Entender o processo de dilatação e contração térmica dos líquidos.

Temperatura, calor, dilatação linear e volumétrica de sólidos.

Leve para sala de aula um forno microondas qualquer (o da cozinha da sua escola, por exemplo), um copo de água (o mais fino e comprido que você conseguir) e um baldinho com água da torneira. Antes da condução da experiência, faça uma breve revisão sobre dilatação linear e volumétrica de sólidos. Em seguida, encha completamente o copo de água e, cuidadosamente coloque-o no microondas. Faça-o aquecer até antes da fervura (45 segundos por exemplo), de modo que entorne água do copo.

Neste momento, peça aos alunos para discutirem e responderem as seguintes perguntas, sempre tendo como base o conhecimento que possuem de dilatação linear e volumétrica de sólidos:

1) Porque entornou água?

2) O copo dilatou? Se sim, pegunto novamente: porque entornou água?

3) Se deixarmos o conjunto esfriar até a temperatura ambiente, o que acontecerá com o nível da água dentro do copo?

4) E se colocarmos o conjunto na geladeira de modo a abaixarmos sua temperatura para aproximadamente 1^oC, o que acontecerá agora com o nível da água dentro do copo?

Se algum aluno acertou a resposta, parta da explicação dele e chegue até a explicação completa do fenômeno, que passa pela comparação entre os coeficientes de dilatação do vidro e da água. Mostre a Figura 1 durante a explicação.

Figura 1: http://www.passeiweb.com/na_ponta_lingua/sala_de_aula/fisica/imagens/termologia/termologia_10.jpg

Pergunte agora como resolver o problema do cálculo do coeficiente de dilatação de líquidos dado que eles precisam estar em um recipiente, pois não possuem forma definida. Sendo assim, o recipiente sempre dilatará influenciando o cálculo.

Após as discussões introduza o conceito de dilatação real e aparente e depois, mostre que, nesses casos, precisa-se trabalhar com dois coeficientes de dilatação: um real e um aparente, sendo que o aparente depende do frasco onde o líquido se encontra.

Apresente a seguinte fórmula e a associe com a explicação dada: ΔV_real = ΔV_aparente + ΔV_frasco. A partir dela faça você, no quadro, a dedução da relação entre os coeficientes de dilatação real (γ_r) e aparente (γ_a), apresentada a seguir:

ΔV_real = ΔV_aparente + ΔV_frasco.

V_i γ_r Δθ = V_i γ_a Δθ + V_i γ_f Δθ

(V_i Δθ) γ_r = (V_i Δθ) γ_a + (V_i Δθ) γ_f

Então: γ_r = γ_a + γ_f

Dilatação v olumétrica de líquidos (http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/16607/dilatacao.pdf)

Dilatação e contração - 1 (http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/13134/dilatacaoecontracao1.pdf)

Dilatação e contração - 2 (http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/13136/dilatacaoecontracao2.pdf)

Aprenda mais sobre Dilatação Térmica dos Líquidos:

PasseiWeb: http://www.passeiweb.com/na_ponta_lingua/sala_de_aula/fisica/termologia/dilatacao_termica/termologia_2_5_dilat_liquido

SóFísica: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Dilatacao/voldosliquidos.php

NEWTON, V.B; HELOU, R.D.; GUALTER, J.B. Tópicos de Física 2 – Termologia, Ondulatória e Óptica. São Paulo: Editora Saraiva, Vol. 2, 448p., 18^a Ed., 2007.

Elabore questões teóricas e práticas em que ocorre o extravasamento de líquido do recipiente, mas elabore também questões em que o objetivo seja variar a temperatura de um recipiente que não está completamente cheio, de modo a enchê-lo sem a adição de líquido, ou seja, sem extravasamento.