06/10/2011
Daniel Rodrigues Ventura e Edson Luís Nunes
Modalidad / Nivel de Enseñanza | Disciplina | Tema |
---|---|---|
Ensino Médio | Física | Calor, ambiente e usos de energia |
Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo | Ciências Naturais | Visões de mundo |
Temperatura, calor, pressão.
Sugerimos que o professor inicie a aula fazendo algumas exposições demonstrativas simples, mas que fornece uma informação adequada ao conteúdo que se pretende repassar aos alunos.
Atividade I
Material:
Procedimento:
Repita os procedimentos 5 e 6 várias vezes em diversos pontos da sala para que todos os alunos possam acompanhar e observar, sempre pedindo para notarem o que acontece com o balão no interior da seringa.
O professor deverá explicar aos alunos que o comportamento do balão corresponde ao comportamento do gás em seu interior; o uso do balão é para se tornar mais perceptivo aquilo que ocorre com o gás no interior da seringa, e que praticamente não houve variação temperatura no interior do balão.
Em seguida, pergunte para que respondam oralmente:
O que acontece com o volume do balão quando forçamos o êmbolo comprimindo o ar dentro da seringa?
E quando puxamos o êmbolo para fora, diminuindo a pressão no interior da seringa?
Então, que relação deve existir entre a pressão e o volume de um gás?
Atividade II
Depois faça a seguinte exposição:
Material:
Procedimento:
Faça esse procedimento na mesa da sala de aulas ou em uma posição que todos possam observar. Se necessário repita o procedimento algumas vezes para grupos menores, é importante que todos estejam atentos e observem o que está acontecendo.
Pergunte novamente para a turma responder oralmente.
Ao aquecer o ar dentro da garrafa o que aconteceu com seu volume?
A pressão externa aumentou ou diminuiu?
Então, sobre pressão constante como o volume de um gás se relaciona com sua temperatura?
Faça também a demonstração da prática experimental esquematizada na Figura 03.
Material:
Procedimento:
Argumente com os alunos que o volume do gás confinado na garrafa, praticamente não sofre alteração; a variação do volume na mangueira é desprezível, pois, ela deverá ser muito fina.
Depois pergunte sobre esta apresentação:
Como era a pressão do ar dentro da garrafa antes de aquecer a garrafa?
E depois que a garrafa foi aquecida?
Que relação deverá existir entre a pressão e a temperatura com volume constante?
Atividade III
Depois o professor poderá exibir aos alunos o seguinte filme disponível na internet com o seguinte título e endereço:
Gás ideal Equação de Clapeyron
http://www.youtube.com/watch?v=08-GKwQNpAc
Acesso em 05/09/2011.
Depois de comentar o filme, reforçar com os alunos a equação de Clapeyron e o que é um gás ideal.
Equação de Clapeyron: PV = nRT, em que: P é a pressão exercida obre o gás; V é o volume ocupado pelo gás; T é a temperatura Kelvin que se encontra o gás; n é o número de moles do gás e R é a constante universal dos gases.
Gás ideal:
É um gás hipotético, um modelo físico-matemático criado para explicar o comportamento macroscópico de um gás. Este modelo prevê que num gás ideal:
Para certos valores de pressão e temperatura, pressão mais baixa e temperaturas mais altas, as leis dos gases ideais se aplicam à maioria dos gases reais com grande aproximação, principalmente para os monoatômicos.
A partir daí peça aos alunos que através da equação de Clapeyron, mostre as relações das seguintes transformações de certa massa de um gás ideal:
Atividade IV
Se houver tempo disponível da aula, o professor poderá elaborar alguns exercícios para os alunos individualmente ou em grupos aplicarem o conteúdo trabalhado.
Exemplos:
1. Um balão de 200 litros contém gás hélio, à temperatura de 27°C e pressão de 2,0.105 Pa. Determine o número de moles contidos no balão considerando o comportamento do hélio como um gás ideal e massa atômica de 4 u.a., a constante universal dos gases é R = 8,31 J/mol.k.
2. Um motorista calibra os pneus de seu carro com pressão de 30 lib/(pol)2 de manhã, quando a temperatura era de 7oC. Após rodar no asfalto por algum tempo, a temperatura dos pneus atingira uma temperatura de 27oC. Desconsiderando a dilatação dos pneus, qual deverá ser a pressão no interior dos mesmos?
1. Aplicando a equação de Clapeyron:
· PV = nRT; 200 litros = 200.10-3 m3 = 0,200 m3 e 20oC = 300K
· 2.105.0,200 = n.8,31.300 (Unidades no SI)
· n = 16
2. Transformação isométrica:
· P1/T1 = P2/T2
· P1.T2 = P2.T1
· 30.300 = P2.280
· P2 = 32,14 libras/(pol)2
Para reforçar o conteúdo, ao final da aula ou em outro horário de suas aulas, o professor poderá fazer uma revisão utilizando uma animação sobre propriedades dos gases, acessando o link, a seguir, e apresentando essa animação para a turma. Mostre a eles como as opções de P, V, T (Pressão, volume e temperatura) e o número de partículas, bem como a quantidade de calor, Q, podem ser controlados na simulação. Fixe o valor de algumas grandezas, mantendo duas variando para mostrar como essas relacionam entre si, isoladamente.
Havendo recurso disponível, distribua a turma em duplas e orientem para que possam utilizar essa animação.
Nome | Tipo |
---|---|
Propriedades dos gases | Animação/simulação |
Sugerimos que o professor acesse os seguintes endereços abaixo:
Propriedades dos gases
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=10386
http://www.if.ufrgs.br/public/tapf/v19n5_Michelena_Mors.pdf
Para complementar o assunto, oriente os alunos para fazerem uma pesquisa, individualmente ou em grupos, sobre a lei de Dalton, referente à mistura de gases ideais. Peça também para descrever a lei de Avogadro. Depois, durante certo momento em outra aula de Física, entregar e discutir o trabalho de pesquisa realizado.
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