Aula - Cadê o Calor?

Situação de Aprendizagem 1 da disciplina de física para a segunda série do Ensino Médio.

Problematizando e Classificando: Cadê o Calor?

Competências e Habilidades: identificar fenômenos, substâncias e materiais envolvidos em processos térmicos; relacionar características térmicas dos materiais com seus diferentes usos diários; perceber a participação do calor nos processos naturais ou tecnológicos; elaborar comunicação escrita ou oral utilizando linguagem científica adequada.

Roteiro 1

1-) Liste pelo menos 20 termos, processos ou situações que tenham alguma relação com calor ou com temperatura.
Fogo, água, gasolina, álcool, blusa de lã, cobertor, gelo, gás freon, evaporação, condensação, fusão, explosão, dinamite, exercícios físicos, forno, fermentação, café, queimadura, gangrena, febre, termômetro, etc.

2-) Quais características dos elementos que você listou os associam a processos térmicos? Por exemplo, nossas mãos se esquentam quando as esfregamos, ou nossa pele molhada com álcool se resfria se a sopramos.
O fogo aquece pela queima de combustíveis.
A água pode ser utilizada como sistema de refrigeração retirando o calor dos corpos.
A gasolina produz calor através de sua queima e explosão.
O álcool esquenta o corpo quando o tomamos.
A blusa de lã isola o corpo dificultando a troca de calor. O cobertor também.
O gelo resfria roubando calor dos objetos nos quais está em contato.
O gás freon retira calor de dentro da geladeira para realizar sua expansão e o devolve ao ambiente no condensador atrás da geladeira sob alta pressão.
A evaporação é um processo natural da passagem do estado líquido ao gasoso ou vapor no qual há consumo/ganho de calor, e a condensação é um processo do estado gasoso ao líquido no qual há perda de calor. Na fusão o sólido passa para o líquido retirando calor do ambiente.
A explosão é uma grande expansão de pressão e temperatura que ocorre em um pequeno tempo.
A dinamite serve para provocar explosões.
Os exercícios físicos geram calor pelo atrito e movimento dos músculos o que provoca um aumento da quantidade de calor no corpo.
O forno aquece os alimentos funcionando como uma estufa, fazendo o calor circular homogeneamente por dentro dele.
A fermentação é um processo químico/biológico que gera calor e gás carbônico.
O café para ser feito utiliza o calor da água para aumentar sua solubilidade na mesma.
A queimadura ocorre quando uma fonte de calor transforma a água do nosso corpo em vapor, a gangrena ocorre quando os líquidos do nosso corpo passam para o estado sólido, e a febre é um mecanismo de defesa do corpo humano utilizado para matar as bactérias, germes e vírus que não resistem a altas temperaturas.
O termômetro é um aparelho utilizado para medir a temperatura através da comparação com um agente controlado que dilata ao receber calor.

3-) Identifique sistemas naturais e criados pelo homem nos quais exista alguma relação com calor e temperatura.
Sistemas naturais: Formação das chuvas, formação dos ventos, neve e granizo, neblina, erupção vulcânica, efeito estufa, el niño e la ninã, aquecimento global, destruição da camada de ozônio, eras glaciais, etc.
Criados pelo homem: Usina nuclear, usina termoelétrica, geladeira, ar condicionado, máquina a vapor, caldeira, motor a explosão, etc.

4-) Agora use os elementos de sua lista para preencher a tabela a seguir.

A Física Térmica no dia-a-dia.

Antes de falarmos da diferença entre Calor (processo) e Temperatura (Grandeza relacionada ao movimento da matéria), será feita a seguinte experiência, segue o modelo do relatório:

Temperatura e Calor

Objetivo: Verificar que nosso sentido térmico é mais eficaz em captar o calor que ganha ou perde em relação as coisas do que suas temperaturas reais.

Material: Três vasilhas, água na temperatura ambiente, água quente e água com gelo. Além de alguém para realizar a experiência.

Procedimento: Colocar uma das mãos mergulhada na vasilha com água quente e a outra mão na vasilha com água com gelo. Esperar alguns instantes. Em seguida, retirar ambas as mãos ao mesmo tempo das vasilhas e colocá-las juntas sem se tocarem muito uma na outra na vasilha com água na temperatura ambiente. Observar o que ocorre.

Resultados: A mão que está mergulhada na água quente sofrerá um aumento de temperatura, pois está ganhando calor, energia, e quando recebemos calor temos a sensação de quente. A outra mão mergulhada na água com gelo sofrerá uma diminuição da temperatura, pois transferirá calor para a água gelada, com a saída do calor da mão temos a sensação de frio.

Quando colocamos as duas mãos na água com temperatura ambiente sentimos uma inversão nas sensações. A mão que está com menor temperatura, a gelada, nos passa a sensação de quente, e a mão que está com maior temperatura, a quente, nos passa a sensação de frio. Isso ocorre porque quando colocamos a mão gelada na água com temperatura ambiente ela receberá calor dessa água, e sempre que recebemos calor temos a sensação de quente. A outra mão, que está com maior temperatura, ao ser colocada na água ambiente cede calor para essa água, e sempre que doamos calor temos a sensação de frio.

Conclusão: Podemos concluir que nosso corpo não consegue sentir a temperatura das coisas e sim apenas a transferência de energia térmica, o calor. E sempre que o calor é transferido de nosso corpo ao ambiente temos a sensação de frio, e quando ocorre o contrário, o calor é transferido do ambiente para nosso corpo, temos a sensação de quente.

Posando para as fotos temos o João e a Giani, alunos do 2º C no Nely.