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Temperatura: Uma mesma água pode estar quente e fria ao mesmo tempo?

 

03/10/2010

Autor y Coautor(es)
ANDREA MARQUES LEAO DOESCHER
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PRESIDENTE PRUDENTE - SP UNOESTE COLEGIO ENSINO MEDIO E PROFISSIONAL

Bruno Pagliarani Mattiazzo, Lívia Raposo Bardy e Erwin Doescher

Estructura Curricular
Modalidad / Nivel de Enseñanza Disciplina Tema
Ensino Fundamental Final Ciências Naturais Terra e universo
Ensino Fundamental Final Ciências Naturais Vida e ambiente
Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo Ciências Naturais Visões de mundo
Educação de Jovens e Adultos - 1º ciclo Estudo da Sociedade e da Natureza Seres humanos e o meio ambiente
Ensino Médio Física Calor, ambiente e usos de energia
Datos de la Clase
O que o aluno poderá aprender com esta aula

O que é temperatura;

Estudar as Sensações Térmicas; e

Aprender quais escalas termométricas são utilizadas no mundo.

Duração das atividades
Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

* Conhecimentos básicos sobre números reais;

* Localização de números reais na reta numérica;

Estratégias e recursos da aula

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

Três recipientes.

Dois deles deverá caber uma mão pelo menos, e o terceiro tem que ser grande o suficiente para que caibam as duas mãos da pessoa que for realizar o experimento.

Água quente.

Quente o suficiente para que a pessoa que for colocar a mão não se queime.

Água fria.

Acrescente uns gelos para que a água fique próxima do 0° Celsius.

Água morna.

À temperatura ambiente.

Motivação: 

Sugerimos que o professor, após pedir para que os alunos formem grupos de quatro a cinco integrantes, estimule a curiosidade deles sobre o tema a ser estudado, perguntando o que eles entendem sobre o conceito de Calor, e se este conceito está apenas relacionado a altas temperaturas (Fig. 1), como de um dia de verão, por exemplo.   

Pergunte aos alunos: “Calor e Temperatura: São conceitos idênticos? Se não, qual a diferença?   

Figura 1 – Recebimento de Calor.

Imagem disponível em: http://3.bp.blogspot.com/_TOZOpAgIB9E/Spq9U7djwCI/AAAAAAAABZ0/QEQLIbLfKqU/s320/calor.JPG. Acesso em: 02 Set. 2010    

Após ouvir as opiniões dos alunos, o professor deverá dizer que os alunos poderão responder esta pergunta com mais precisão após o desenvolvimento da experiência que será realizada nestas aulas.   

Atividade 1 

Neste momento, o professor deverá desenvolver com os alunos um experimento famoso realizado pelo filósofo John Locke (1623-1704) sobre a transferência de calor.   

Neste experimento (Fig. 2) será verificado a temperatura de dois corpos utilizando um dos sentidos humanos - o tato. Além disso, serão verificado as diferentes formas de se sentir a troca de Calor.   

Figura 2 – Demonstração da Experiência.

Imagem disponível em: Sampaio, José Luiz e Calçada, Caio Sérgio. Física. Vol. único 2ª. Edição. São Paulo: Editora Atual, 2005, p. 165.   

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

  • Coloquem uma das mãos na água fria e a outra na água quente durante uns trinta (30) segundos (Fig. 3).   

Figura 3 – Demonstração da Experiência.

Imagem disponível em: Sampaio, José Luiz e Calçada, Caio Sérgio. Física. Vol. único 2ª. Edição. São Paulo: Editora Atual, 2005, p. 165.   

  • Coloquem as duas mãos na água morna (Fig. 4) por no máximo dez (10) segundos.   

Figura 4 – Demonstração da Experiência.

Imagem disponível em: Sampaio, José Luiz e Calçada, Caio Sérgio. Física. Vol. único 2ª. Edição. São Paulo: Editora Atual, 2005, p. 165.     

Após o término do experimento, o professor deverá fazer as seguintes perguntas aos alunos:

  • O que aconteceu quando foram colocadas as duas mãos na água morna? O que foi sentido em cada mão?
  • A mão direita recebeu ou perdeu Calor? E a esquerda?
  • Por acaso a temperatura da água (a sensação térmica) está diferente para cada mão?   

Favoreça com que os alunos compreendam que a água morna parecerá mais fria para a mão que veio da água quente (perderá Calor) e parecerá quente para a mão que veio da água fria (receberá Calor). Quando se coloca as mãos nos recipiente com água quente e fria, estás buscam o equilíbrio térmico (igualar suas temperaturas), portanto a mão direita está com uma temperatura mais baixa que a do ambiente e a mão esquerda estará um pouco mais quente que a temperatura do ambiente. Quando ambas são postas na água morna, a mão direita (que estava na água fria) recebe calor, por estar numa temperatura mais baixa e a esquerda (que estava na água quente) cede calor, por estar numa temperatura mais alta que a da água morna.   

Atividade 2 

Dando prosseguimento à aula, neste momento, o professor deverá exibir aos alunos o vídeo “Telecurso 2000 2º Grau - Física - Aula 22 (1 de 2)”(Fig. 5), conforme postado abaixo, o qual demonstra o conceito inicial da Termodinâmica (Temperatura e Calor). O vídeo tem duração de 6 minutos e 25 segundos e aborda o ensino da Temperatura e transferência de Calor.   

Link do Vídeo:  “Telecurso 2000 2º Grau - Física - Aula 22 (1 de 2)”

http://www.youtube.com/watch?v=1UwPpkdLxNU&feature=related Acesso em: 02 Set. 2010        

Figura 5 – Imagem do vídeo “Telecurso 2000 2º Grau - Física - Aula 22 (1 de 2)”.   

Sugestões:  

1. O professor, se preferir, poderá gravar o vídeo em DVD e apresentá-lo aos alunos na Sala de Vídeo da escola, de forma que todos possam assisti-lo ao mesmo tempo.    

2. Sugerimos que o professor apresente apenas os cinco (5) minutos iniciais, pois após este tempo é introduzido o conceito de Dilatação Térmica.   

Após a apresentação do vídeo, o professor deverá promover uma discussão com os alunos acerca do conteúdo deste, de forma que os alunos percebam as relações entre o que foi mostrado no vídeo e o que foi trabalhado no experimento realizado na atividade anterior.   

Roteiro de Discussão:

  • Qual a diferença de Calor e Temperatura?
  • O tato é um bom método de se medir a temperatura de alguém?
  • Dois corpos de temperatura diferentes, quanto em contato, ficarão com a mesma temperatura após um determinado tempo?
  • O que é Energia?
  • O Calor é um tipo de Energia?   

Finalizando a atividade, o aluno deverá compreender que a Temperatura está relacionada com a agitação das moléculas e o Calor é um tipo de Energia, que passa de um corpo mais quente para um mais frio num processo natural. Assim, podemos absorver Calor (aumentar nossa Temperatura) ou ceder Calor (aumentar a Temperatura de um outro corpo) para algum corpo.   

Atividade 3 

Finalizando a aula, sugerimos que o professor faça os seguintes questionamentos aos alunos:   

“No quarto de um estudante há objetos sobre uma mesa e um termômetro que marca 23,4°C. Qual a temperatura mais provável desses objetos (Fig. 6)? E a do estudante?”.   

Figura 6 – Objetos e termômetros sobre uma mesa.

Imagem disponível em: http://www.skooterblog.com/wp-content/uploads/2008/11/dx-review10.jpg. Acesso em: 10 Set. 2010    

Na discussão das perguntas feitas acima, sugerimos que o professor dê algumas pistas, de forma a estimulá-los a discuti-las, conforme roteiro abaixo.

  • O que é o conceito de Equilíbrio Térmico?
  • Qual a tendência natural dos corpos quando estão com Temperaturas diferentes? Dê exemplos cotidianos onde os corpos estão com mesma temperatura.
  • Qual a temperatura de uma pessoa que esteja com sua saúde perfeita?   
  • Quais outras escalas termométricas são utilizadas no mundo?

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, pela Lei Zero da Termodinâmica o termômetro deve estar em equilíbrio térmico com o ambiente: a parede, a mesa e os objetos. Logo, a temperatura mais provável dos objetos é 23,4°C (1). Já o estudante vai estar com a temperatura entre 35 e 37 °C, pois esta é a temperatura do nosso corpo humano. Se a temperatura de um ser humano, estiver acima de 37 °C ele estará com febre e se estiver abaixo de 35 °C estará com hipotermia. Já sobre as diferentes escalas termométricas utilizadas no mundo, observamos que no Estados Unidos se utiliza a escala Fahrenheit e no ramo das pesquisas científicas é utilizada a escala Kelvin.

Referências Bibliográficas

(1) - Gaspar, Alberto. Física 1º Edição. P. 329, 2008.

Recursos Complementares

Teoria e experimentos:

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc07/aluno.pdf      

Avaliação

Avalie a participação dos alunos nas discussões, na exploração do recurso e peça para que cada aluno pesquise na internet e em livros a história e graduação das escalas térmicas (Celsius, Fahrenheit e Kelvin). Promovendo assim um debate na próxima aula sobre a importância de cada escala termométrica e a utilização destas no nosso mundo.

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