• O que fazer para manter os alimentos  quentes por mais tempo.
• Como manter os alimentos resfriadas por mais tempo.
• Quais são as medidas para evitar a troca de calor de uma substância com o meio.
• Quais são os materiais que são bons isolantes térmicos. 

• Calor e temperatura,
• Escalas termométricas. 

1.  Testar isolantes de materiais diferentes . 

Nesta etapa o professor irá pedir aos grupos que realizem um experimento simples. Nele deverá ser testado a maneira mais eficiente de manter a temperatura de uma substância próxima do seu valor inicial por mais tempo.

Vamos montar uma investigação simples que pode ser feita em grupos de até 5 alunos. 

Hipóteses

Antes de realizar os experimento o professor deve pedir que, em grupo de até 5 alunos, discutam as hipótese e anotem resumidamente o que esperam com este experimento.

1. A água quente colocada em uma lata envolvida com isopor perde calor mais lentamente que uma lata sem?
2. A água quente colocada em uma lata envolvida  com jornal perde calor mais lentamente que uma lata sem?
3. A água gelada colocada em uma lata envolvida com isopor aquece mais  lentamente que uma lata sem?
4. A água gelada colocada em uma lata envolvida  com jornal aquece mais lentamente que uma lata sem?
5. O isopor é um bom isolante térmico?
6. O jornal é um bom isolante térmico?
7. Um recipiente com líquido quente envolto com um bom isolante térmico, evita o seu resfriamento, a perda de calor para o meio? 
8. Um recipiente com líquido gelado envolto com um bom isolante térmico, evita o seu aquecimento, o recebimento de calor do meio? 

Para cada grupo será necessário o seguinte material:

1.     Três latas de refrigerante vazias e sem amassar.

2.     Três termômetros com escala de -10 a 110^oC.

3.     Jornal velho. 

4.     Isopor próprio para envolver as latinhas do tipo da figura 1. 

5.     Ebulidor. 

6.     Gelo. 

7.     Recipiente maior para aquecer aproximadamente 700 ml de água. Podendo ser usada uma pequena panela de alumínio. 

Figura 1. Isopor com lata dentro 

A. Teste com água quente:

1.     Prepare as 3 latas, envolvendo uma com jornal, outra com o isopor e outra sem nada em volta. 

2.     Coloque água para aquecer, usando o ebulidor. Quando a água atingir temperatura de 60^oC desligue.

3.     Dentro de cada lata coloque mesma quantidade de água. A medida pode ser um copo americano, aproximadamente 200ml. 

4.     Coloque o termômetro em cada uma das latas contendo a água quente inicialmente a 60^oC.

5.     Deixe os termômetros por 20 minutos. Observe sempre o valor da temperatura. 

6.     Registre na tabela 1 a seguir, a temperatura da água em cada uma das latas.

7.     Avalie o resfriamento em cada uma das latas, fazendo uma descrição sucinta do observado.

Temperatura em função do tempo.

Tabela 1. Tabelas de temperaturas de cada uma das latas a cada instante. 

B. Teste com água fria:

1.   Prepare as 3 latas, envolvendo uma com jornal, outra com o isopor e outra sem nada em volta. 

2.   Coloque gelo em água a temperatura ambiente, de modo que ao final se tenha uma mistura próxima de zero grau.

3.   Dentro de cada lata, coloque mesma quantidade de água. A medida pode ser um copo americano, aproximadamente 200ml. 

4.   Em cada uma das latas contendo a água gelada, próxima de zero grau, coloque o termômetro.

5.   Deixe os termômetros por 20 minutos, sempre observando os valores da temperatura.

6.   Registre a temperatura da água na tabela 2 a seguir em cada uma das latas em intervalos de 2 em 2 minutos.

7.   Avalie o aquecimento observado em cada uma das latas. Faça uma descrição sucinta do que foi observado em cada uma das latas.

Tabela 2. Tabelas de temperaturas de cada uma das latas a cada instante. 

C. Discussão do que foi observado:

Peça aos grupos que apresentem um resumo que contemple as seguintes questões. Comparando sempre o que foi observado,  com as hipóteses levantadas inicialmente. 

1. Quando se compara a lata sem nada em volta com as outras duas, o que se pode concluir da manutenção da temperatura no teste com água quente, parte A?
2. Está de acordo com as anotações iniciais?
3. Quando se compara a lata sem nada em volta com as outras duas, o que se pode concluir da manutenção da água fria no teste com água gelada, parte B?
4. O material que foi bom para manter a água quente foi também bom para  mantê-la gelada?
5. Qual material foi melhor isolante, o jornal ou o isopor?

2. Blusa de frio esquenta ou mantem o calor?

Os alunos acreditam que as roupas de frio são capazes de produzir calor. E dizem erroneamente: "Uma blusa de lã esquenta!"

Com um simples procedimento é possível mostrar que a blusa é um isolante térmico e por isso pode evitar a saída ou entrada de calor para um sistema. 

A. Preparando o Material:

1. Cubos de gelo.
2. Blusa de lã.
3. Sacos plásticos. 

B. Derretendo o gelo naturalmente:

• Coloque mesma quantidade de gelo em dois sacos de plástico.
• Envolva um dos sacos com gelo com a blusa de lã.
• Deixe um dos sacos sem envolvê-lo com nada. 
• Após duas horas retire o saco de dentro da blusa. 
• Fure os dois sacos e recolha a água do gelo derretido.
• Meça o volume de água que foi retirado de cada saco? Esta medição pode ser qualitativa, usando um simples copo de vidro anotando a fração do copo que foi retirada.
  Caso tenha disponível na escola uma proveta graduada, use-a e anote os valores em ml.

 C. Os isolantes térmicos, como as blusas de lã, esquentam?

Neste experimento deve ser observado um maior derretimento do gelo que não estava envolvido com a lã. Deixe que os alunos concluam, em grupo, porque o gelo derreteu menos quando envolvido com a lã. 

Conclusão esperada:

Pelo resultado, deve ser observado que o gelo que estava envolvido pela blusa de lã derreteu menos, o que esclarece a hipótese errônea que blusa esquenta. O agasalho impede a saída do calor de nosso corpo, mantendo-o quente. O agasalho pode evitar a entrada e saída de calor.

3. Os isolantes em nosso dia-a-dia. 

Os alunos deveram pesquisar imagens na internet que exibam materiais isolantes usados para manter corpos frio ou quentes e fazer em grupo um breve comentário sobre cada imagem explicando a função do isolante em cada situação. 

A seguir apresentamos alguns exemplos de materiais usados como isolantes que os alunos poderão encontrar em revistas ou na internet. Na descrição da figura uma breve explicação de situações cotidianas. 

 As aplicações cotidianas de Isolamento térmico, evitando a troca de calor.

Figura 2. Imagem de parede com isolamento térmico entre os tijolos, para evitar a passagem de calor de uma sala para outra. Imagem obtida de:

http://www.ggdonald.com.br/albinosilva/wp-content/uploads/2010/09/isolante-termico.jpg

Figura 3. Os pelos dos animais, assim como o do Urso, isolam o corpo para reduzir a perda de calor. Imagem do  urso obtida em : http://4.bp.blogspot.com/_rSoBgxoJzyU/TCD4kkOTeZI/AAAAAAAAAAc/WPNmql0b288/s1600/urso.JPG

Figura 4. Uma caixa térmica, assim como uma garrafa térmica, pode manter no seu interior substância quentes, colocadas no seu interior, por mais tempo. Da mesma forma, substâncias frias, colocadas no seu interior, podem permanecer frias por mais tempo. Imagem obtida em: http://img.magazineluiza.com.br/produto/20/207684600.jpg

O recurso a seguir, "Garrafa isolante"  apresenta as explicações sobre o funcionamento da garrafa térmica. 

Garrafa isolante: parte 2: vídeo

 

O áudio abaixo,  "Calor materno" , apresenta uma explicação do que foi discutido nesta aula, mostrando como os agasalhos evitam a troca de calor e mantem o corpo aquecido. 

 Calor materno

Figura 5 . Garrafa térmica, também conhecida como vaso de Dewar, evita troca de calor por condução, convecção e radiação (aulas : http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=35613; http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=7715). A garrafa térmica é muito usada no Brasil para manter sempre quente o delicioso café. Imagem da garrafa térmica obtida em : http://i.s8.com.br/images/domutilities/cover/img8/21321828_4.jpg

Entendendo a Sensação Térmica dos Materiais, uma aula da Profa Andréa M L Doescher publicada no portal do professor: 

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=1614

Assistindo o vídeo a seguir, pode se observar que a poluição faz crescer a concentração de gases na atmosfera, tornado-a mais quente, pois evita a saída do calor dela, funcionando como um isolamento para a radiação  emitida pela superfície aquecida pelo Sol, elevando a temperatura média da Terra e fazendo derreter as geleiras. Tudo isso tem contribuído para as catástrofes climáticas, o que tem afetado a produção de alimentos e gerado prejuízos. 

http://www.youtube.com/watch?v=JD6rbme7Ihk

Este estudo deve dar aos alunos algumas  habilidade, teste se estes alunos sabem decidir como:

• Armazenar alimentos  quentes ou frios por mais tempo.
• Evitar, com os recursos disponíveis, que uma substância troque calor com o meio.
• Distinguir quais os materiais bons isolantes térmicos.