* Conhecimentos básicos de Calor (temperatura e energia térmica).

As estratégias utilizadas serão:

• Aula interativa;

• Aula conceitual;

• Uso do Laboratório de Informática;

• 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.

Motivação:

Sugerimos que o professor, após pedir para que os alunos formem grupos de quatro a cinco integrantes, pergunte a eles qual a importância de s e combater o desmatamento das nossas florestas, principalmente as queimadas (Fig. 1).

Figura 1 – Queimada.

 Imagem disponível em: http://www.brasilescola.com/upload/e/desmatamento%20e%20poluicao%20do%20ar.jpg. Acesso em: 05 Jun. 2009

Além de ouvir as opiniões dos alunos sobre as queimadas das florestas, pergunte também como eles imaginam que os balões (Fig. 2) fazem para conseguirem subir.

Figura 2 - Balões.

Imagem disponível em: http://portal180.uol .com.br/blog/wp-content/uploads/2006/11/baloes.jpg. Acesso em: 01 jul. 2009.

Após ouvir as respostas dos alunos, o professor deverá apresentar duas reportagens ("70% da população culpa madereiros e fazendeiros por desmatamento da Amazônia" e "Desmate faz nuvem "seca" proliferar na Amazônia"), conforme o link segue abaixo, e cujo propósito é de mostrar o desmatamento das florestas brasileiras e o perigo dos desmatamentos.

http://www1.folha.uol.com.br/folha/brasil/ult96u576563.shtml

http://www1.folha.uol.com.br/folha/ambiente/ult10007u505751.shtml

Sugeri mos que o professor, após a leitura e discussão das reportagens pelos grupos, promova uma discussão entre todos os alunos da sala, favorecendo que eles concluam que o desmatamento é muito ruim para a vida selvagem e para o homem, pois ela faz com que o clima fique mais seco e prejudicial para a vida humana e animal.

Pergunte aos alunos se eles sabem o porquê do ar ficar mais seco quando ocorrem queimadas e qual a relação disto com a Física. Após ouvir as opiniões dos alunos, o professor deverá dizer que estas respostas poderão ser dadas durante o decorrer destas aulas.

Atividade 1

Foi visto anteriormente a importância de se combater às queimadas. Nesta atividade, será abordado o conceito físico que está diretamente relacionado com as queimadas.

Assim, sugerimos que o professor fale para os alunos que eles desenvolverão um experimento no qual eles poderão responder a pergunta feita anteriormente (do porque o ar ficar mais seco quando ocorre uma queimada).

Neste momento, o professor deverá apresentar o recurso (que se trata de uma experiência) postado abaixo.

Recurso:

Propagação de calor por convecção - 1

Link do Recurso no site do Portal do Professor:

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/13109/propagacaodecalorporconveccao.pdf

Este experimento (Fig. 3) consiste em demonstrar a transmissão de calor por convecção (um tipo de troca de calor).

Figura 3 – Representação da experiência.

Neste experimento poderá ser visto que ocorre convecção em um líquido dentro de um copo quando ele é aquecido.

Colocaremos um pouco de leite no fundo de um copo d'água e aqueceremos este copo com uma vela. Como o leite se encontra no fundo do copo ele irá aquecer primeiro por estar mais próximo da chama da vela.

Quando aquecemos o leite ele fica mais leve que uma mesma quantidade de água não aquecida que está acima dele. Fazendo com que a parte aquecida suba e a parte não aquecida desça.

Observamos que a lista de materiais necessários para a realização destas experiências encontra-se na Tabela 1 abaixo.

Tabela 1 – Lista de Materiais

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

• Encham um copo com água e coloquem o leite no outro recipiente (Fig. 4).

Figura 4 – Copos com água e leite.

• Coloquem o canudo dentro do recipiente e puxem o leite com a boca de acordo com o passo 1 da figura 5.
• Rapidamente soltem o canudinho da boca e o tapem com o dedo de acordo com o passo 2 da figura 5.
• Retirem o canudo de dentro do copo tampando a sua ponta com o dedo (ver passo 3 da figura 5).
• Coloquem o canudo com a ponta tapada dentro do copo cheio de água, soltem sua ponta e retirem lentamente o canudo de dentro do copo. Ver os passos 3 e 4 da figura 5.

Figura 5 – Demonstração de como colocar o leite no copo com água.

• Acendam a vela e a fixe em algum lugar.
• Segurem o copo que está com água e leite e aproximem o fundo do copo da chama da vela.

• Aguardem alguns instantes, enquanto o fundo do copo se aquece e veja o resultado.

Ao término do experimento faça o seguinte questionamento aos alunos:

·        O que aconteceu com o leite que estava no fundo do copo?

·        Este acontecimento com o leite pode ser visto quando a água entra em ebulição numa panela?

·        Este fenômeno acontece com o ar?

Explique aos alunos que este tipo de transmissão de calor ocorre somente em fluídos (gases e líquidos) e questione-os, novamente, sobre o porquê o clima ficar mais quente em lugares onde a florestas foi desmatada.

Após ouvir as respostas dos alunos, os ajude a compreender que por causa do desmatamento, o ar é aquecido mais rápido e sobe para a atmosfera, fazendo com que o clima fique mais quente e seco, pois não há mais árvores para absorver este calor do sol. Relacionando a mesma ideia com os balões, podemos visualizar que quando o baloeiro aquece o ar que está dentro do balão este fica menos denso que o ar de fora e ocasionando assim uma força para que o balão suba.

Atividade 2

A transmissão de calor por convecção está muito presente no nosso cotidiano, como vimos nos dois exemplos citados na motivação. Para verificar o aprendizado dos alunos e a visualização deste conceito no cotidiano deles, sugira que os alunos em grupos façam uma disputa entre eles. Peça para que cada grupo pesquise em livros e na internet o máximo de exemplo do nosso cotidiano em que é visível a troca de calor por convecção. O grupo que conseguir mais exemplos desta troca será o vencedor.

Fazendo esta atividade os alunos irão se divertir e aprender mais sobre a convecção, pois terão que verificar se em todos os exemplos existe mesmo a transmissão de calor por convecção.

SUGESTÃO

O professor poderá fazer os seguintes questionamentos aos alunos: “Um estudante observa que no laboratório da sua escola há dois termômetros (Fig. 6) que marcam temperaturas diferentes. Isso é possível? Eles não deveriam marcar a mesma temperatura?”.

Figura 6 – Termômetro.

Imagem disponível em: http://www.tribunamedicapress.pt/images/stories/termometro2.jpg. Acesso em: 05 jun. 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, como as correntes de ar vão das regiões mais frias para as mais quentes. Assim, se medirmos a temperatura do ar ao longo de uma corrente de convecção a partir da região de temperatura mais baixa, obteremos temperaturas crescentes. De acordo com a Lei Zero da Termodinâmica, todo o ambiente tende a atingir uma única temperatura no equilíbrio térmico, mas este só é possível em ambientes fechados e termicamente isolados ⁽¹⁾.

Referências Bibliográficas

(1) – Gaspar, Alberto. Física 1º Edição. p. 367, 2008.

Teoria e experimentos: