Aula 4

Aula “Calor e Temperatura”

Escola: E. E. “Prof. Dr. João Deoclécio da Silva Ramos”

Professoras: Rafaela Soares de Carvalho e Tamara Rosse Candido

Turma: “Inteligente”

Ano/Semestre: 2013/2º semestre

Aula nº.: 01                                     Data: 20/09/2013

Horário de início e de término da aula: 07h00 às 08h40min

Público alvo: 2º ano A do Ensino Médio

Conteúdo

1. Calor e Temperatura

1.1. Diferença entre calor e temperatura.

1.2. Equilíbrio térmico.

1.3. Escalas termométricas.

Para explicar o item 1.1, usaremos textos de autoria própria, elaborados através da leitura de livros, textos da Internet e das notas de aula de nossa disciplina de Física II.

1.1. Diferença entre calor e temperatura

Os conceitos de calor e temperatura estão presentes em nossas vidas e, muitas vezes, são confundidos pelas pessoas. Vejamos a “tirinha” abaixo:

Figura 1 – Confundindo calor com temperatura

Fonte: Física na Rede

Temperatura é a medida do grau de agitação das partículas que constituem uma substância. Por exemplo, um corpo quente possui suas moléculas agitando-se muito, ou seja, tem uma energia cinética alta. Um corpo frio tem uma energia cinética baixa, isto é, suas moléculas agitam-se pouco. A temperatura nos permite classificar o quente e o frio com uma escala. Vamos ver, a seguir, quais são as escalas termométricas mais utilizadas. Na “tirinha” acima, o correto seria o menino dizer que a temperatura está elevada.

Calor é a energia térmica em trânsito. Por exemplo, se um corpo é colocado próximo a outro corpo que possui uma temperatura diferente, a energia térmica é transferida sempre do corpo com temperatura maior para o de temperatura menor, até que suas temperaturas fiquem iguais:

Figura 2 – Transferência de calor

Fonte: Blogue CFQ

Para explicar o item 1.2, usaremos textos de autoria própria, elaborados através da leitura de livros, textos da Internet e das notas de aula de nossa disciplina de Física II.

1.2. Equilíbrio térmico

O equilíbrio térmico ocorre quando dois corpos com temperaturas diferentes (diferentes graus de agitação) colocados em contato atingem a mesma temperatura (mesmo grau de agitação), como podemos observar na Figura 3.

Figura 3 – Equilíbrio térmico

Fonte: El Calor y la temperatura

Para explicar o item 1.3, usaremos textos adaptados do livro de YOUNG.

1.3. Escalas termométricas

Para medir a temperatura, utilizamos um aparelho chamado termômetro. As três escalas termométricas mais utilizadas são: Celsius, Fahrenheit e Kelvin.

- Celsius: é usada em vários países. O “zero” da escala corresponde ao ponto de fusão do gelo ou ponto de congelamento da água e o número “100” corresponde ao ponto de ebulição da água. Assim a escala Celsius (escala centígrada) fica dividida em cem partes iguais que chamamos de graus.

- Fahrenheit: é bastante utilizada nos Estados Unidos. O ponto de fusão do gelo é 32ºF (trinta e dois graus Fahrenheit), e o ponto de ebulição da água é 212°F. Deste modo, do ponto de fusão do gelo até o ponto de ebulição da água há 180 graus.

- Kelvin: na escala Kelvin, as temperaturas são medidas em “kelvins” e é errado dizer “graus kelvin”, usa-se apenas kelvin. Assim como a escala Celsius, a escala Kelvin é dividida em cem partes iguais. O ponto de fusão do gelo é 273 K e o ponto de ebulição da água é 373 K. Vejamos a Figura 4.

Figura 4 – Comparação de escalas termométricas

Fonte: Física Térmica

Objetivos

- Introduzir o conceito de temperatura e calor utilizando tecnologias para auxiliar no processo de ensino e aprendizagem.

- Fazer com que os alunos consigam associar o conceito de temperatura e calor ao cotidiano.

Recursos Didáticos: vídeos, simulação, computadores e projetor.

Metodologia: ministraremos a aula com o auxílio de tecnologias. Assim, utilizaremos o laboratório de Informática da escola, com o intuito de motivar os alunos a participarem da aula e a associarem o conteúdo dado ao seu dia a dia.

A aula será desenvolvida do seguinte modo: 

Inicialmente, passaremos um vídeo com duração de 6min23seg com as definições de calor, temperatura, equilíbrio térmico, que apresenta as três escalas termométricas mais utilizadas: Celsius, Fahrenheit e Kelvin:

Este vídeo será o ponto de partida para uma discussão com os alunos, em que iremos pedir que indiquem exemplos de acontecimentos do dia a dia relacionados ao que foi passado no vídeo.
Em seguida, os alunos vão assistir a um vídeo com duração de 2min44seg que traz um experimento sobre o equilíbrio térmico:

Escolhemos este vídeo porque ele é muito interessante para exemplificar o equilíbrio térmico. Acreditamos que, ao assistir o experimento, os alunos terão uma melhor compreensão do mesmo. Após o vídeo, com o objetivo de fazer os alunos raciocinarem um pouco sobre o que assistiram, vamos colocá-los diante das questões abaixo, relacionadas ao experimento do vídeo.

-        No vídeo quando a personagem que está fazendo o experimento com a água (mulher do cabelo curto) coloca as mãos na água “normal”, por que sente que em um recipiente a água está mais fria que no outro?

-        Se ela ficasse um bom tempo com as mãos na água “normal”, continuaria a sentir que a água de um recipiente é mais fria que no outro?

-        Após assistir ao vídeo, o que você conclui, quando sua mãe coloca as mãos em você para identificar se você está com febre?

Para sistematizar o conteúdo, iremos exibir um experimento virtual no projetor e os alunos irão, em dupla, abri-la em seus computadores na sala de Informática da escola: 

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Vamos pedir para que aumentem a temperatura para 30K e expliquem o que aconteceu com as moléculas. Em seguida, pediremos que aumentem para 60K e vamos questioná-los, até que fique claro que, conforme a temperatura aumenta, as moléculas ficam mais agitadas e, se diminuirmos a temperatura, as moléculas ficam menos agitadas. Com a simulação, os alunos poderão fazer alterações e visualizar os resultados, facilitando, assim, a compreensão do conceito. O tempo estimado de duração desta prática é de 20min.

Sairemos da sala de Informática e retornaremos, então, à sala de aula. Haverá uma discussão com toda a turma, com a finalidade de esclarecer o conceito, aproveitando as ideias dos alunos e incentivando a interação entre professor e aluno. Nesta discussão, iremos pedir para que os alunos nos digam o que é temperatura, calor, equilíbrio térmico, escalas termométricas mais utilizadas e a função do termômetro. Vamos solicitar exemplos de acontecimentos da vida dos alunos, para que relacionem o que estão aprendendo ao cotidiano. Iremos propor que os alunos nos digam suas opiniões sobre a aula que tiveram com o uso de tecnologias, de forma a motivá-los ao entendimento de que a tecnologia não pode ser vista apenas como “lazer”.

Quadro 1 – Relação entre objetivo e metodologia

Objetivo	Metodologia
Introduzir o conceito de temperatura e calor utilizando tecnologias para auxiliar no processo de ensino e aprendizagem.	Para alcançar este objetivo, utilizaremos vídeos e uma simulação.
Fazer com que os alunos consigam associar o conceito de temperatura e calor ao cotidiano.	Realizaremos diálogos com os alunos, conforme os conceitos forem sendo apresentados, sempre pedindo que eles exponham exemplos do seu dia a dia que estejam relacionados ao que estão aprendendo.

Fonte: elaboração própria.

Avaliação: cada dupla deve fazer um resumo curto sobre o conteúdo abordado na aula explicando os conceitos de temperatura, calor, equilíbrio térmico, escalas termométricas e termômetro. Com suas palavras escrever sobre o que entendeu e quais dúvidas surgiram e expor suas conclusões para a turma e através do diálogo esclarecer as dúvidas e corrigir as eventuais falhas que podem ter ocorrido no decorrer da aula, como a má interpretação dos conceitos.

Variável Didática: para a aula, estão previstas as seguintes variáveis:

- a turma não participar;

- algum dos equipamentos que iremos utilizar na sala de Informática dar problema;

- não dar tempo de trabalhar o que planejamos para esta aula.

Fontes

YOUNG, H. D. Temperatura e Calor. In: YOUNG, H. D. Física II: Termodinâmica e Ondas. 12. ed. São Paulo: Addison Wesley, 2008, p. 179-216.

Vídeo-aula sobre Calor e Temperatura. Disponível em: <http://www.videodeaula.com.br/ciencias/calor-e-temperatura/aula-de-calor-e-temperatura.html> Acesso em: 15 jun. 2013.

Física Térmica. Calor. Disponível em: <http://cref.if.ufrgs.br/~leila/>. Acesso em: 23 jul. 2013.

Efeito Joule. Temperatura e Calor. Disponível em: <http://www.efeitojoule.com/2009/01/temperatura-calor-e-temperatura.html>. Acesso em: 29 jul. 2013.

Wikipédia. Energia Cinética. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_cin%C3%A9tica>. Acesso em: 29 jul. 2013.

Wikipédia. Energia Térmica. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_t%C3%A9rmica>. Acesso em: 29 jul. 2013.

Wikipédia. Termômetro. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B4metro>. Acesso em: 29 jul. 2013.

Só Física. Escalas Termométricas: Disponível em: <http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termometria/escalas.php>. Acesso em: 29 jul. 2013.

Wikipédia. Grau Celsius. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Grau_Celsius>. Acesso em: 08 ago. 2013.

Wikipédia. Grau Fahrenheit. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Grau_Fahrenheit>. Acesso em: 08 ago. 2013.

Wikipédia. Grau Fahrenheit. Disponível em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Kelvin>. Acesso em: 08 ago. 2013.

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