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- 3 recipientes; Procedimento: 1- Encha os três recipientes: um com água fria, outro com água morna e outro com água quente (não demasiado para não queimar); 2 - Coloque uma mão na água fria e outra mão na água quente. Aguarde uns instantes, cerca de 1 minuto. A seguir coloque ambas as mãos na bacia com água morna. Qual a sensação? Afinal, as mãos estão mergulhadas no mesmo recipiente, portanto a água está à mesma temperatura, mas o que se sente não é igual em ambas as mãos, uma parece estar mais fria que a outra. Este fato pode ser explicado pela capacidade que nosso corpo tem de sentir a temperatura. Quando os nossos sentidos captam alguma coisa, o nosso cérebro adapta-se a essa situação. Sendo assim, quando tocamos em alguma coisa quente e depois noutra fria, o objeto frio vai parecer mais frio em relação à sua temperatura real. Situação parecida acontece quando estamos em um ambiente quente e depois passamos para um frio, o nosso corpo sente muito mais o abaixamento de temperatura. Daí se explica por que os esquimós conseguem sobreviver em lugares tão gelados como os pólos, o organismo já está acostumado com aquele ambiente. Agora imaginem um esquimó em Cuiabá? Sentiria um calor insuportável! Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Este trabalho foi recuperado de uma versão anterior da revista Educação Pública. Por isso, talvez você encontre nele algum problema de formatação ou links defeituosos. Se for o caso, por favor, escreva para nosso email () para providenciarmos o reparo. O estudo da termodinâmica envolve o uso de conceitos como energia, calor e temperatura, que já estamos acostumados a empregar no nosso dia a dia. Essas palavras, no entanto, nem sempre têm o mesmo significado na ciência e na linguagem comum. Isso tem sido causa de dificuldades no ensino de Química, pois muitas vezes não se alcança o resultado esperado em sala de aula devido ao fato de professor e aluno não se entenderem sobre o significado das palavras. Neste trabalho apresentamos uma pesquisa com os alunos da 7ª e 8ª série do Ensino Fundamental com o propósito de verificar se realmente existe dificuldade para compreender a diferença entre os termos calor e temperatura. Observou-se que, mesmo após aula expositiva sobre o significado de "calor", em que o professor esteve atento à necessidade de esclarecer as diferenças entre a linguagem coloquial e científica, os alunos ainda apresentaram dificuldade em compreender corretamente o significado do termo. IntroduçãoQuando dois sistemas com temperaturas diferentes são colocados em contato, a temperatura de ambos no equilíbrio será a média ponderada das temperaturas iniciais. Esse fenômeno é observado frequentemente e o homem, há muito tempo, tem procurado entendê-lo de maneira profunda. Até o início do século XIX, esse fenômeno era explicado afirmando que todos os corpos possuíam uma substância material chamada calórico. Acreditava-se que um corpo com temperatura mais alta possuía mais calórico do que outra com temperatura mais baixa. Quando os dois corpos eram colocados em contato, o corpo rico em calórico cedia parte dessa substância ao outro, até que ambos atingissem a mesma temperatura. A teoria do calórico foi capaz de descrever de maneira satisfatória muitos processos, tais como a condução de calor ou a mistura de substâncias em um calorímetro. Entretanto, o conceito de calor como substância, cuja quantidade total permanecia constante, não sobreviveu aos fatos experimentais (Oliveira, 1998). A teoria do calórico, pensado como substância, foi abandonada em favor da teoria do calor, pensado como transferência de energia entre sistemas a diferentes temperaturas, “principalmente pelo fato de a primeira não conseguir explicar o aquecimento de objetos por outras formas que não uma fonte de calor, por exemplo, por atrito” (Mortimer; Machado, 1999 e 2003). “A primeira evidência conclusiva de que o calor não poderia ser uma substância foi apresentada por Benjamin Thompson (1753-1814), americano que, posteriormente, tornou-se o Conde Rumford da Baviera” (Mortimer; Machado, 1999 e 2003). De acordo com Mortimer e Machado,
Temperatura é a medida da energia cinética associada ao movimento aleatório das partículas que compõem um dado sistema físico. Quando dois sistemas estão na mesma temperatura, eles estão em equilíbrio térmico e não há transferência de calor. Quando existe diferença de temperatura, o calor será transferido do sistema de temperatura maior para o sistema de temperatura menor até atingir um novo equilíbrio térmico. A temperatura está ligada à quantidade de energia cinética num sistema. Quanto mais flui energia para um sistema, mais a sua temperatura aumenta. Ao contrário, perda de energia provoca abaixamento da temperatura do sistema. Na escala microscópica, essa energia corresponde à agitação dos átomos e moléculas do sistema. Assim, a elevação da temperatura de um sistema corresponde ao aumento da velocidade, vibração e rotação dos átomos ou moléculas. Muitas propriedades físicas da matéria, como as fases sólida, líquida, gasosa ou plasma, densidade, solubilidade, pressão de vapor e condutividade elétrica dependem da temperatura. A temperatura influencia também a constante de velocidade e o equilíbrio de uma reação química. A temperatura é uma propriedade intensiva de um sistema, o que significa que ela não depende do tamanho ou da quantidade de matéria no sistema (Feltre, 1983). A unidade básica de temperatura é o Kelvin (K). Um Kelvin é rigorosamente definido como o 1/273,16 avos da temperatura do ponto triplo da água. A temperatura 0 K é chamada zero absoluto; corresponde ao ponto em que átomos e moléculas não possuem nenhuma energia cinética, ou seja, estão completamente parados. Para aplicações diárias, é sempre conveniente utilizar a escala Celsius, na qual 0º corresponde à temperatura em que a água congela e 100º corresponde ao ponto de ebulição da água ao nível do mar. Nessa escala, a diferença de temperatura de 1ºC equivale a 1 K. A escala Celsius é essencialmente a mesma que a escala Kelvin, porém com uma diferença na temperatura de congelamento da água de + 273,16 K (Levine, 1988). Calor e temperatura são conceitos diferentesA energia não pode ser criada nem destruída, apenas passar de uma forma para outra. Pode, também, ser transferida de um corpo para outro. O calor é um processo de transferência de energia de um corpo com temperatura maior para outro com temperatura menor, sendo o melhor exemplo de que a energia pode ser transferida. “O ramo da ciência que trata das mudanças de energia que acompanham processos físicos e químicos chama-se Termodinâmica” (Quagliano; Vallarino, 1979). Os corpos são constituídos de partículas denominadas átomos, que se agrupam formando moléculas. As moléculas apresentam movimento característico de cada material: nos sólidos, esse movimento é bem pequeno; nos líquidos, as partículas têm maior liberdade de movimento; nos gases, as partículas têm movimento intenso. “O movimento das moléculas é denominado agitação térmica” (Cruz, 2002). E a agitação térmica está relacionada à percepção que temos de quente e frio. Um fenômeno que ajuda a perceber isso é a expansão dos corpos, que geralmente ocorre quando a temperatura aumenta. “O aumento do estado de agitação das partículas de um corpo faz com que elas ocupem maior espaço, aumentando as dimensões do corpo. A grandeza que permite avaliar o estado de agitação das moléculas de um corpo é a temperatura” (Cruz, 2002). De acordo com Cruz, um exemplo seria
Em resumo, quando a barra de ferro quente é colocada na água fria, há transferência de energia cinética do ferro quente para a água fria, fazendo com que o ferro diminua a temperatura e a água aumenta a sua. “A essa transferência de energia damos o nome de calor” (Cruz, 2002). Obviamente esse fenômeno não ocorre apenas entre o ferro quente e a água fria, mas com quaisquer corpos que estejam a temperaturas diferentes; e cessa quando atinge o equilíbrio térmico, isto é, quando ambos atingem a mesma temperatura. “Calor é o nome dado à transferência de energia de um corpo a outro. É energia em trânsito” (Russel, 1994). “Temperatura é a grandeza física que permite medir a energia cinética das partículas de um corpo, a energia de movimento das partículas” (Cruz, 2002). O conceito científico e o senso comumConforme podemos observar em Laburu e Heller,
A ausência de diálogo entre a realidade criada pela ciência e a realidade da vida cotidiana, entre a linguagem científica e a linguagem cotidiana não possibilita ao aluno rever seu conhecimento à luz das novidades que aprende nas aulas de Química. Não há também diálogo entre as teorias científicas e os fenômenos, entre os princípios científicos e os contextos sociais e tecnológicos em que eles se materializam (Develay, 1990). Tudo isso torna a ciência escolar algo desinteressante e sem sentido para a grande maioria dos estudantes. Ao fracassarem nas disciplinas de Física, Química e Biologia, os alunos internalizam a incapacidade e o discurso de que a ciência é para alguns poucos iluminados (Tunes, 1995). O estudo da termodinâmica envolve o uso de alguns conceitos – energia, calor, temperatura – que já estamos acostumados a usar no nosso dia a dia. Essas palavras, no entanto, não têm o mesmo significado na ciência e na linguagem comum. Isso tem sido causa de dificuldades no ensino de Química, pois na maioria das vezes o professor trabalha conceitos mais avançados, como calor de reação, Lei de Hess etc. sem uma revisão dos conceitos mais básicos (Vygotsky, 1987). ConclusõesÉ recomendável para nós, professores, deixar claro para o aluno que a transferência de calor sempre ocorre do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. Em ciência, ao contrário do que fazemos na vida cotidiana, não admitimos a existência de dois processos de transferência de energia – calor e frio. No rigor da termodinâmica não existe transferência de frio, somente de calor. É importante que nós ofereçamos atividades que favoreçam os alunos a perceber a relação entre os conceitos científicos de calor e temperatura. Não logramos êxito em substituir o conceito popular de calor pelo conceito científico. ReferênciasANDRÉ, M. E. D. A. (1993) Os estudos etnográficos e a reconstrução do saber didático. Ano 12, nº 19, p. 17-21. CRUZ, D. (2002). Ciências e Educação Ambiental. São Paulo: Ática. DEVELAY, M.; ASTOLFI, J. (1990). A didática das ciências. Campinas: Papirus. DRIVER, R.; ASOKO H.; LEACH J.; MORTIMER E.; SCOTT P. (1999) Construindo conhecimento científico na sala de aula. Química Nova, p. 31-39. FELTRE, R. (1983) Físico-Química. São Paulo: Moderna. FOUCAULT, M. A. (1986). Microfísica do poder. Rio de Janeiro: Graal. HELLER, A. (1989) O cotidiano e a história. Rio de Janeiro: Paz e Terra. HELLER, A. (1991) Sociología de la vida cotidiana. Barcelona: Península. LABURU, C. E. (1995). Uma descrição da forma do pensamento dos alunos em sala de aula. Revista Brasileira de Ensino de Física. v. 17, nº 3, p. 243-253. LEVINE, I. N. (1988). Physical Chemistry. Singapore: McGraw-Hill. LOPES, A. R. C. (1993) Reflexões sobre currículo: as relações entre senso comum, saber popular e saber escolar, p..15-21. LOPES, A.R.C. (1999) Conhecimento escolar: ciência e cotidiano. Rio de Janeiro: ed.UERJ, p. 137-141. MACHADO, A. H. (1999) Aula de Química:discurso e conhecimento. Ijuí: Ed. Unijuí, p. 26-44. MORTIMER, E. F.; MACHADO, A. H. (2003) Química para o ensino médio. São Paulo: Scipione, p. 229-247. MORTIMER, E. F.; AMARAL, L. O. F. (1998) Quanto mais quente melhor: calor e temperatura no ensino de termoquímica. Química Nova, p. 30-34. OLIVEIRA, R. J. (1998). A energia e a química. Química Nova, p. 19-21. QUAGLIANO, J. V.; VALLARINO, L. M. (1979) Química. ed. Guanabara Dois S.A. RUSSEL, J. B.(1994). Química Geral. Rio de Janeiro: Makron Books, p. 110 – 135. TUNES, E. (1995). Os conceitos científicos e o desenvolvimento do pensamento verbal. Cadernos CEDES, p. 29-39. VYGOTSKY, L. S. (1987) Pensamento e linguagem. São Paulo: Martins Fontes, p. 20-58. Publicado em 2 de outubro de 2012 Este artigo e os seus comentários não refletem necessariamente a opinião da revista Educação Pública ou da Fundação Cecierj. Como podemos explicar o observado como conceituar a temperatura Estamos usando corretamente os conceitos de temperatura é calor?Calor e Temperatura são dois conceitos fundamentais na termologia (Termofísica) os quais, são considerados sinônimos. No entanto, o calor designa a troca de energia entre corpos, enquanto a temperatura caracteriza a agitação das moléculas de um corpo.
Como podemos explicar o observado como conceituar temperatura?A temperatura é uma grandeza física utilizada para medir o grau de agitação ou a energia cinética das moléculas de uma determinada quantidade de matéria. Quanto mais agitadas essas moléculas estiverem, maior será sua temperatura.
Qual é o conceito de temperatura é calor?CALOR é definido como energia cinética total dos átomos e moléculas que compõem uma substância. TEMPERATURA é uma medida da energia cinética média das moléculas ou átomos individuais.
Como é definido o conceito de temperatura?A temperatura diz respeito à medida da energia cinética ligada ao movimento das partículas. Quanto mais agitados eles estiverem maior será a temperatura, independente dos estados físicos da água, seja sólido, líquido ou gasoso. Através dela é possível medir o grau de energia de um corpo comparado a outro em referência.
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