O conceito de Calor;

As três formas de trocas de calor: Condução, Convecção e Radiação; e

A presença das trocas de calor no cotidiano humano.

Não é necessário nenhum conhecimento prévio.

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

Motivação: 

Com o intuito de estimular a curiosidade dos alunos sobre os fenômenos físicos da natureza, sugerimos que o professor os organize em grupos de quatro (4) a cinco (5) integrantes, e peça para que eles analisem se a afirmação a seguir está correta:       

“Podemos transmitir Calor de três formas: Condução, Convecção e Irradiação.”     

Oriente os grupos a escreverem em uma folha de papel (a ser entregue) a explicação de como cada uma das formas de transmissão de Calor descrita na frase acima funciona, não sendo necessário identificar o grupo nesta.        

Informe-os que no final da aula essas anotações serão lidas para todos da sala e as respostas analisadas, de forma que todos cheguem a conclusões corretas sobre a afirmação feita no início desta aula.   

Atividade 1 

Neste momento, o professor deverá desenvolver com os alunos uma atividade experimental – “Propagação de calor por irradiação”, conforme postada abaixo. O referido experimento aborda a troca de Calor entre dois corpos, ou seja, a chama da vela e a mão do aluno.   

Recurso: Propagação de calor por irradiação  

Link do Recurso no Portal do Professor: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=13121        

Figura 1 – Demonstração da Experiência.   

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

• Acendam a vela e a fixem em algum local, como por exemplo, numa carteira - tomando cuidado com o manuseio do fogo.  
• Aproximem uma das mãos ao lado da chama da vela e sintam a temperatura dela aumentar (Fig. 1).
• Aproximem uma das mãos na parte inferior da vela e observem se há troca de calor.
• Aproximem uma das mãos na parte superior da vela e observem se há troca de calor (Fig. 2).   

Figura 2 – Demonstração da Experiência.   

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

• O que foi observado na execução da experiência?
• Que tipo de transmissão de calor está ocorrendo?
• Se for posta a mão embaixo da vela, o calor sentido é o mesmo?
• Quando se coloca a mão acima da vela, a sensação de calor é maior ou menor? Por quê?   

Favoreça com que os alunos compreendam que no experimento é observado a troca de Calor por irradiação, ou seja, por Ondas Eletromagnéticas. Explique que quando colocamos a mão do lado da vela ou embaixo dela somente trocamos Calor com a chama da vela na forma de irradiação. Por outro lado, quando se coloca a mão sobre a chama da vela, trocamos Calor por irradiação e por convecção, pois o ar que é aquecido pela chama da vela sobe por ser menos denso e aquece a mão que está disposta sobre a vela.     

Atividade 2 

Dando prosseguimento à aula, neste momento o professor deverá exibir aos alunos um vídeo, conforme postado abaixo, o qual demonstra o conceito de transmissão de Calor por convecção e condução. O vídeo, “Mago da Física – Propagação de Calor: Convecção” (Fig. 3), tem duração de 7 minutos e 41 segundos.   

Link do Vídeo:  “Mago da Física – Propagação de Calor: Convecção” http://www.youtube.com/watch?v=doZO_TRLs0w&feature=player_embedded Acesso em: 29 Nov. 2010        

Figura 3 – Imagem do vídeo “Mago da Física – Propagação de Calor: Convecção”.   

Sugestões: 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.      

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

Roteiro de Discussão:

• Quais conceitos físicos foram visualizados no vídeo?
• O que é a transmissão de Calor por convecção? E por condução?
• A troca de Calor em sólidos ocorre de que forma? E em líquido? E nos gases?
• Por que a chama de fogão se encontra na parte inferior da panela?
• A água é um bom condutor de Calor? Por quê?
• O calor cedido pela chama da vela na atividade 1, pode ser relacionado com a convecção ou com a condução?   

Os alunos deverão primeiramente discutir estas questões em grupo e em seguida em aula aberta com todos os alunos.   

Após discutirem as perguntas do roteiro de discussão, os grupos deverão anotar em uma folha de papel pardo ou cartolina as conclusões que chegaram a cada questão, apresentando estas, posteriormente, a todos da sala de aula.   

O professor deverá mediar e supervisionar este momento, de forma a favorecer a participação de todos, bem como para esclarecer dúvidas e ou conceitos errôneos caso surjam.   

Atividade 3 

Nesta etapa, o professor deverá retomar as respostas dadas no início da aula sobre as formas de transmissão de Calor – Condução, Convecção e Irradiação. Para isso, deverá redistribuir de forma aleatória as folhas com as respostas e pedir para que cada grupo leia as explicações dadas para cada forma de transmissão de Calor. Pergunte aos alunos se eles concordam ou não com as afirmações e por quê, debatendo com todos os erros conceituais e os acertos destas.      

Favoreça com que todos os grupos participem e deem suas opiniões acerca de cada resposta. Ressaltamos que esta atividade visa propiciar a avaliação do aprendizado dos alunos durante as atividades realizadas anteriormente.     

Atividade 4 

Para finalizar a aula, sugerimos que o professor peça para que os grupos façam, conjuntamente, um Jornal Mural (Fig. 4), que terá como tema "As diversas formas de se trocar Calor". Para isso, os grupos deverão apresentar, oralmente, o que foi aprendido durante está aula, tendo sido esclarecidas as dúvidas que acaso existam, confeccionem, sob supervisão e acompanhamento do professor, o Jornal Mural.    

Figura 4 – Jornal Mural.

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/5013/imagens/_layout.jpg. Acesso em: 29 Nov. 2010            

O Jornal Mural deverá, ao término, ficar exposto num dos corredores da escola. As informações a serem colocadas neste jornal deverão ser aquelas pesquisadas e discutidas no decorrer destas aulas, como, por exemplo: condução, convecção e irradiação. Ressaltamos que, estes murais deverão conter figuras e textos explicativos sobre o tema proposto.   

Observamos que para maiores detalhes de como se faz um Jornal Mural, acessem a aula "Escrevendo e lendo com o jornal mural" (http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=5013. Acesso em: 03 Set. 2010). Além disso, sugerimos algumas aulas que utilizaram a atividade "Jornal Mural":

Panela de Pressão: Uma mistura de conceitos Físicos - http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=25053         

Plasma: O que é e como está presente no nosso cotidiano? - http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=25066 

Quantas imagens podemos obter com dois espelhos? - http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=23445 

Corpo Negro: A luz contém Energia? - http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=22090 

Teoria e experimentos:

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/transm.php        

Avalie a participação dos alunos nas discussões, na exploração do recurso e peça para que cada aluno pesquise na internet e em livros, a resposta para a seguinte questão:

“Um estudante observa que no laboratório da sua escola há dois termômetros que marcam temperaturas diferentes. Isso é possível? Eles não deveriam marcar a mesma temperatura? Explique.”