Edson Lu?s Nunes; Jos? Higino Dias Filho; Emerich Michel de Sousa; Jos? ?ngelo de Faria
Modalidade / Nível de Ensino | Componente Curricular | Tema |
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Ensino M?dio | F?sica | Calor, ambiente e usos de energia |
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Saber como ocorre as trocas de calor nos fluidos.
Representar o movimento de fluidos de diferentes temperaturas em um mesmo recipiente.
Entender fisicamente o porque das correntes de convec??o .
Temperatura , calor.
Veja as imagens da figura 1 e 2, onde s?o indicadas correntes ascendentes e descendentes em l?quidos e no ar (fluidos).
Figura 1. Correntes ascendentes e descendentes que se formam em l?quidos e gases, denominadas correntes de convec??o.
Imagem obtida no endere?o: http://rogeriofisica.files.wordpress.com/2010/03/corrente_conveccao.jpg
Figura 2. Correntes ascendentes e descendentes na forma??o dos ventos, que fluem do litoral para o continente durante o dia, devido a diferen?a entre as temperaturas das superf?cies sobre o oceano e sobre o continente. Os ventos s?o formados devido a diferen?a de temperatura existente entre locais. Vento forte-nuvens. Imagem obtida no endere?o: http://www.aeronline.com.br/artigo/t28.jpg
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1. O calor nos fluidos ? transportado instantaneamente para todo ele?
2. Nos fluidos, o calor ? passado de uma regi?o para outra pelo deslocamento de part?culas do meio?
3. Na panela contendo l?quido, a regi?o em contato com a chama aquece e o calor flui ao longo do l?quido de que maneira?
4. A regi?o mais quente de um fluido fica menos densa e sobe?
5. Nos fluidos sempre existir?o correntes ascendentes e descendentes?
6. O que provoca a movimenta??o dos fluidos? ? causada pela diferen?a entre os volumes, ou seja, das densidades distintas das partes quente e fria do fluido?
http://www.youtube.com/watch?v=dkZaiedR_ww
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D1 Material:
Item |
Descri??o |
Quantidade |
01 |
Recipiente transparente de 5 litros |
1 |
02 |
Vidro de rem?dio pequeno vazio |
2 |
03 |
corante aliment?cio (2 cores) vermelho e azul preferencialmente |
2 |
04 |
?gua (fria, ambiente e quente) |
1 |
05 |
Gelo |
200 g |
06 |
Ebulidor |
1 |
a) Encha o b?quer com ?gua a temperatura ambiente.
b) Prepare em um copo um pouco de ?gua com gelo de forma que fique bem mais fria que a ?gua do b?quer.
c) Mergulhe lentamente, para n?o agitar o l?quido do recipiente, o vidro contendo ?gua gelada colorida (com corante 1 - azul).
com o dedo na tampa do vidro para que a ?gua n?o saia antes de chegar ao fundo do recipiente.
d) Ao deixar o vidro no fundo do b?quer tombado, retire a m?o devagar para n?o perturbar a ?gua, figura 3.
Figura 3. Ilustra??o da inser??o do recipiente transparente com o vidro contendo ?gua gelada colorida (com corante 1). Imagem do pr?prio autor.
a) Houve deslocamento da ?gua mais fria contida inicialmente no vidrinho?...............
b) De que maneira?
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c) lustre na figura 3 acima.
d) Como se chamam as correntes de l?quido formadas devido ? diferen?a de temperatura?
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A) Ap?s ser observado como se d? o movimento das correntes de l?quido ou ar frio, coloque no mesmo recipiente que cont?m o primeiro vidro e seu corante 1, um outro vidro contendo ?gua quente e corante 2.
B) Deve ser colocado lentamente e destampado somente quando estiver no fundo do recipiente.
C) Este vidro pode ser deixado em p?, como ilustrado na figura 4.
Figura 4. Ilustra??o do recipiente transparente, com os vidros contendo ?gua gelada colorida com corante 1 e o vidro contendo ?gua quente com corante 2. Imagem do pr?prio autor.
A) Para onde se deslocou o l?quido 2?
B) Ilustre na figura acima, com cores diferentes, como ficaram os l?quidos nos recipientes.
C) Qual dos l?quidos tem maior densidade?....................................
D) Explique fisicamente o motivo para tal deslocamento.
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E) Explique tamb?m, porque numa geladeira o congelador deve ser colocado na parte superior.
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Figura 5. Movimenta??o do ar. Representa??o que ar quente sobe e ar frio desce. Imagem obtida de: http://www.desconversa.com.br/fisica/wp-content/uploads/2009/03/arquenteargelado.jpg
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Um experimento simples usando dois term?metros, um suporte e uma vela acesa pode exemplificar a convec??o, de acordo com a figura 6.
Apresente o v?deo: http://www.youtube.com/watch?v=0V6_imnbJJQ
Figura 6. Montagem do experimento simples, usando dois term?metros, um suporte e uma vela acesa para exemplificar a convec??o. Imagem obtida do v?deo: http://www.youtube.com/watch?v=0V6_imnbJJQ
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Tempo (min) | Temperatura 1 (oC) | Temperatura 2(oC) |
2 | ? | ? |
4 | ? | ? |
6 | ? | ? |
8 | ? | ? |
10 | ? | ? |
12 | ? | ? |
14 | ? | ? |
16 | ? | ? |
18 | ? | ? |
20 | ? | ? |
22 | ? | ? |
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Explicando a convec??o:
http://www.if.ufrgs.br/cref/leila/propaga.htm#conveccao
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No endere?o a seguir ? explicado como funciona o ar condicionado:
http://www.if.ufrgs.br/cref/leila/arcondi.htm
No filme a seguir, um bal?o contendo g?s ? resfriado com nitrog?nio l?quido e se murcha. Logo depois ele se aquece com a temperatura do ambiente e aumenta de volume o que podemos concluir que o ar frio ? mais denso, pois ocupa menor volume, pois a densidade ? a raz?o entre a massa e o volume, d = m/V. O filme pode ser acessado em:
http://www.youtube.com/watch?v=aqvXzpwV6OA&feature=endscreen&NR=1
Ap?s a realiza??o destes experimentos o aluno deve ser capaz:
Explicar porque o congelador de uma geladeira fica na parte superior.
Explicar porque a chama do queimar de um forno de fog?o dom?stico fica debaixo do tabuleiro.
Porque as diferen?as de temperatura formam os ventos.