- 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.

- 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.