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Conceitos de calor e de temperatura

 

13/09/2011

Autor e Coautor(es)
José Ângelo de Faria
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VICOSA - MG COL DE APLICACAO DA UFV - COLUNI

Daniel Rodrigues Ventura, José Higino Dias Filho, Edson Luís Nunes.

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Física Calor, ambiente e usos de energia
Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo Ciências Naturais Visões de mundo
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula
  •   Analisar a diferença entre calor e temperatura.
  •   Interpretar o conceito de calor em física.
  •   Interpretar o conceito de Temperatura em física
Duração das atividades
50 minutos ( uma aula)
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

          Conceitos básicos de massa e energia.

Estratégias e recursos da aula

          Sugerimos inicialmente que o professor apresente aos alunos um texto, contendo um trecho, extraído da seguinte notícia publicada na internet, pelo noticiário “Reuters Brasil”, em 22/07/2011. O professor poderá projetar numa tela a notícia completa, ou apenas o texto descrito abaixo, parte da notícia, que exprime os termos relativos ao assunto da aula. Este texto também poderá ser reproduzido, imprimindo numa folha e distribuindo aos alunos para fazerem leitura silenciosa e individualmente.

 

Onda de calor recorde sufoca a Costa Leste dos EUA

Sexta-feira, 22 de julho de 2011 20:13 BRT

http://br.reuters.com/article/topNews/idBRSPE76L0OP20110722

 

          BOSTON, EUA (Reuters) - Os moradores da Costa Leste dos Estados Unidos buscaram refúgio na sexta-feira das altas temperaturas em praias, piscinas e centros comerciais com ar-condicionado, enquanto o calor passou da casa dos 40 graus Celsius na região.

          A temperatura em Newark, Nova Jersey, alcançou 42,2 graus Celsius, superando o recorde histórico de 40,5 Celsius registrado em 2001, segundo o instituto AccuWeather.

         "Esta é verdadeiramente uma onda de calor espetacular, especialmente considerando seu tamanho e o calor que tem feito em várias regiões do Meio-Oeste e agora na Costa Leste", disse o meteorologista Mike Pigott, da AccuWeather.com.

 

Atividade I.

          Após a leitura, divida a turma em grupos de no máximo 4 alunos para discutirem e depois responder por escrito em seus cadernos ou numa folha a seguinte pergunta: Há alguma diferença entre as grandezas calor e temperatura, ou calor e temperatura são sinônimos?

         Após discussões e analisando os argumentos de alguns alunos, verifique se eles já são capazes de diferenciar essas duas grandezas, provavelmente a maioria terá dúvida. Então, explique que são grandezas diferentes e forneça os conceitos físicos de cada uma.

 

          Temperatura e calor são dois conceitos bastante diferentes e que muitas pessoas acreditam ser a mesma coisa. No entanto, o entendimento desses dois conceitos se faz necessário para o estudo da termologia. A termologia é um ramo da física que estuda as relações de troca de calor ou qualquer manifestação de energia capaz de produzir variação de temperatura ou alteração do estado físico dos corpos, quando esses recebem ou cede calor.


          Temperatura é a grandeza física associada ao estado de movimento ou à agitação das partículas constituintes de um corpo ou sistema de corpos. A temperatura está associada à sensação de quente ou frio que se percebe ao tocar um objeto. No entanto a sensação do tato não nos fornece precisão da temperatura. Para isso existem os termômetros, aparelhos que são graduados em uma escala para medir a temperatura dos corpos.


          Calor é definido como sendo energia que se transfere de um sistema, (conjunto de partículas), para outro sistema, unicamente devido a diferença de temperatura existente entre eles, fluindo naturalmente do sistema de maior temperatura para o de menor temperatura. Sendo energia, a unidade de calor no SI é o Joule, abreviatura J, mas é muito usada a caloria, abreviatura cal. 1 cal = 4,186 J.

 

Atividade II.

          Para que o aluno memorize bem a diferença entre calor e temperatura, o professor poderá acessar:

 

 

 

 

 

        

          Poderá organizar o material previamente, dividir a turma em equipes com o máximo de 4 alunos e orientar os grupos para realizarem o procedimento do experimento proposto. Para cada grupo de 4 alunos será preciso 4 latinhas iguais de refrigerante e duas velas. Recorte as latinhas com uma tesoura com cuidado para não deixar partes cortantes para fora, siga corretamente às instruções do link acima.

          O professor deverá acompanhar o procedimento de cada grupo, auxiliá-los quando necessário, sempre orientando para que cada componente do grupo experimente a sensação térmica da água, comparando qual recipiente apresenta está mais quente.

           Ao término da experiência pergunte para a turma:

          Qual a causa que provocou o aquecimento da água em cada latinha?

Certamente responderão que é o calor produzido pela chama da vela ou lamparina.

          Esse valor é o mesmo em cada latinha?

Também aqui fica claro que o valor é o mesmo, uma vez que as chamas da vela ou das lamparinas aparentemente deverão ser iguais.

          Após iniciar o aquecimento nas duas latinhas, qual delas apresentou maior aumento da temperatura?

Deverão observar que foi a latinha com menor quantidade de água.

          Desse experimento você pode concluir que quanto maior a temperatura de um sistema maior a quantidade de calor que ele possui? Por quê?

Certamente terão percebido, pelos resultados, que a quantidade de calor é uma propriedade que não dependente apenas da temperatura.

 

          A fim de expressar em números o procedimento acima, se o professor dispuser de material e achar interessante, ele poderá montar um experimento equivalente ao proposto acima, substituindo as lamparinas por lâmpadas incandescentes de mesma potência elétrica e usando dois termômetros semelhantes para medir a temperatura da água, conforme ilustra a Figura 01. Os recipientes com água inicialmente à temperatura ambiente deverão ser transparentes para facilitar o acompanhamento das leituras nos termômetros.

Aula13.Fig.01

Atividade III.

           Para reforçar ainda mais a diferença entre os conceitos de temperatura e calor, poderá utilizar também outro experimento que é uma seqüência do anterior, com título e endereço a seguir:

 

 

 

 

          Poderá organizar o material previamente, dividir a turma em equipes com o máximo de 4 alunos e orientar os grupos para realizarem o procedimento do experimento proposto. Para cada grupo de 4 alunos será preciso de 4 latinhas iguais de refrigerante e duas velas. Recorte as latinhas com uma tesoura com cuidado para não deixar partes cortantes para fora, siga corretamente às instruções do link acima.

          O professor deverá acompanhar o procedimento de cada grupo, auxiliá-los quando necessário, sempre orientando para que cada componente do grupo experimente a sensação térmica da água, comparando qual recipiente apresenta está mais quente.         

          Com os grupos já divididos forneça o material necessário para que executem o novo experimento. O professor não deve esquecer de sempre verificar se algum grupo necessita de orientação para prosseguir na execução e observação do experimento.

          Ao final desse procedimento experimental, pergunte também para a turma:

          Qual a causa que provocou o resfriamento da água em cada latinha?

Certamente responderão que é o calor que a água forneceu ao gelo.

          Esse valor é o mesmo em cada latinha?

Deverão dizer que sim, pois os blocos de gelo são iguais em tamanho e número.

          Após derreter todo o gelo qual das duas latinhas apresentou estar mais fria?

Deverão observar que a latinha com menor quantidade de água esfriou mais que a outra.

          Desse experimento você pode concluir que um litro de água e meio litro de água, ambos à mesma temperatura fornece mesma quantidade de calor? Por quê?

Aqui também vai perceber que menor quantidade de água sofre maior variação da temperatura para fornecer mesma quantidade de calor, que é a quantidade de calor para derreter todo gelo.

          Se o professor achar relevante, poderá montar um experimento equivalente, usando dois termômetros semelhantes para medir a temperatura da água, conforme ilustra a Figura 02. Mais uma vez os recipientes transparentes, copos de vidro, por exemplo, facilitam o acompanhamento das leituras nos termômetros.

Aula13.Fig.02

          Ao final da aula, ainda havendo tempo, o professor poderá organizar a turma em quatro grupos, A, B, C e D. Peça que cada grupo faça três frases afirmativas sobre calor e/ou temperatura que pode ser verdadeira ou falsa. Se for preciso dê alguma ajuda para consigam formar todas as frases. Seguem algumas frases como sugestões:

I. Sobre o conceito de calor pode-se afirmar que entre dois corpos, o corpo de maior massa sempre terá maior quantidade de calor.

II. Sobre o conceito de calor pode-se afirmar que entre dois corpos, o corpo de maior temperatura sempre terá maior quantidade de calor.

III. Sobre o ponto de vista físico, calor e temperatura elevada são sinônimos.

IV. O calor é uma forma de energia que, naturalmente passa de um corpo de temperatura mais elevada para outro de temperatura menor.

V. O calor é uma grandeza física associada à alta temperatura.

VI. O frio é uma propriedade física que significa ausência de calor.

VII. Temperatura é uma grandeza física associada à sensação de quente e frio.

VIII. Temperatura é uma grandeza física associada ao estado de agitação das partículas de um corpo.

IX. Calor e temperatura são a mesma coisa dentro dos conceitos da Física.

X. É impossível transportar calor de um sistema de temperatura menor para outro de maior temperatura.

          Depois, um aluno representando seu grupo deverá ler a frase elaborada, repassando para outro grupo que fará uma crítica à afirmativa para concluir se a frase é verdadeira ou falsa. Enquanto isso os outros dois grupos permanecem apenas assistindo.

          Faça a mediação dessa apresentação, discutindo e corrigindo se necessário, de modo que o primeiro grupo forneça a afirmação e o segundo grupo faça a crítica à afirmação, obedecendo a seguinte ordem:

  1. Grupo A faz a frase e o grupo B faz a crítica.
  2. Grupo B faz a frase e o grupo A faz a crítica.
  3. Grupo C faz a frase e o grupo D faz a crítica.
  4. Grupo D faz a frase e o grupo C faz a crítica.
  5. Grupo A faz a frase e o grupo C faz a crítica.
  6. Grupo C faz a frase e o grupo A faz a crítica.
  7. Grupo B faz a frase e o grupo D faz a crítica.
  8. Grupo D faz a frase e o grupo B faz a crítica.
  9. Grupo A faz a frase e o grupo D faz a crítica.
  10. Grupo D faz a frase e o grupo A faz a crítica.
  11. Grupo B faz a frase e o grupo C faz a crítica.
  12. Grupo C faz a frase e o grupo B faz a crítica.
Recursos Educacionais
Nome Tipo
Recursos Complementares

           Sugerimos que o professor assista ao vídeo abaixo e se tiver oportunidade repasse-o aos alunos.

Filme: Calor e temperatura

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=15019

Avaliação

          Peça aos alunos que faça uma crítica às seguintes afirmações, por escrito em seus cadernos, depois discuta com eles cada frase:

  • O calor é um fluido que passa de um ponto mais quente para um mais frio.
  • Calor é a medida de quente e frio.
  • Quanto maior a temperatura maior a quantidade de calor e quanto menor a temperatura menor a quantidade de calor.
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