* Conceituar o que é um Corpo Negro;

* Qual a sua importância para o estudo da Física; e

* Discutir: a luz contém Energia?

Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.

* Ondas;

* Termodinâmica.

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
Duas latas de alumínio.	Idênticas. De refrigerante.
Tinta preta e branca.	Tinta propicia para pintar as latas.
Dois termômetros.	Que comecem a marcar a temperatura a partir do zero (0) °C. Encontrado em lojas de utensílios hospitalar.
Uma lâmpada incandescente.	De 100 W com um interruptor.

Motivação: 

O professor deverá estimular a curiosidade dos alunos sobre o tema a ser estudado (Radiação Térmica), perguntando:   

"Por que quando aproximamos nossa mão da parte metálica do ferro de passar roupas, sentimos uma temperatura elevada quando ligado? E por que determinados materiais quando aquecidos emitem luz (exemplo: metal a alta temperatura)?"   

Figura 1 – Mão próxima de um ferro de passar roupas.

Imagem disponível em: http://www.moderna.com.br/moderna/didaticos/em/fisica/fundamentos/temas/radiacao_corpo_negro.pdf. Acesso em: 22 Jul. 2010.            

Após ouvir as opiniões dos alunos, questione-os sobre a emissão de ondas eletromagnéticas, pois uma das formas de transmissão de calor é a radiação. Em seguida, informe aos alunos que no decorrer destas aulas eles poderão responder estas questões.   

Atividade 1  

Dando prosseguimento a aula, o professor deverá reunir os alunos na sala de vídeo e exibir o recurso, postado abaixo, que trata de um vídeo “Introdução à Física Quântica”, com duração de 9 minutos e 53 segundos.   

Recursos: Introdução à Física Quântica (1) (Fig. 2)

Link do Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=wFO46RTjeXg Acesso em: 22 Jul. 2010         

Figura 2 – Imagem do vídeo “Introdução à Física Quântica”.

Imagem do vídeo “Introdução à Física Quântica (1)”     

Sugestão: o professor poderá gravar o vídeo em DVD e apresentar este para os alunos na Sala de Vídeo da escola, de forma que todos possam assisti-lo ao mesmo tempo.         

Após a apresentação do vídeo promova uma discussão sobre o conteúdo deste, entre todos os alunos da sala. Abaixo sugerimos um roteiro para nortear este momento.     

Roteiro de discussão:

• O que vocês entenderam do conteúdo trabalhado no vídeo?
• Qual o tema abordado no vídeo? Explique-o em algumas palavras.
• Quais conceitos Físicos estão relacionados ao estudo da Física Quântica?   

Favoreça com que os alunos compreendam que no vídeo é apresentado o estudo inicial da Física Quântica, onde é possível aprender a emissão e absorção de radiação térmica.   

Essa explicação inicial sobre a Física Quântica, apresentada no vídeo, será fundamental para a compreensão do estudo dos Corpos Negros, pois esses corpos absorvem mais radiação eletromagnética do que outros tipos de corpos.

Atividade 2 

Neste momento, o professor deverá realizar uma atividade experimental que aborda a verificação do atrito em algumas situações. Sugerimos que o professor oriente os alunos a se dividirem em grupos de três (3) integrantes para a realização desta atividade.   

Recurso:

Corpo negro   

Este experimento visa demonstrar que a luz contém energia - chamada de energia eletromagnética (EM) - e que esta pode ser emitida ou absorvida pela matéria.   

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

• Uma lata deverá ser pintada de branco, e a outra de preto (Fig. 3).     

Figura 3 – Latinhas pintadas.

Imagem: do autor.  

• Coloquem dentro de cada uma, um termômetro (Fig. 4). Eles deverão ficar em posições iguais em cada lata.     

Figura 4 – Latinha com o termômetro.

Imagem: do autor.   

• Quando os termômetros marcarem a mesma temperatura, coloquem ambas as latas próximas de uma lâmpada (em torno de dez centímetros de distância) de 100 watts ligada. Verifiquem antes se as posições das latas e dos termômetros estão simétricas em relação à lâmpada (Fig. 5).     

Figura 5 – Experimento montado.

Imagem: do autor.  

• Tomem a cada minuto a temperatura das duas latas, até que não haja mais aumento de temperatura.
• Logo após, removam a lâmpada e anotem as temperaturas a cada minuto, novamente.   

Após o término do experimento, o professor deverá entregar as seguintes perguntas aos grupos, para que eles discutam e respondam inicialmente entre si, e depois compartilhem suas respostas com os demais alunos da sala

a) Qual das latinhas se aquece mais rapidamente?

b) A lata que aquece mais rápido é a que esfria mais depressa?

c) Qual das latas reflete mais luz?

d) Qual das latas irradia mais luz?

e) Qual das latas transforma mais luz em calor?

f) O que vocês acham que ocorre com a luz que incide na lata preta?

g) O que vocês acham que acontece com a grande parte da energia que a Terra recebe do Sol em forma de luz visível?   

O professor deverá discutir com os alunos as questões elencadas acima, bem como a questão proposta na motivação (do ferro de passar e do aquecido dos metais), e favorecer com que eles compreendam que todo corpo emite e absorve luz. Isso acontece porque todo corpo converte energia térmica (ou interna) em radiação eletromagnética (luz). A essa luz emitida chamamos de radiação térmica. Quanto maior a temperatura do corpo, maior a quantidade de luz por ele emitida. E quanto maior a quantidade de luz absorvida, para que o corpo mantenha constante sua temperatura, mais luz ele também terá que emitir. Se uma superfície é negra, por exemplo, isso significa que ela absorve mais luz do que uma superfície branca, tendendo a esquentar-se mais rapidamente. Ao se tornar mais quente, a superfície negra também tende a emitir mais luz.   

Portanto, um corpo com uma superfície negra pode ser chamada de Corpo Negro, e este, absorve mais radiação térmica do que qualquer outro corpo cuja superfície é de outra cor.

Atividade 3

Continuando a aula, nesta atividade serão trabalhados conceitos (radiação térmica) relacionados ao Corpo Negro e a Física Quântica.  

Neste momento, estando os alunos organizados na sala de informática, peça para que cada grupo faça pesquisas na Internet, e em livros de Física, sobre um dos itens sugeridos abaixo.

Temas a serem pesquisado:

• O que é a Física Quântica?
• Qual a importância do estudo a Física Quântica?
• O que são Corpos Negros?
• O que é Radiação Térmica?   

Para a realização da pesquisa, abaixo sugerimos alguns sites.

http://efisica.if.usp.br/moderna/mq/  

http://www.fisica.net/quantica/  

http://www.infoescola.com/fisica/quantica/  

http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1686u47.jhtm  

http://pt.wikipedia.org/wiki/Corpo_negro  

http://www.moderna.com.br/moderna/didaticos/em/fisica/fundamentos/temas/radiacao_corpo_negro.pdf  

http://www.infoescola.com/fisica/radiacao-do-corpo-negro/  

http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/cuantica/negro/radiacion/radiacion.htm    

Após a realização da pesquisa, o professor deverá pedir que os grupos façam, conjuntamente, um Jornal Mural (Fig. 6), que terá como tema "Física Quântica e os Corpos Negros". Para isto, os grupos deverão apresentar, oralmente, o resultado de suas pesquisas e, tendo sido esclarecidas as dúvidas que acaso existam, confeccionem, sob supervisão e acompanhamento do professor, o Jornal Mural.

Figura 6 – Jornal Mural.

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/5013/imagens/_layout.jpg. Acesso em: 05 Ago. 2010        

O Jornal Mural deverá, ao término, ficar exposto num dos corredores da escola. As informações a serem colocadas neste jornal deverão ser aquelas pesquisadas e discutidas no decorrer destas aulas, como, por exemplo: a explicação dos Corpos Negros e a sua relação com a Física Quântica. Ressaltamos que, estes murais deverão conter  figuras e textos explicativos sobre o tema proposto.

Observamos que para maiores detalhes de como se faz um Jornal Mural, acessem a aula "Escrevendo e lendo com o jornal mural" (http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=5013. Acesso em: 05 Ago. 2010)       

Sugestão:

Considerando que a história da Física é muito importante, pois nos mostra como grandes pensadores descobriram suas fórmulas, princípios e leis, e que ela (a história da Física) ainda é pouco conhecida por alunos, sugerimos alguns sites, que versam sobre Max Planck e a História de Física, para que os alunos façam pesquisas. Após a pesquisa, sugerimos que os alunos apresentem o que aprenderam sobre Arquimedes e a História da Física através de seminários.   

http://pt.wikipedia.org/wiki/Max_Planck    

http://ff8.sites.uol.com.br/  

http://www.algosobre.com.br/biografias/max-planck.html    

http://www.coladaweb.com/fisica/ondas/max-planck-e-o-quantum    

http://www.infoescola.com/biografias/max-planck/    

http://www.scribd.com/doc/11057792/Max-Planck-Uma-revolucao-na-fisica  

http://www.infopedia.pt/$max-planck      

É importante observarmos que Max Karl Ernst Ludwig Planck (Fig. 7) foi um grande físico, abrindo caminho para o que hoje conhecemos como Teoria Quântica. Os primeiros trabalhos de Planck foram sobre termodinâmica. Também publicou trabalhos sobre a entropia, termoeletricidade e na teoria das soluções diluídas ⁽¹⁾.   

Figura 7 – Max Planck.

Imagem disponível em: http://static.infoescola.com/wp-content/uploads/2010/03/max-Planck.jpg. Acesso em: 22 Jul. 2010    

Sugerimos ainda, que o professor estimule os alunos a pesquisar em outros grandes cientistas, principalmente aqueles emprestaram seus nomes para algum princípio, lei etc.   

Referências Bibliográficas 

1. InfoEscola. Max Planck. Disponível em: < http://www.infoescola.com/biografias/max-planck/ >. Acesso em: 22 Jul. 2010 

Nome	Tipo
Corpo negro	Experimento prático

Teoria e experimentos:

http://www.brasilescola.com/fisica/o-nascimento-mecanica-quantica.htm 

Avalie a participação dos alunos no desenvolvimento das atividades e peça para que os grupos pesquisem na internet e em livros dois (2) equipamentos que utilizam este conceito do “Corpo Negro” para seu funcionamento e expliquem um deles na próxima aula.