• Como ocorre a troca de calor entre os corpos de diferentes temperaturas, separados por espa?o vazio.
• Que na troca de calor por radia??o, o melhor absorvedor de calor ? tamb?m o melhor emissor.
• Como as diferentes radia??es emitidas por corpos aquecidos dependem da temperatura deste.
• Por que as ampolas de garrafa t?rmica s?o espelhadas.
• Por que  o assado envolvido em papel alum?nio se assa melhor por dentro, sem ficar tostado por fora. 

2 aulas (100 min)

Temperatura e calor. 

Propaga??o de Calor por radia??o 

A.   Import?ncia de entender como ocorre o transporte da energia do Sol at? nosso planeta.

Ao iniciar esta aula, ressalte a import?ncia de se entender como ocorre a troca de calor entre corpos aquecidos, sem o contato entre eles e sem a necessidade de um meio material. Por exemplo, entre os planetas e o Sol ou entre as estrelas e o restante do universo.

?Nossa maior fonte de irradia??o t?rmica ? o Sol, a maior fonte de energia. Por isso, a radia??o ? considerada o principal processo de transmiss?o do calor, pois sem ela o calor do Sol n?o chegaria at? n?s.?

http://www.if.ufrgs.br/cref/leila/cor.htm

A figura 1 ilustra o Sol e a Terra num espet?culo de luz e cor num lugar paradis?aco do nosso Brasil, Len??is Maranhenses.

Figura 1. Luz do Sol que viaja durante 8 minutos antes de atingir a superf?cie da Terra e passa por radia??o no v?cuo do espa?o. Na fotografia, o Sol brilha, ao final do dia, sobre as areias das dunas em Barreirinhas, Len??is Maranhenses. Imagem do pr?prio autor.

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Figura 2. Mantas t?rmicas com paredes reflexivas a radia??o, usadas para impedir que grande parte do calor chegue, por radia??o, do telhado at? o interior da casa. Imagem obtida do endere?o: http://madepel.com.br/files/2011/08/manta-termica1.png .

B.    Hip?teses

Separe a turma em grupos de no m?ximo 5 alunos. Cada grupo deve anotar hip?teses para as perguntas apresentadas, antes de realizar as tarefas.

1.    O calor sempre necessita de um meio material para se propagar?

2.    Como o calor pode passar pelo espa?o vazio entre o Sol e a Terra?

3.    Envolvendo a carne no papel alum?nio e colocando-a num forno quente, o papel impede que a carne fique tostada por fora sem assar por dentro?

4.    Como o papel alum?nio impede que isto ocorra?

5.    Uma manta t?rmica com paredes espelhadas ou de alum?nio, colocada debaixo das telhas, impede que o calor do Sol chegue ao interior da casa por radia??o?

6.    Roupas pretas absorvem mais calor que roupas brancas?

7.    Porque o radiador da geladeira ? pintado de preto, se a sua fun??o ? emitir o calor para o meio?

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C.   Roupas pretas absorvem mais calor que roupas brancas?

Prepare a turma para a exibi??o de um v?deo. Nele ser? abordado, de forma criativa e simples, como ? a absor??o de calor por superf?cies branca e preta. 
Para apresentar o filme "F?sica - Propaga??o de calor", baixe do site a seguir:

http://www.youtube.com/watch?v=cqByAtr3HMk&feature=related

Neste v?deo, a diferen?a de temperatura ? registrada por dois term?metros colocados dentro de duas latas, uma lata pintada de preto e outra pintada de branco.

Apresente o v?deo "F?sica - Propaga??o de calor" , aos alunos.
Ap?s a exibi??o desta experi?ncia, proponha a discuss?o sobre a diferen?a de absor??o de calor entre as latas, baseada nas 3 quest?es a seguir. 

Pe?a aos grupos de alunos para responderem as seguintes quest?es:

1.       Qual das latas se aquece mais rapidamente?

2.       Qual lata absorve mais calor?

3.       Qual cor ? melhor absorvedor de calor?

Ap?s a discuss?o em grupo das quest?es anteriores, pe?a aos grupos que nomeiem um dos componentes para apresentar as respostas aos demais colegas da sala, justificando-as.

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D.   Qual superf?cie emite mais calor: a branca ou a preta? Experimento pr?tico, ?Corpo negro?. 

Nesta etapa, o professor deve exibir o experimento pr?tico, "Corpo Negro",  de acordo com os passos dados pelo banco de objetos educacionais do portal do professor que pode ser no link a seguir:

Corpo negro 

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No item C, ficou evidente que o corpo negro absorve mais rapidamente o calor que o branco, agora com os resultados das tabelas 1 e 2 do experimento ?corpo negro?, iremos completar o racioc?nio sobre quem ? o melhor emissor de calor.

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D 1. As tabelas a seguir, representam o resultado da temperatura dos term?metros em duas situa??es. Na tabela 1, quando se liga o term?metro e observa o aquecimento das duas latas, a branca e a preta. Na tabela 2, ap?s o aquecimento a l?mpada ? desligada e observa-se como se d? a queda na temperatura de ambas.

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Tabela 1

 L?mpada Ligada

Temperatura	T0	T1	T2	T3	T4	T5	T6	T7	T8
Lata Branca	19?	21?	21?	21?	21?	21?	21?	-	-
Lata Preta	19?	22?	24?	25?	25?	26?	26?	-	-

Tabela 2

L?mpada Desligada

Temperatura	T0	T1	T2	T3	T4	T5	T6	T7	T8
Lata Branca	21?	21?	20?	19?	19?	19?	19?	-	-
Lata Preta	26?	25?	24?	23?	22	21	20.5	20	19.5

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D 2. Pe?a aos alunos, para observarem os resultados apresentados nas tabelas 1 e 2 acima e responderem, em grupo, as quest?es a seguir:

Quest?es relacionadas ao resultado observado nas tabelas 1 e 2, deste experimento:

1. Qual delas se aquece mais rapidamente?
2. A que aquece mais depressa ? a que esfria mais depressa?
3. Qual delas reflete mais luz?
4. Qual delas irradia mais luz?
5. Qual delas transforma mais luz em calor?
6. O que voc? acha que ocorre com a luz que incide na lata preta?
7. O que voc? acha que acontece com a grande parte da energia que a Terra recebe do Sol em forma de luz vis?vel?

  

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D 3. Ap?s a discuss?o das quest?es anteriores em grupo, pe?a aos grupos que nomeiem um dos componentes para apresentar a resposta aos demais colegas da sala. Agora pe?a ao aluno para dar um palpite sobre o porqu? do radiador da geladeira, que fica na parte traseira, ser pintado de preto, mesmo sendo sua fun??o de perder calor para o ambiente.

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E.    Ondas de Radia??o - A influ?ncia da temperatura com a radia??o.

Assim como o Sol nos envia a radia??o, uma simples vela ou o filamento de uma l?mpada tamb?m emite radia??o, como est? ilustrado na figura abaixo. A temperatura influencia diretamente no comprimento da radia??o m?xima emitida. A medida que a temperatura do  filamento de uma l?mpada incandescente se torna mais quente, a sua cor vai mudando de vermelha, amarela at? ficar esbranqui?ada. N?o somente corpos aquecidos emitem radia??o, mas todos os corpos emitem energia radiante continuamente. At? os nossos corpos emitem radia??o infravermelha, por isso somos capazes de acionar os sensores de presen?a, pois esta radia??o, embora invis?vel aos humanos, sensibilizam estes sensores.

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 Figura 3 . Filamento de uma l?mpada incandescente, emite radia??o infravermelha e radia??o vis?vel, devido a temperatura do filamento de tungst?nio, no interior da l?mpada, atingir valores pr?ximo de 3000K.
Imagem de: http://criatividade.files.wordpress.com/2007/02/lampada.jpg

A tabela, a seguir,  mostra diversas fontes de luz, com as respectivas temperaturas correlatas.

Tabela 3

Fonte: www.rafaelfrota.com

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E 1. Agora apresente o recurso a seguir ?Radia??o de corpo negro?do http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=11581 :

Radia??o de corpo negro Corpo negro

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O recurso, "Radia??o de corpo negro", permite visualizar o espectro de emiss?o de luz de um corpo aquecido,  em diferentes temperaturas. Ele possibilita a verifica??o do comprimento de onda em que o corpo emite mais radia??o, na temperatura em que est?. 

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E 2. Pe?a aos alunos, para simularem, usando este recurso, em temperaturas diversas e observarem o aspecto do espectro de emiss?o.

Na simula??o pode ser observado o espectro de radia??o emitida por cada corpo aquecido. 

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E 3. Em grupo, os alunos devem relatar o que observaram com este simulador sobre a cor vis?vel para algumas temperaturas e discutir a quest?es seguintes:

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1. Quais foram as temperaturas que a luz era totalmente invis?vel, ou seja, seu m?ximo est? situado fora do espectro vis?vel?

2. Quando o corpo est? a uma temperatura de 3800 K, qual o cor da regi?o vis?vel que ele emite mais intensamente?

3. Quando o corpo est? a uma temperatura de 5400 K, qual o cor da regi?o vis?vel que ele emite mais intensamente?

4. Quando o corpo est? a uma temperatura de 5900 K, qual o cor da regi?o vis?vel que ele emite mais intensamente?

5. Que mudan?a se observa, a medida que se varia a temperatura do emissor?

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E 4. Ap?s a discuss?o das quest?es anteriores em grupo, pe?a aos grupos que nomeiem um dos componentes para apresentar a resposta aos demais colegas da sala. Nesta etapa, o aluno j? sabe que a radia??o pode ser emitida por qualquer corpo que esteja acima de zero Kelvin, diferenciando o comprimento de onda da radia??o m?xima emitida para cada temperatura. Como pode ser representado na figura 4, a seguir.

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Figura 4. Espectro de emiss?o de radia??o de corpo negro, para diferentes temperaturas, em Kelvin. Observe que ? medida que a temperatura aumenta, mais o comprimento de onda da radia??o m?xima emitida se desloca para o azul. Imagem obtida de: http://www.fisica.uel.br/atomol/planck.gif

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F.    Entender a radia??o permite aplica??es:

 F 1. Nesta parte, pe?a aos alunos para citarem algumas aplica??es do entendimento de radia??es em nosso cotidiano.

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Pe?a que, em grupo, retirem ilustra??es  da internet e montem uma apresenta??o em forma de slides com fotos para exibirem numa pr?xima aula.

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 F 2. A seguir, algumas aplica??es que podem ser apresentadas pelo professor:

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Os vidros, que cobrem as estufas ou os coletores solares, ret?m grande parte do calor reemitido pela superf?cie aquecida, por est? radia??o reemitida terem terem comprimentos de onda maiores e n?o atravessarem o vidro. Isto faz com que o interior da estuda fique mais quente, o que ? denominado de efeito estufa, figura 5. O mesmo ocorre na atmosfera, s? que na atmosfera quem faz o papel do vidro s?o os gases que tornam a atmosfera mais densa , como o CO₂. 

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Figura 5. Os vidros que cobrem as estufas ret?m grande parte da radia??o reemitida pela superf?cie aquecida, pois a radia??o reemitida tem comprimentos de onda maiores e n?o atravessam o vidro.
Imagem de: http://www.isolan.com.br/irradiacao1.jpg

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O processo de radia??o do calor ? hoje em dia muito utilizado em aquecedor solar,  de ambientes e no forno microondas. Neste a radia??o possui uma frequ?ncia bem definida, que s? faz vibrar as mol?culas de ?gua dos alimentos.

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Tamb?m a radia??o infravermelha ? utilizada no tratamento fisioter?pico, como em aparelhos como o da figura abaixo, que s?o colocados pr?ximo ? les?o.

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Figura 6. Luz infravermelha utilizada em tratamento de les?es do corpo. Imagem obtida em: http://www.if.ufrgs.br/cref/leila/infrav.jpg

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Durante a apresenta??o dos slides confeccionado por cada grupo,  o apresentador do grupo deve deixar claro onde est? a troca de calor por radia??o de cada imagem.  

Nome	Tipo
Radia??o de corpo negro	Anima??o/simula??o
Corpo negro	Experimento pr?tico

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Influ?ncia da cor na absor??o ou emiss?o de calor radiante

aula do portal que pode ser acessada em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=33063

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Corpo Negro: A luz cont?m Energia? 

outra abordagem, que foi apresentada no portal do professor em : http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=22090

Ao estudar esta aula o aluno dever? ser capaz de explicar:

• Como  a energia do Sol chega at? a Terra. 
• Porque o papel alum?nio impede a entrada de radia??o. 
• Dar exemplos de aplica??es do fen?meno de troca de calor por radia??o.