Prof. Nelson Luiz Reyes

Marques

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

INSTITUTO DE FÍSICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE FÍSICA

Oficina : Física Térmica

1- temperatura

A temperatura é uma grandeza primitiva, não podendo,

por isso, ser definida.

São as sensações táteis de “quente” e de “frio” que

nos transmitem a primeira noção de temperatura.

Termoscópios e termômetros

Termoscópio qualquer instrumento que permita verificar se a

temperatura está ou não variando.

Termômetro é um instrumento destinado a medir a

temperatura.

Termômetro de álcool.

2- Calor

Calor é uma forma de energia transferida de um

corpo para outro devido, exclusivamente, a uma diferença

de temperatura.

Provocação 3- Para aumentar a temperatura de um corpo

ele deve obrigatoriamente receber calor ?

Provocação 4 - Sempre que um corpo recebe calor a sua

temperatura aumenta?

Provocação 1- Quanto maior a temperatura de um corpo,

mais calor ele possui?

Provocação 2- Pode-se dizer que a temperatura é a medida

da quantidade de calor de um corpo?

ILHAS DE CALOR

“..... Nesses locais, há um acúmulo de calor devido ao sol, aos

motores e ao calor de aparelhos elétricos .” LIVRO: Ciências 4 – pág 17 –

Paulo Cunha e Suely Raimondi – Atual Editora

“Por outro lado, parte do calor produzido rente ao solo é

aprisionado pelas nuvens, que funcionam como uma tampa

de panela.” LIVRO: Ciências 4 – pág 32 – Paulo Cunha e Suely Raimondi – Atual Editora

“O calor da terra.” LIVRO: Ciências 4 – pág 118 – Francisco Azevedo de Arruda Sampaio e Alaoma

Fernandes de Carvalho – Editora: IBEP

ERROS CONCEITUAIS NOS LIVROS DIDÁTICOS

“ Quando um corpo ganha calor, ele esquenta; quando

perde calor , esfria” Autores: Maria teresa, Maria do carmo, Maria Elisabete e Armando Coelho. 4º Série – Ed Scipione

“ O calor pode ser produzido por meio de aparelhos

elétricos ......” Autores: Maria teresa, Maria do carmo, Maria Elisabete e Armando Coelho. 4º Série – Ed Scipione

“ Nos também podemos produzir calor esfregando as

mãos uma na outra , sentimos as mãos aquecermos. ” Autores: Maria teresa, Maria do carmo, Maria Elisabete e Armando Coelho. 4º Série – Ed Scipione

“ Há corpos que se aquecem com mais rapidez e, por isso

conduzem (transmitem) o calor com facilidade. ” Autores: Maria teresa, Maria do carmo, Maria Elisabete e Armando Coelho. 4º Série – Ed Scipione

ERROS CONCEITUAIS NOS LIVROS DIDÁTICOS

3 - Processos de propagação do calor

Condução térmica é um processo de transporte de energia, sem

transporte de matéria, que ocorre de maneira mais eficiente nos

materiais sólidos.

Condução térmica

Provocação 6- Por que a lã é muito usada nos dias frios?

Provocação 5- O que significa dizer “estou com frio”?

Provocação 7- Em um mesmo ambiente de temperatura uniforme,

você toca um pedaço de madeira e uma peça de metal. Como você

explica o fato da peça metálica parecer mais fria?

“..., você usa um cobertor para se aquecer.” LIVRO: Ciências 4 – pág 73 – Samuel Ramos Lago e Erica Meirelles – Editora: IBEP

ERROS CONCEITUAIS NOS LIVROS DIDÁTICOS

“ 3. a) O alumínio e o ferro são bons condutores porque se

aquecem com rapidez. ” Autores: Maria teresa, Maria do carmo, Maria Elisabete e Armando Coelho. 4º Série – Ed Scipione

“ 3. b) A madeira e o plastico são maus condutores porque

demoram mais para se aquecer. ”

Autores: Maria teresa, Maria do carmo, Maria Elisabete e Armando Coelho. 4º Série – Ed Scipione

“ Há outros corpos que demoram mais para se aquecer,

por isso conduzem o calor com mais dificuldade. ” Autores: Maria teresa, Maria do carmo, Maria Elisabete e Armando Coelho. 4º Série – Ed Scipione

“ Há corpos que se aquecem com mais rapidez e, por isso

conduzem (transmitem) o calor com facilidade. ” Autores: Maria teresa, Maria do carmo, Maria Elisabete e Armando Coelho. 4º Série – Ed Scipione

ERROS CONCEITUAIS NOS LIVROS DIDÁTICOS

Comentários importantes:

1º) As panelas usadas em uma cozinha devem ser feitas de metal,

para que a energia térmica se propague rapidamente. Mas seus

cabos, geralmente, são feitos de madeira ou de plástico, maus

condutores de calor, a fim de dificultar a chegada do calor até a mão

de quem segura o utensílio.

2º) As panelas de aço inox com fundo triplo, são feitas com duas

camadas de aço inox, envolvendo uma camada de alumínio, que

por se melhor condutor que o aço inox, distribui o calor da chama de

maneira mais uniforme, facilitando o cozimento dos alimentos. Se o

alumínio for substituído por cobre, o aquecimento ainda é mais

homogêneo e rápido em toda sua superfície interna.

Convecção térmica

Convecção térmica é um processo de transporte de energia,

juntamente com o transporte de matéria, devido a uma diferença

de densidade e a ação gravitacional.

Comentários importantes:

1º) Em um refrigerador ocorre a formação de correntes de

convecção.

Guia do estudante Enem 2011 - Geografia

ERRO CONCEITUAL

Inversão térmica.

Arranjo Experimental.

Pega-se uma garrafa de plástico de refrigerante, com dois

orifícios. Introduzimos uma rolo de papel num dos orifícios.

Coloca-se fogo na extremidade externa do papel e observa-se a

fumaça...

Como podemos explicar??

“A atmosfera, sendo poluída, retém mais calor da terra, ....” LIVRO: Ciências 4 – pág 75 – Samuel Ramos Lago e Erica Meirelles – Editora: IBEP

Irradiação térmica

Irradiação térmica é o processo de transferência de calor através

de ondas eletromagnéticas, chamadas ondas de calor ou calor

radiante.

O esquema abaixo representa corretamente um aquecedor solar?

LIVRO: Ciências 4 – pág 108 – Samuel Ramos Lago e Erica Meirelles – Editora: IBEP

ERROS CONCEITUAIS NOS LIVROS DIDÁTICOS

Estufas são recintos fechados com paredes e teto de vidro (ou

plástico transparente), utilizadas, principalmente em países de

inverno rigorosos, para cultivar verduras, legumes e flores.

5º) A atmosfera da terra também provoca o efeito estufa

Troposfera

Ela vai do nível do mar até 12 km de altura. É nesta camada que ocorrem

os fenômenos climáticos (chuvas, formação de nuvens, relâmpagos).

É também na troposfera que ocorre a poluição do ar. Os aviões de

transporte de cargas e passageiros voam nesta camada.

http

://qn

int.s

bq

.org

.br/q

ni/v

isu

aliz

arT

em

a.p

hp

?id

Tem

a=

7&

alte

rarId

iom

a=

sim

&n

ovo

Idio

ma=

pt

O esquema abaixo representa corretamente a atmosfera da terra?

LIVRO: Ciências 4 – pág 74 – Samuel Ramos Lago e Erica Meirelles – Editora: IBEP

ERROS CONCEITUAIS NOS LIVROS DIDÁTICOS

http

://pro

fesso

rad

eg

eo

gra

fia.b

log

sp

ot.c

om

/2008/0

9/a

tmo

sfe

ra-a

tmo

sfe

ra.h

tml

Experimento proposto na página 71 do livro a Infância Feliz –

4º série

Autores: Aline Viana, Maria José Jordão e Sergio Escarlate

Editora: Escala Educacional

Arranje uma colher de madeira, uma de plástico e outra de

alumínio ou aço inoxidável. Coloque-as ao sol.

1. As colheres se aquecem igualmente? Não

2. Qual delas se aquece mais? A de metal

Você concorda com as respostas apresentadas pelos autores?

A cor não importa? ....

ERROS CONCEITUAIS NOS LIVROS DIDÁTICOS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU EDUCAÇÃO

PARA A CIÊNCIA E O ENSINO DE MATEMÁTICA

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ

AS CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS DE ALUNOS DA 8ª SÉRIE DO

ENSINO FUNDAMENTAL SOBRE O FENÔMENO DO EFEITO

ESTUFA

ANA CRISTINA LEANDRO DA SILVA LIBANORE

Maringá

2007

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Educação

para a Ciência e o Ensino de Matemática da Universidade Estadual de Maringá como

requisito parcial para a obtenção do título de Mestre.

Orientadora: Profª. Dra. Ana Tiyomi Obara.

O efeito estufa é um fenômeno atmosférico natural, ou

seja, existe na natureza, é independente da ação do

homem e das atividades que o homem realiza em

interação com o meio ambiente. Ele acontece porque

alguns gases que compõem a atmosfera funcionam

como um vidro de uma estufa, que deixa passar a luz

solar para seu interior, mas aprisiona o calor gerado

dentro da estufa.

4. Efeito Estufa

O texto contém algum erro conceitual?

Molion (1995, p. 2) define esse acontecimento da

seguinte maneira:

A atmosfera terrestre é constituída de gases que

permitem a passagem da radiação do sol e absorvem

grande parte do calor (a radiação infravermelha térmica)

emitido pela superfície aquecida da Terra. Essa

propriedade é conhecida como efeito estufa.

Efeito Estufa

O texto contém algum erro conceitual?

As concepções alternativas sobre o efeito

estufa

O efeito estufa é causado por gases produzidos pela

geladeira, pela fabricação de isopor, pelas fumaças das

fábricas e dos carros, e o gás que mais destrói é um gás

chamado CFC, que além de destruir a camada de ozônio,

ele aprisiona os raios do sol. (E-1)

Efeito estufa é a degradação do meio ambiente e que

acaba muito com a camada de ozônio. Ocorre com a

poluição e nós poluímos o meio ambiente a toda hora até

quando jogamos um papel de bala no chão nós

poluímos.(E-2)

As concepções alternativas sobre o efeito

estufa

O efeito estufa é conhecido também como aquecimento

global, é causado pela emissão de gases poluentes e

resíduos que destroem a camada de ozônio. (E-3)

O efeito estufa é causado pelos lixos, fumaça das

fábricas, gás da geladeira e o CFC. Esses produtos e

fumaças fazem buracos na camada de ozônio e isso é

muito ruim. (E- 5)

O efeito estufa ocorre quando a poluição quebra a

camada de ozônio deixando os raios ultravioletas

entrarem. (E-13)

O efeito estufa está existente a partir do início da

industrialização, quando as indústrias lançaram fumaças

a partir da produção na atmosfera. (E-6)

Como é causado o efeito estufa: pelo desenvolvimento

tecnológico e com a tecnologia, a criação de máquinas,

indústrias, carros, tudo isso polui e hoje a maior poluição

é a destruição da camada de ozônio além da degradação

da natureza. (E-33)

As concepções alternativas sobre o efeito

estufa

O efeito estufa pode ocasionar várias secas, prejudicando,

assim, as produções agrícolas e doenças como o câncer

de pele. (E-32)

As implicações de efeito estufa são muito graves para a

vida do ecossistema e da vida humana no planeta Terra,

pois querendo ou não as pessoas vão se prejudicar,

gerando doenças como câncer de pele e etc. (E-12)

Medidas já foram tomadas para conter o efeito estufa

como o Tratado de Kyoto, porém não alteraram a

realidade, ou seja, não deu certo. (E-6)

As concepções alternativas sobre o efeito

estufa

Professora de Ciências

O que você entende por “efeito estufa”?

Seria um aquecimento global da Terra com o

aprisionamento da temperatura na atmosfera.

(PC)

Professora de Geografia

Sim, já trabalhei, é nas 5ª séries, apesar de trabalhar em

todas as séries, sempre estar comentando sobre esse

fenômeno causado pelos gases que o homem emite na

camada de ozônio. (PG)

Então, é justamente isso; então, tentar fazer com que

eles relacionem algo que está sendo gerado pelo

homem que é o efeito estufa por causa dos gases e

que está afetando diretamente a nossa vida e sempre

trabalhar algo que é mais concreto para eles, algo que

eles entendam.(PG)

Professora de Geografia

Inclusive, e aí, a gente pode puxar pra questão do

câncer de pele, da proteção que nos devemos ter em

questão ao sol, os horários, porque que eles assistem

na televisão, porque das 10 às 4 horas da tarde a gente

tem que se prevenir passar um filtro solar. (PG)

5. Dilatação dos sólidos

Podemos observar, em

várias situações cotidianas, os

efeitos da dilatação e da

contração que ocorrem devido

às variações na temperatura.

Os cabos de aço da ponte “Golden Gate” de São Francisco (EUA)

ficam até 1,50 metros mais abaixo, no meio da ponte, no verão do

que no inverno, devido à dilatação.

Existem algumas situações em que é

necessário o uso de materiais com a

mesma taxa de dilatação, como por

exemplo, o engenheiro usa barras de ferro

de reforço que possuem a mesma taxa de

dilatação que o concreto e o dentista utiliza

na restauração um material com a mesma

taxa de dilatação que o esmalte dos dentes. Amálgama prateado

A dilatação pode ser útil. Quando se quer afrouxar a tampa

metálica de um vidro, podemos mergulhá-los em água quente.

A tampa de metal dilata-se mais que o vidro e fica um pouco

mais frouxa.

Dilatação linear

Dilatação (L) = coeficiente de dilatação () X

comprimento inicial (L0) X aumento de temperatura (T).

TLL .. 0 TLL .10

Dilatação superficial e volumétrica

A figura representa o termostato de um ferro elétrico

que funciona com uma lâmina bimetálica de latão e invar (liga

metálica composta de ferro e níquel), cujo coeficiente de

dilatação é menor do que o coeficiente do latão.

James P Joule confirmou, experimentalmente, que

calor é uma forma de energia. Joule realizou diversos

experimentos na busca do equivalente mecânico do calor.

Por volta de 1840, inventou um recipiente com água,

isolado termicamente, no qual colocou um sistema de pás

que podiam agitar a água

6- Calor e energia interna

Atualmente, considera-se que, quando a

temperatura de um corpo é aumentada, a energia que

ele possui em seu interior, a energia interna, também

aumenta. Se o corpo é colocado em contato com outro,

de temperatura mais baixa, haverá transferência de

energia do primeiro para o segundo e essa energia é

denominada calor. Portanto, o conceito é o seguinte:

Calor é uma forma de energia transferida de

um corpo para outro devido, exclusivamente, a uma

diferença de temperatura.

A energia interna de um sistema resulta das

energias cinéticas e potenciais de todas as partículas que

o constituem. Podemos ter corpos com as mesmas

temperaturas e diferentes energias internas. A energia

interna depende da quantidade de matéria que constitui o

sistema. Se tivermos 3 litros de água a 80 ºC e os

dividirmos por dois recipientes, um com um litro e outro

com dois litros, a água terá a mesma temperatura nos

dois recipientes, mas a energia interna no recipiente com

dois litros será o dobro da do outro recipiente, pois tem

duas vezes mais água.

Provocação 5- Qual(is) a(s) condição(ões) para se

admitir a existência de calor?

Provocação 6- Para aumentar a temperatura de um

corpo ele deve obrigatoriamente receber calor ?

Capacidade Térmica e Calor Específico

O calor específico esta relacionado com a capacidade

de uma substância absorver energia na forma de calor. O

calor específico é definido como a quantidade de calor por

unidade de massa necessária para elevar ou baixar de 1 ºC a

temperatura de uma substância.

A capacidade térmica de um corpo está relacionada com

a quantidade de energia na forma de calor que ele é capaz

de absorver ou ceder.

- entre as substâncias de uso comum, a água é a substância

que apresenta o maior calor específico.

- essa propriedade da água de absorver e liberar grandes

quantidades de calor sem que a sua temperatura sofra grandes

variações é importante para o clima da terra, que é moderado

pela temperatura relativamente estável dos oceanos.

2º) No litoral, durante o dia, o ar próximo à superfície da Terra

se aquece mais rapidamente do que o ar próximo à superfície do

mar. Assim, o ar que está sobre a areia sobe e, abre um espaço,

que é rapidamente ocupado pelo ar mais frio, aquele que está

sobre o mar. Forma-se assim uma corrente de ar que chamamos

de brisa marítima, pois sopra do mar para a terra.

Depois que o Sol se põe, a água e a areia deixam de receber

calor e começam a esfriar. Mas a areia esfria rapidamente, e a

água do mar demora a esfriar. O ar que está sobre o mar fica

mais quente do que o ar que está sobre a areia. Mais aquecido,

fica menos denso e sobe. Assim, o ar que está sobre a areia se

desloca em direção ao mar: é a brisa terrestre.

Calor Latente

A quantidade de energia, na forma de calor, necessária para

transformar uma unidade de massa de uma substância na fase sólida

para a líquida é chamada calor latente de fusão.

Para a água, o calor latente de vaporização vale 540 cal/g, ou seja,

são necessárias 540 calorias para vaporizar cada grama de água.

Para a água, o calor latente de fusão vale 80 cal/g, ou seja, são

necessárias 80 calorias para fundir cada grama de gelo.

Provocação 7- Sempre que um corpo recebe calor a

sua temperatura aumenta?

7. Mudanças de Fase

Transformação Mudança de

fase

Temperatura que se

processa a mudança

de fase

Observa

ções

Transformaçã

o

Sólido Líquido Fusão Temperatura de fusão

(TF) TF = TS Endotérmica

Líquido Sólido Solidificação Temperatura de

solidificação (TS) TS = TF Exotérmica

Líquido Gasoso Vaporização Temperatura de

vaporização (TV) TV = TC Endotérmica

Gasoso Líquido Condensação Temperatura de

condensação (TC) TC = TV Exotérmica

Sólido Gasoso Sublimação Temperatura de

sublimação (TS) TS =TSI Endotérmica

Gasoso Sólido Sublimação

(inversa)

Temperatura de

sublimação inversa (TSI) TSI =TS Exotérmica

Geada - Depósito de gelo cristalino, em forma

de agulhas, prismas, escamas, etc., resultante

da sublimação do vapor de água do ar (ou pelo

congelamento do orvalho ou ainda pelo

esfriamento produzido pela evaporação da

água ), sobre a superfície do solo, das plantas e

dos objetos expostos ao ar.

Orvalho - Condensação na forma de pequenas

gotas de água que se formam na grama e em

outros objetos pequenos perto do chão,

geralmente durante a noite, quando a

temperatura cai até o ponto de condensação.

Ponto de Orvalho: Temperatura necessária para que a umidade

existente no ar se converta em orvalho.