21/09/2011
Daniel Rodrigues Ventura e Edson Luís Nunes.
Modalidade / Nível de Ensino | Componente Curricular | Tema |
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Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo | Ciências Naturais | Visões de mundo |
Ensino Médio | Física | Calor, ambiente e usos de energia |
Calor e temperatura.
Sugerimos inicialmente que o professor apresente para os alunos, na sala de aulas ou em sala própria de projeção, o seguinte filme que se encontra disponível sobre o título: Mago da Física - Condutividade Térmica (Qualitativo), cujo endereço eletrônico se encontra a seguir.
Atividade I.
Depois de fazer alguns comentários sobre o experimento mostrado através do filme, oriente a turma para fazer a seguinte experiência, na sala de aulas ou preferencialmente no laboratório de Física, se houver em sua escola.
Prepare o material previamente para ser distribuídos à turma, em grupos de quatro alunos.
Material necessário para cada grupo:
Procedimento:
Observe o que acontece com a parafina e a seqüência em que as taxinhas caem.
Faça o seguinte questionamento à turma:
O que acontece com a parafina grudada nas taxinhas e em que seqüência as taxinhas caem?
Pela seqüência do derretimento da parafina, em que sentido podemos concluir que o calor flui no fio?
Atividade II
O professor também deverá preparar material para que na seqüência os alunos realizem um segundo experimento. Além do material anterior, será preciso de apenas dois pedaços de fios nu, de materiais diferentes, por exemplo, um de cobre e outro de ferro, com aproximadamente 40 cm de comprimento cada um, diâmetro de secção reta acima de 2 mm. Se for possível, varie os metais nos pares, por exemplo, cobre com ferro, cobre com alumínio, alumínio com ferro, etc. Junte duas extremidades, uma de cada fio, e com um alicate torça essas pontas até formar uma junção de aproximadamente 15 cm de comprimento, veja a Figura 03.
Forneça um par de fios para cada grupo de alunos; se possuir em sua escola montagem própria para usar uma chama de gás, utilize esse recurso, caso não tenha, use a chama da vela. Embora demande mais tempo, os resultados obtidos usando a chama da vela também trará resultados satisfatórios.
Qualquer que seja o material usado, deve-se precaver chamando a atenção dos alunos para que tomem os devidos cuidados a fim de evitar acidentes
Peça aos alunos que mantendo os respectivos grupos executem os procedimentos esquematizados na Figura 04: primeiro acenda a vela e deixe cair gotas de parafina ao longo de cada parte individualizada dos fios, região não enrolada, veja a figura. De preferência a parafina depositada deverá envolver todo o fio, nesta respectiva região, para evidenciar a observação e ao mesmo tempo diminuir perdas de calor para o ambiente. Depois coloque os fios com a parte enrolada sobre um suporte, prendendo-os com um alicate como na Figura 04 ou usando um sobrepeso, Figura 05, de forma que os fios fiquem na direção horizontal, veja esquema. Acenda então a chama do gás ou de uma vela sob a parte em que os fios estão enrolados para que recebam a mesma quantidade de calor. Mantenha a chama em um ponto próximo à região em que os fios se individualizam, parte dos fios coberta com a parafina.
Pergunte aos grupos:
Em que seqüência ocorreu o derretimento da parafina em cada fio?
Em qual material a parafina derreteu primeiro?
Entre os dois materiais qual é melhor condutor de calor?
Atividade III
Em seguida o professor deverá explicar para os alunos que a propriedade relacionada com a rapidez que o calor se propaga em um material é denominada de condutividade térmica e é uma característica do material ou da substância, cujo valor é tabelado conforme pode ser constatado pela tabela abaixo.
http://www.protolab.com.br/Condutividade_Termica.htm
Peça aos alunos que observe a tabela e compare os valores das condutividades dos metais com outros sólidos, tijolo, madeira, etc, e responda qual conduz melhor o calor.
Peça também que numa folha calcule quantas vezes a condutividade do cobre é maior que a do ferro.
A água e o ar conduzem bem o calor? Por quê?
Depois o professor deverá completar o assunto da aula explicando para a turma a lei de Fourier. Essa lei foi estabelecida em 1811 pelo matemático e físico francês Jean Baptiste Joseph, mais conhecido por barão de Fourier. A lei de Fourier constitui uma lei empírica, isto é, estabelecida a partir de dados experimentais. A equação que traduz a lei de Fourier é:
q* = k.A.(T2 – T1)/L, observe a Figura 06, abaixo.
Em que, q* é o fluxo de calor, quantidade de calor que atravessa uma superfície num intervalo de tempo; k é a condutividade térmica do material; A é a área da superfície normal à direção do fluxo; T2 é a temperatura mais elevada; T1 é a temperatura mais baixa; L é a espessura ou comprimento relativo à distância de propagação do fluxo. Lembrando ao aluno que a expressão acima fornece o valor do fluxo de calor e que este flui sempre no sentido da temperatura maior para a menor.
O professor ainda poderá elaborar um exercício de aplicação da lei de Fourier para os alunos resolver, como sugestão, apresenta o exercício a seguir:
Solução:
Em 5,0 horas:
Nome | Tipo |
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Mago da Física - Condutividade Térmica (Qualitativo) | Vídeo |
Peça aos grupos de quatro alunos, que exemplifique pelo menos duas situações, onde se notifica a aplicação prática da condutividade térmica de algum material utilizado. Deverão explicar justificando porque a condutividade influencia onde o material está sendo aplicado.
Quatro estrelas 2 classificações
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21/08/2015
Cinco estrelasGostei da abordagem ao tema, o experimento e a atividade proposta.
20/10/2013
Quatro estrelasGostei mas gostaria gostaria de resposta de exercício similares a este. A)Uma barra de cobre ( k = 389,6 J/s.m.oC) de 2 ,0 m de comprimento tem uma de suas extremidades em contato com um recipiente contendo vapor de água a 100o C e a outra em contato com um recipiente contendo gelo fundente. A barra é isolada lateralmente para evitar perdas de calor para o ambiente. A secção transversal da barra é de 12 cm². Determinar: a) o fluxo de calor através da barra