plataforma Java, senão atualize. Faça download de todos os recursos que serão usados na aula e grave numa mídia removível. Lembre-se que no dia da aula a internet pode não estar funcionando.

2. INTRODUÇÃO DA 1a. AULA – 10 minutos

Inicie questionando os alunos sobre a estrutura dos materiais. Verifique se eles já percebem a matéria composta por átomos e moléculas. Questione sobre o que é um gás e sobre como é o espaçamento das partículas que compõem um gás.

3. DESENVOLVIMENTO DA AULA – 20 minutos

A seguir, apresente na lousa, ou em slides, a descrição da estrutura dos materiais e as principais características dos sólidos, líquidos e gases; inclua a discussão das forças trocadas entre as partículas que compõem a matéria nos seus diferentes estados físicos. Após a explicação anterior, apresente a simulação States of Matter 1.07:

Disponível em: http://phet.colorado.edu/admin/get-run-offline.php?sim_id=231&locale=pt 

Iniciando pela apresentação das estruturas atômicas do neônio seguido das estruturas moleculares da água nos estados sólido, líquido e gasoso; descreva a organização das estruturas, a agitação característica em cada estado físico, a velocidade das moléculas. Adicione calor a partir do estado sólido e descreva novamente os estados destacando agora as transições de fase, destaque a temperatura e altere os parâmetros em função das dúvidas dos estudantes.

Ao final da simulação questione a existência das moléculas. Fale um pouco sobre os modelos propostos pela ciência, e inicie uma discussão sobre as evidências levantadas que indicam a existência de algo muito pequeno e em movimento nos materiais gasosos. Fale um pouco sobre Robert Brown e o Movimento Browniano de partículas pequenas e leves. Descreva o “zig-zag” de partículas de fumaça ao serem observadas ao microscópio óptico; descreva como uma gota de tinta colorida delicadamente colocada num copo d’água se difunde devido às colisões das moléculas da água com as moléculas da tinta.

Professor: A tarefa da aula incluirá uma atividade de preparação de um trabalho sobre a Difusão; atente aos detalhes que aparecem na tarefa da 1a. aula.

4. FECHAMENTO DA 1a. AULA – 15 minutos

Apresente essas evidências do Movimento Browniano num resumo na lousa, ou num slide. Caso ainda exista tempo, recomende aos alunos o aprofundamento das idéias pela recomendação de exercícios conceituais na sala de aula; a seguir, oriente a realização da tarefa que será parte da avaliação da atividade: A tarefa pode ser deixada na lousa, pode ser impressa e entregue aos estudantes, ou deixada disponível num site pessoal; avise aos alunos que na próxima semana eles devem trazer meia cartolina branca, totalmente coberta (desenhada com lápis) em toda a sua extensão com circunferências de 6 cm a 7 cm de diâmetro – as circunferências não devem ser pintadas.

TAREFA DA 1a. AULA - Questões para responder e entregar

1. Em qual estado físico da matéria as partículas apresentam maior agitação?
2. Há diferença na agitação térmica das partículas quando a matéria está no estado sólido ou no estado líquido? Qual diferença?
3. O que causa o movimento de zig-zag de uma pequena partícula em suspensão no ar?
4. Qual a influência do aumento da temperatura sobre o estado físico da matéria?
5. Traga o material para preparação da Atividade da Difusão: meia cartolina branca com circunferências desenhadas.

Professor: 6 cm ou 7 cm é o diâmetro aproximado da boca da maioria dos copos que temos em casa – pode ser usado como padrão.

5. PREPARAÇÃO DA 2a. AULA

Professor. Leve uma câmera digital para a sala de aula. No final da 2a. aula os alunos devem se reunir em grupo e serem capazes de se organizar para fotografar no mínimo 20 cartazes coloridos de modo diferente. A idéia será criar uma animação utilizando-se da união das imagens, em sequência, com o uso do Windows Movie Maker, ou qualquer outro software de edição de vídeo, para descrever o fenômeno da difusão.

6. INTRODUÇÃO DA 2a. AULA – 5 minutos

Faça uma rápida verificação da tarefa; recolha. Inicie questionando os alunos sobre as sensações de calor e frio que experimentamos no dia-a-dia, ao entrar em sala com ar condicionado, ao abrir a porta do freezer, etc. Questione a antiga forma de se perceber a febre colocando-se a mão na testa da pessoa doente.

7. DESENVOLVIMENTO DA AULA – 30 minutos

Apresente a definição física da sensação de quente e frio. Defina temperatura como uma informação associada a um valor que indica a energia cinética de agitação das partículas da matéria. Descreva o que é um termômetro. Apresente na lousa, ou em slides, a definição de temperatura e dê exemplos do estado térmico das partículas de corpos em diferentes temperaturas, e de corpos em equilíbrio térmico. Defina formalmente equilíbrio térmico. Defina calor como energia em trânsito e associe a idéia à simulação usada anteriormente – lembre aos alunos o que ocorreu em relação à energia trocada quando colocamos a chama do fogareiro no nível máximo (grande fornecimento de calor) e, quando colocamos o gelo em contato com o recipiente (grande resgate de calor). Após as explicações anteriores, apresente o vídeo Funcionamento do Termômetro.

Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=UJdOa0RJ6c0. 

Aproveite o vídeo para falar sobre as trocas de calor, aproveite para falar da medida indireta da temperatura pela variação de uma propriedade termométrica da substância (variação no volume), e induza os alunos a pensarem o que ocorre quando a temperatura diminui indefinidamente. Discuta essa possibilidade sob a luz dos estados térmicos das partículas. Fale sobre o Zero Absoluto. Professor. Recomendo que você faça download desse vídeo e das demais simulações por segurança. Após a discussão apresente esses conceitos na lousa na forma de um resumo. Sobrando tempo, e em turmas mais fortes, apresente as escalas de temperatura Celsius e Kelvin destacando suas peculiaridades e semelhanças; descreva como se dá a conversão de temperatura entre essas escalas. Faça exemplos.

8. FECHAMENTO DA 2a. AULA – 10 minutos

Apresente um mapa conceitual com os conceitos de estado térmico, estados físicos da matéria, difusão, temperatura, calor, sensações térmicas e o zero absoluto. Oriente, e auxilie os alunos para a preparação da Atividade da Difusão.

Tarefa da 1a. Aula

Aplicativo sobre o Movimento Browniano  que pode ser adquirido na Versão Trial; instalado no computador permite visualizar o movimento de zig-zag de um grão de pólen: 

http://ludoteca.if.usp.br/pub/interage/INSTALL_movbrown.exe 

Trabalho em grupo após as duas aulas

Criação de animação de imagens digitalizadas, em sequência. Uso do Windows Movie Maker , ou qualquer outro software de edição de vídeo, para descrição da difusão de uma gota de tinta na água.

Professor: Incentive os alunos a incluírem áudio no vídeo final; recomende o uso de imagens gravadas do copo com água antes e depois da animação para que o vídeo se torne auto-explicativo.

- Nota individual referente às respostas das quatro questões da tarefa da 1^a. Aula;

- Nota individual de apresentação dos cartazes após a 1^a. Aula;

- Nota do trabalho coletivo (produção de um vídeo de animação do fenômeno da difusão) desenvolvido em até 15 dias após as aulas. Esse trabalho deve ser publicado numa págin a da internet ou no YouTube.