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PLANOS DE AULA – FÍSICA TÉRMICA
Neste capitulo trataremos dos conceitos tratados na Física Térmica. Mostraremos como elaboramos o curso e deixamos uma forma possível de aborda os conteúdos em cima dos 3MP em um método parecido com o de Delizoicov e Angotti fizeram em um livro de Física 1 , só que no nosso caso fizemos voltado para o ensino de Termodinâmica.
- ISOLANTE E SENSAÇÃO TÉRMICA: CONCEITO DE CALOR E TEMPERATURA. Objetivo: Criticar, analisar e julgar, com base em padrões e valores, opiniões, textos, situações, resultados de experiências, soluções para situações-problema, diferentes posições assumidas diante de uma situação. Identificar os isolantes térmicos, analisar e relacionar o conceito de calor e temperatura. Identificar e avaliar o fenômeno da absorção de calor como dependente da cor do objeto, identificar o sol como emissor de radiação térmica, entre outros tipos de radiação. Problematização Inicial: Questões e situações para inicio de discussão:
- Para você o que seria calor?
- O que deve haver ao admitir-se que há uma existência de calor?
- Por que, quando colocamos a mão na maçaneta da porta, temos a sensação de que está mais fria que o batente ou a própria porta? Elas estão à mesma temperatura?
- Por que a serragem é um melhor isolante térmico do que a madeira?
- Podemos afirmar que o cobertor aquece o nosso corpo? Organização do conhecimento:
1DELIZOICOV, D. ; ANGOTTI, J. A. P.; Física. São Paulo: Cortez, 1992.
As noções de “quente” e “frio” são intuitivas e dependem de vários fatores inerentes ao observador e ao objeto observado. Através do tato, podemos distinguir um corpo quente de um corpo frio, porém com este método de avaliação não podemos determinar a temperatura de um corpo, pois a sensação térmica pode ser diferente de uma pessoa para outra. Trataremos, inicialmente, do conceito de calor.
Figura 1 – Termômetro.
- O que é calor? Toda a matéria é composta por moléculas e átomos. Estes átomos estão sempre em diferentes tipos de movimento (translação, rotação, vibracional). O movimento dos átomos e moléculas gera calor ou energia térmica. Toda matéria tem uma energia térmica. Quanto mais movimento dos átomos ou moléculas têm mais energia térmica ou calor que eles terão.
- Como o calor é transferido? O calor pode viajar de um lugar para outro de três maneiras: condução, convecção e radiação. Ambos condução e convecção exigem questão de transferência de calor.
- O que é temperatura? Os objetos na natureza, assim como nós, são feitos de pequenas partículas que conhecemos como moléculas. Com elas ocorre algo invisível. Elas estão em constante estado de agitação, no caso dos sólidos, ou de movimentação, como ocorre em líquidos ou gases. Essa situação não é constante, elas podem estar mais ou menos agitadas, dependendo do estado energético em que elas se encontram.
através da pele são inúmeras: dor, pressão, frio, etc. As sensações relacionadas ao frio ou ao calor são ditas sensações térmicas.
Aplicação do conhecimento:
- O vídeo interessante para acesso dos estudantes: “O calor que mata” disponível em h p://veja.abril.com. br/200803/p_086.html.
- Tirinha. Disponível em: https://www.google.com.br/search? q=cobertor+de+la&biw=1920&bih=989&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved= 0CAYQ_AUoAWoVChMI- beUn5vYxwIVAY6QCh1SogNF#tbm=isch&q=tirinha+sensa%C3%A7%C3%A 3o+t%C3%A9rmica+praia&imgrc=cFUCPpmtrTpH_M%3A
- Vídeo: http://www.rtp.pt/wportal/sites/tv/adivinhas_da_ciencia/video7.php
2. PROCESSOS DE TRANSMISSÃO DE CALOR E CALORIMETRIA
Objetivo:
Identificar e avaliar o fenômeno da transmissão de calor, por condução, convecção e radiação. Identificar o sol como emissor de radiação térmica, entre outros tipos de radiação.
Problematização Inicial:
- Ao colocarmos uma toalha molhada no varal, em um dia de Sol, ela poderá secar completamente, assim como se colocarmos em uma sala com ar-condicionado. Por quê? Nos dois casos, se considerarmos o mesmo instante, qual secará primeiro?
Organização do conhecimento:
Em certas situações, mesmo não havendo o contato físico entre os corpos, é possível sentir que algo está mais quente. Como quando se chega perto do fogo de uma lareira. Assim, concluímos que de alguma forma o calor emana desses corpos "mais quentes" podendo se propagar de diversas maneiras.
Este trânsito de energia térmica pode acontecer pelas seguintes maneiras:
- Condução;
- Convecção;
- Irradiação.
Figura 4 – Transmissão de calor
- Condução: É a situação em que o calor se propaga através de um "condutor". Ou seja, apesar de não estar em contato direto com a fonte de calor um corpo pode se modificar sua energia térmica se houver condução de calor por outro corpo, ou por outra parte do mesmo corpo.
Por exemplo, enquanto cozinha-se algo, se deixarmos uma colher encostada na panela, que está sobre o fogo, depois de um tempo ela esquentará também.
Este fenômeno acontece, pois, ao aquecermos a panela, suas moléculas começam a agitar-se mais, como a panela está em contato com a colher, as moléculas em agitação maior provocam uma agitação nas moléculas da colher, causando aumento de sua energia térmica, logo, o aquecimento dela.
Também é por este motivo que, apesar de apenas a parte inferior da panela estar diretamente em contato com o fogo, sua parte superior também esquenta.
Figura 5 - Condução
O corpo que emite a energia radiante é chamado emissor ou radiador e o corpo que recebe o receptor. O sol é um bom emissor de irradiação.
Figura 8 – Raios de Sol.
Aplicação do conhecimento:
- Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=Hb-C2JUinVU
- Tirinha de transmissão de calor por condução: https://www.google.com.br/ search?q=tirinha+condu%C3%A7%C3%A3o, +irradia%C3%A7%C3%A3o+e+convec%C3%A7%C3%A3o&espv=2&biw= 20&bih=989&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0CAYQ_AUoAWoVChMI hMnKwKXYxwIVgoiQCh2ayg-s#imgrc=LP8NO_ozzR0X6M%3A
