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 |
Conceitos de calor e temperatura
Sugerimos que o professor após fazer uma rápida explicação do conteúdo que será visto durante a aula, faça uma exibição do filme, cujo vídeo se encontra disponível no endereço abaixo.
Atividade I
Discuta o experimento demonstrado no filme e explique se necessário, o funcionamento do termoscópio usado. Em seguida, faça uma prática sobre dilatação volumétrica, bastante simples e de material bem acessível. Desenvolva o experimento à frente da turma, na mesa da sala, por exemplo, de modo que todos possam observar, adquira o material previamente para levá-lo para a aula. Se preferir, divida a turma em grupos de 4 estudantes para que toda a turma possa participar do experimento, se não tiver espaço próprio, laboratórios, em sua escola, faça na sala de aulas.
Material necessário para cada montagem:
Explique aos alunos como deverão proceder e atente-os para os cuidados, principalmente com água quente, necessários para evitar acidentes.
Procedimento:
Conecte a boca do balão no gargalho da garrafa, veja esquema B da Figura 01. Coloque a garrafa dentro de um recipiente com água quente, esquema C da figura. Se possível para evidenciar mais o resultado do experimento, deixe a garrafa na geladeira até o instante de iniciar o experimento, assim, o ar dentro da garrafa ao ser aquecido pela água sofrerá maior variação de sua temperatura.
Pergunte para a turma responder oralmente:
O que acontece com o balão?
Como se explica o que ocorreu?
Atividade II
Depois o professor poderá apresentar o vídeo sobre dilatação superficial que também está disponível na internet segundo o endereço abaixo.
http://www.youtube.com/watch?v=jSxQIGXUBVQ
Acesso em 05/09/2011.
Além do vídeo, o professor poderá realizar uma prática experimental, semelhante à prática apresentada no filme acima, para observar a dilatação superficial. Se em sua escola possuir material para aulas práticas de Física é possível que no kit termologia se encontre um similar ao anel de Gravesande.
Não tendo esse conjunto, poderá fabricar um dispositivo rudimentar para substituí-lo.
Material necessário:
Em uma oficina recorte um círculo no centro da placa de aproximadamente 5 cm de diâmetro, esquema A da Figura 03.
Recorte um disco que pode ser do próprio alumínio, cujo diâmetro seja ligeiramente maior que o diâmetro do orifício, de tal maneira que ajusta perfeitamente no orifício da placa, mas não o atravessa. Nesse disco por meio de parafuso ajuste um pequeno cabo de madeira para segurá-lo, esquema B, na figura.
Sobre a mesa da sala de aulas ou em um ponto estratégico para que todos os alunos observem, mostre que o disco não atravessa o orifício da placa de alumínio, esquema C da figura. Deixe que vários alunos, escolhidos aleatoriamente, certifiquem esse fato.
Em seguida acenda a chama de gás ou álcool e segure a placa sobre a chama, use um alicate para segurar a placa, D na Figura 03.
Depois de manter a chapa sobre a chama durante 5 minutos, segure o cabo do disco e tente atravessá-lo no orifício da placa, esquema E na figura.
Terminada a exposição, faça a seguinte pergunta para os alunos responderem por escrito e individualmente:
O que deverá ter ocorrido com o volume da placa devido ao aquecimento?
Então o que ocorreu com sua área?
O que o experimento pode provar sobre o orifício da placa ao ser aquecido?
Dê um intervalo de 3 minutos, peça alguns para ler a resposta. Discuta com eles, faça uma análise das respostas e explique cada questionamento. Deverão ter chegado a conclusões equivalentes a:
Atividade III
Em seguida, o professor deverá então reforçar com os alunos que toda dilatação térmica ocorre em todas três dimensões, ou seja, é volumétrica, mas em certas circunstâncias interessa-se apenas em uma ou duas dimensões. Na chapa acima, por exemplo, a variação na espessura devido ao aumento de temperatura é quase imperceptível, o que torna desprezível, e neste caso interessa-se apenas pela variação das outras duas dimensões, isto é, pela área da chapa. De modo semelhante, um tubo ou uma barra de pequenas dimensões, interessa-se apenas a variação do comprimento pela variação da temperatura, neste caso tem-se a dilatação linear.
Para verificar qualitativamente a dilatação linear, o professor poderá fazer uma montagem bastante simples, mas com resultado bastante satisfatório, uma vez que o aluno aprende fazendo. Como o material é simples e barato, o professor poderá preparar um kit para cada grupo de 4 alunos que deverão executar o experimento, preferencialmente no laboratório, mas se não existir laboratório na escola, pode ser realizada na própria sala de aulas.
Material:
Procedimento:
1. Coloca-se o fio de metal de tal modo que suas extremidades fiquem apoiadas sobre suportes, a uma altura um pouco superior às velas, veja o esquema na parte inferior da Figura 04.
2. Uma das extremidades do fio deve ficar encostada em outro bloco para que ele não desloque naquele sentido, para a esquerda no esquema da figura.
3. Na outra extremidade do fio, prende-se um palito de madeira ou um canudinho de plástico a 2,0 cm de sua extremidade inferior; para prender o palito use um pedaço de fita adesiva, veja detalhes na parte superior esquerda da Figura 04. Tenha o cuidado de manter o fio de tal modo que ele fique na vertical, com o ponto inferior fixo sobre um pequeno furo num bloco de madeira, veja a figura.
4. Fixe uma folha branca, pedaço de cartolina, na vertical encostada no palito e marque um traço no ponto correspondente à extremidade do ponteiro, palito ou canudinho, Figura 04.
5. Acenda todas as velas e aguarde um intervalo de tempo de 5,0 minutos ou mais, até observar que a extremidade superior do ponteiro deslocou uma distância mensurável com uso de uma escala graduada em milímetros.
6. Faça novamente um traço na folha correspondente à nova posição da extremidade do ponteiro. Retire a folha e meça a distância, cotada com um x, no esquema da Figura 05.
Obs. Se o professor quiser dar um aspecto quantitativo ao experimento, ele poderá substituir as velas por uma cuba de água, aquecendo-a até a ebulição como esquematizado na Figura 06. Para aquecer a água será mais prático usar um ebulidor elétrico; utilize também um termômetro para medir a temperatura da barra antes e após a água entrar em ebulição, que deverá ter uma temperatura de ebulição um pouco inferior à 100oC, para latitudes acima do nível do mar.
Peça aos alunos que com o valor de x obtido, calcule a variação do comprimento do fio, (L – Lo), em que L é o comprimento final do fio após ser aquecido e Lo é seu comprimento inicial, antes de ser aquecido.
Depois, o professor deverá explicar para a turma que a dilatação além de ser diretamente proporcional à variação da temperatura, quanto maior o aumento da temperatura maior a dilatação, é também proporcional aos valores iniciais de cada grandeza. Informação essa, muito lógica, uma vez que; se 1 m de uma barra, aumenta de 1 mm em seu comprimento devido a um aumento de temperatura, uma barra de 2 metros desse mesmo material aumentaria 2 mm ao sofrer o mesmo aumento de temperatura; se a barra tivesse 3 metros aumentaria 3 mm e assim sucessivamente. O mesmo pode-se concluir da dilatação superficial e volumétrica.
Essas conclusões estão expressas matematicamente no quadro abaixo, Figura 07. O professor se desejar, poderá projetar essa figura numa tela para agilizar sua explicação.
Para que o aluno possa comparar alguns valores do coeficiente de dilatação térmica entre algumas substâncias ou materiais, o professor poderá apresentar uma tabela para a turma.
Abaixo alguns valores de coeficiente de dilatação linear para os sólidos, e volumétrico para os líquidos, de algumas substâncias ou materiais.
Extraído do livro: Física, Alberto Gaspar, volume 2, Editora Ática, 2003.
Material - coeficiente de dilatação linear -coeficiente de dilatação volumétrico
Alumínio............................. 24.10-6/ oC ...........................................................
Latão .................................. 19.10-6/ oC ...........................................................
Cobre .................................. 17.10-6/ oC ...........................................................
Aço ..................................... 11.10-6/ oC ...........................................................
Vidro comum ...................... 9,0.10-6/ oC ...........................................................
Vidro Pirex ......................... 1,2.10-6/ oC ...........................................................
Álcool etílico ........................................................................... 11.10-4 /oC
Gasolina ................................................................................... 9,6.10-4 /oC
Mercúrio .................................................................................. 1,8.10-4 /oC
Éter ........................................................................................... 15.10-4 /oC
Glicerina ................................................................................... 4,9.10-4 /oC
Nome | Tipo |
---|---|
Mago da Física - Termoscópio | Vídeo |
Acesse os sites abaixo, são bastante interessantes. Acessos obtidos em 06 de setembro de 2011.
http://www.efeitojoule.com/2009/09/dilatacao-termica-termica-dilatacao.html
Peça aos alunos que, em horários não conflitantes com suas aulas, pesquise, e em equipes ou individualmente, respondam as seguintes questões, a serem discutidas em uma aula posterior:
· Porque os recipientes fechados que armazenam líquidos, como garrafas, tanques, vidros, etc, não tem seu espaço interno totalmente preenchido, mantendo um espaço vazio na parte superior?
· Porque nos dias mais quentes, os cabos de transmissão elétrica ou telefônica sofrem aumento em suas curvaturas?
· Porque existe um espaço não preenchido, entre as extremidades dos trilhos de ferro, da via férrea?
· Porque se uma pessoa encher totalmente com álcool ou gasolina o tanque de combustível de um carro e deixá-lo exposto ao Sol, transbordará parte do combustível?
Cinco estrelas 2 calificaciones
Denuncia opiniones o materiales indebidos!
28/03/2013
Cinco estrelasAula maravilhosa. Principalmente o último experimento.
14/06/2012
Cinco estrelasÓtimo