Portal do Governo Brasileiro
Início do Conteúdo
VISUALIZAR AULA
 


O que esquenta primeiro: A água ou o plástico?

 

25/04/2011

Autor e Coautor(es)
ANDREA MARQUES LEAO DOESCHER
imagem do usuário

PRESIDENTE PRUDENTE - SP UNOESTE COLEGIO ENSINO MEDIO E PROFISSIONAL

Erwin Doescher, Bruno Pagliarani Mattiazzo e Juliana Gense

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Física Calor, ambiente e usos de energia
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula

Nesta aula o aluno poderá compreender o que cada material tem uma determinada capacidade de absorção de calor, ou seja, sua capacidade calorífica. Além disso, esta aula pode contribuir para aprimorar a capacidade crítica, analítica e argumentativa dos alunos relacionadas às temáticas da Termologia.

Duração das atividades
Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

* Temperatura.

Estratégias e recursos da aula

As estratégias utilizadas serão:
• Aula interativa;
• Aula conceitual;
• Desenvolvimento de um experimento. Observamos que o professor deverá solicitar previamente aos alunos os materiais (como segue na Tabela 1 abaixo) necessários para a realização do experimento nestas aulas.

Tabela 1 – Lista de Materiais

 

Materiais Comentários
Três copos de plástico. De no máximo 300 ml cada.
Fósforos Para acender as velas.
Vela de cera.  
Terra comum O suficiente para preencher três quartos do copo plástico.
Água a temperatura ambiente O suficiente para preencher três quartos do copo plástico.

Motivação:

Sugerimos que o professor, após pedir para que os alunos formem grupos de quatro a cinco integrantes, pergunte para eles porque ao se verificar se o ferro de passar roupa (Fig. 1) está quente através do lamber o dedo e tocar ligeiramente o ferro com ele, não se queima o dedo ao fazer isso.

Figura 1 – Ferro de passar.
Imagem disponível em: http://image.shopping.uol.com.br/300x300/product/00/00/36/61/366189.jpg. Acesso em: 31 Out 2009

Ouça a opinião dos alunos e, logo em seguida, questione-os sobre por que temos materiais que se aquecem mais rápido do que os outros. Como, por exemplo, uma barra de ferro e um pedaço de madeira.

Neste momento, o deverá instigar a curiosidade dos alunos com a seguinte questão, se o chuveiro elétrico consegue esquentar a água a temperaturas relativamente altas, por que o chuveiro que é de plástico (geralmente) não derrete.
Após ouvir as opiniões dos alunos o professor deverá dizer que estas questões poderão ser respondidas no decorrer destas aulas.

Atividade 1

Na motivação foi discutido e questionado exemplos de equipamentos e situações do cotidiano dos alunos acerca da Termologia. Agora, o professor deverá apresentar o recurso (que se trata de uma experiência), como postado abaixo.

Recurso: O plástico que não queima
Link do Recurso no site Mundo Físico:
http://www.mundofisico.joinville.udesc.br/index.php?idSecao=112&idSubSecao=&idTexto=233

Este experimento (Fig. 2) consiste em demonstrar que a água absorve o calor mais rapidamente que o plástico.

Figura 2 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://www.mundofisico.joinville.udesc.br/imagem.php?idImagem=633. Acesso em: 29 Set. 2009

Em relação à montagem do experimento, o professor deverá dar as seguintes instruções aos alunos:

• Encham três quartos do volume total de um dos copos de plástico com água (Fig. 3).

Figura 3 – Copo com água.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/994b8673e2d9a69a629ab8fec857f5a6.jpg. Acesso em 01 Nov. 2009

• Encham três quartos do volume total de um dos copos de plástico com terra (o copo restante deve permanecer vazio).

• Acendam a vela de cera (Fig. 4) com a ajuda de um fósforo.

Figura 4 – Vela acesa.
Imagem disponível em: http://curiofisica.com.br/wp-content/uploads/2009/02/vela-150x150.jpg. Acesso em: 01 Nov. 2009

• Peguem o copo de plástico vazio e coloque este em cima da chama da vela (Fig. 5). Quando o copo começar a arder (estiver muito quente) este deverá ser retirado da chama.

Figura 5 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://www.mundofisico.joinville.udesc.br/imagem.php?idImagem=633. Acesso em: 29 Set. 2009

• Peguem o copo de plástico com água e coloquem este em cima da chama da vela (Fig. 5). Poderá, neste momento, ser verificado que o copo não arde devido ao fato deste conter água no seu interior.

• Em seguida, peguem o copo de plástico com terra e coloquem este em cima da chama da vela (Fig. 5). Poderá ser verificado que o copo começa a arder pouco tempo depois.

Questione os alunos o por que do plástico demorar mais tempo para esquentar com a água dentro dele do que com a terra. Ajude-os a compreender que o aquecimento do copo de plástico quando em contato com a chama da vela, depende das propriedades do plástico de que é constituído o copo e do material que está no seu interior.

Na experiência é mantida constante a propriedade da película de plástico relativa à transferência de calor através desta. Entretanto, o mesmo não se pode referir em relação ao conteúdo no interior do copo. Quando no interior do copo está ar, este não permite uma dissipação adequada do calor libertado pela chama da vela, visto que o ar apresenta a propriedade de oferecer uma elevada resistência à transferência de calor. Sendo assim, quando o copo de plástico contém somente ar, a temperatura no exterior do copo atinge a de inflamação do plástico começando este a arder. O mesmo se passa para a terra porque está também não possibilita a dissipação adequada do calor.

Diferentemente, o copo de plástico não arde quando contém água no seu interior porque a água tem uma capacidade calorífica elevada que permite uma absorção do calor transmitido ao copo pela chama da vela. Isto é, a água permite que a temperatura no exterior do copo seja sempre inferior à de inflamação do plástico porque utiliza o calor libertado pela chama para aumentar lentamente a sua temperatura (elevada capacidade calorífica).

Finalizando as aulas:

Neste momento, retome a pergunta inicial (do ferro de passar) e favoreça com que os alunos concluam que ao aproximar do ferro quente o dedo coberto de saliva, a camada desta que faz contato com o ferro se evapora, dando origem a uma camada gasosa má condutora de calor. Essa camada gasosa protege o dedo da queimadura que poderia ser causada pelo ferro em um contato direto (1).

SUGESTÃO

1) Sugerimos que o professor apresente o seguinte vídeo (Fig. 6) aos alunos:
http://br.youtube.com/watch?v=_uCp0NOts34

Figura 6 – Imagem do vídeo “Mago da Física - Condutividade Térmica”

Este vídeo, de aproximadamente 4 minutos, apresenta duas experiências muito interessantes: a primeira demonstra que quando encostamos a chama de um fósforo numa bexiga com água ela não estoura, devido a água receber o calor mais rapidamente do que a bexiga o usa para estourar. A segunda experiência demonstra que quando aproximamos a chama de um fósforo num pedaço de papel envolvendo um cone de ferro este papel não pega fogo, pois o metal é um excelente condutor de calor, absorvendo assim o calor emitido pelo fósforo antes do papel pegar fogo.
O objetivo deste vídeo é mostrar que existem materiais que conseguem absorver ou emitir calor mais rápido que outros, demonstrando assim que existem sensações térmicas diferentes para cada material que estão numa mesma temperatura.

2) O professor poderá fazer o seguinte questionamento aos alunos: “A umidade do ar (Fig. 7) sempre agrava a sensação térmica, pois torna o calor e o frio mais difíceis de serem tolerados. Por quê?”.

Figura 7 – Neblina exemplo mais comum da umidade do ar.
Imagem disponível em: http://static.hsw.com.br/gif/umidade-do-ar-2.jpg. Acesso em: 01 Nov. 2009

É importante que o professor incentive a discussão entre os alunos a respeito desta pergunta, bem como medie esta, favorecendo a formação da construção do saber de que, a sensação térmica depende da quantidade de calor que o ar troca com o corpo através da pele. Como o ar não é uma substância, mas uma mistura deles, essa quantidade depende do calor específico das substâncias contidas no ar, entre elas a água. Assim, quanto maior a quantidade de água no ar (quanto maior a sua umidade), maior a quantidade de calor transferida ou retirada da pele para a mesma temperatura. Em relação à umidade do ar, esse efeito é relevante porque o calor especifico da água é muito maior que o das outras substâncias contidas no ar (2).

Referências Bibliográficas

(1) – Regina Pinto de Carvalho [org.] – Física do Dia a Dia, Ed. Autêntica/Gutenberg, Belo Horizonte (2003)
(2) – Gaspar, Alberto. Física 1º Edição. P. 356, 2008.

Recursos Complementares
Avaliação

Avalie a participação dos alunos nas discussões, na realização da experiência e peça para que cada grupo realize novamente a experiência em casa e entreguem o que foi observado, mas ao invés de utilizar um copo plástico eles deverão utilizar uma folha de sulfite. Oriente os alunos a dobrar a folha, formando um pequeno recipiente onde possa colocar água dentro e que esta não saia e coloque este recipiente com água sobre a chama de vela.

Opinião de quem acessou

Sem estrelas 0 classificações

  • Cinco estrelas 0/0 - 0%
  • Quatro estrelas 0/0 - 0%
  • Três estrelas 0/0 - 0%
  • Duas estrelas 0/0 - 0%
  • Uma estrela 0/0 - 0%

Denuncie opiniões ou materiais indevidos!

Sem classificação.
REPORTAR ERROS
Encontrou algum erro? Descreva-o aqui e contribua para que as informações do Portal estejam sempre corretas.
CONTATO
Deixe sua mensagem para o Portal. Dúvidas, críticas e sugestões são sempre bem-vindas.