Sobre este plano
Este slide não deve ser apresentado para os alunos, ele apenas resume o conteúdo da aula para que você, professor, possa se planejar.
Sobre esta aula: Esta aula pode ser ministrada após os alunos já terem construído conhecimentos iniciais sobre a definição de temperatura e sua relação (diferenças) com o calor (aula sobre temperatura e calor). No entanto, não existem restrições que impeçam esta aula de ser planejada como ponto de partida para o estudo da temática, tendo em mente que os conceitos de temperatura, calor e frio devem ser priorizados e trabalhados com foco neste início de planejamento, pois estes conceitos são essenciais para o prosseguimento da temática e das habilidades que se esperam que os alunos desenvolvam.
Materiais necessários para a aula: Garrafa térmica contendo café quente, garrafinha (ou térmica) com água gelada (ou simplesmente água e gelo), seis copos descartáveis de 50 ml por grupo (copinhos de café), duas caixas de isopor (para cada grupo), termômetro (um por grupo).
Materiais opcionais: Duas caixas de sapato (por grupo), papel alumínio, pedaços de isopor, caixas de leite ou suco e tesoura.
Título da aula
Tempo sugerido: 2 minutos.
Orientações: Ao ler o título da aula, o professor pode promover um breve resumo do encontro anterior (aula sobre temperatura e calor). Perguntando aos alunos O que é temperatura mesmo?, Existe diferença entre temperatura e calor?, Qual seria esta diferença?
Após a turma relembrar estes conceitos, o professor pode fazer as seguintes perguntas para o prosseguimento da aula O que é calor?, O que é frio?, Qual seria a relação entre os dois?.
Diante das respostas fornecidas pelos alunos, incentive-os a criar suas hipóteses e conclusões iniciais.
Contexto
Tempo sugerido: 8 minutos.
Orientações: Divida os alunos em pequenos grupos. Em um copo (ou xícara), adicione café quente e, em outro copo, adicione água e gelo. Deixe os recipientes contendo os líquidos em cima de uma bancada visível para todos os grupos. Ou, então, o professor pode adicionar os líquidos em copos descartáveis e deixá-los na bancada de cada grupo. Peça para aos alunos que observem os líquidos e faça as seguintes perguntas:
Qual a relação desses líquidos com o tema da aula de hoje?
Qual apresenta maior temperatura? E qual apresenta menor? (o que está acontecendo microscopicamente?)
Como você chegou à conclusão sobre qual líquido apresenta maior e menor temperatura?
O que irá acontecer se deixarmos os líquidos nas bancadas durante algumas horas?
Os grupos devem debater e desenvolver seus argumentos, por meio de uma análise investigativa a respeito do café e da água. Após analisarem e responderem às questões, conclua com a seguinte pergunta:
Por que o café esfria e a água esquenta?
Proponha um debate aberto, para que os alunos criem hipóteses e desenvolvam suas teorias sobre esse fenômeno.
Questão disparadora
Tempo sugerido: 2 minutos.
Orientações: Leia a Questão disparadora para os alunos. Para auxiliar e mediar as respostas, peça para que os estudantes deem exemplos de situações nas quais se deparam com calor e frio. Algumas respostas que podem aparecer são: na hora de almoçar a comida vai esfriando enquanto o suco esquenta, o ventilador e o ar-condicionado esfriam os ambientes, derretimento do sorvete, a sopa que vai esfriando com o tempo. Instigue os alunos a pensar sobre os motivos da ocorrência desses fenômenos, e sobre as razões da natureza para aquecer e esfriar as coisas.
Mão na massa
Tempo sugerido: 30 minutos.
Orientações: Conte uma história para os alunos, na qual agora eles farão parte de um grupo de cientistas que deve investigar e desvendar o motivo pelo qual as coisas esquentam ou esfriam. Diga que se trata de um fenômeno que causa curiosidade desde os primórdios da humanidade e que nunca foi desvendado por ninguém. No entanto, agora, grandes empresas e laboratórios de ciência e tecnologia do mundo contrataram os melhores grupos de cientistas para desvendar este caso (crie o nome das empresas ou laboratórios para cada grupo, de acordo com sua criatividade).
Além disso, o professor também pode dividir os grupos por continentes ou países, ou, se preferir ser mais irreverente, cada grupo pode representar os melhores cientistas de cada bairro da sua cidade. Projete o slide ou imprima a tabela de coleta de dados para cada grupo (disponível aqui).
Nesta tabela, os grupos deverão colocar os líquidos que foram analisados, as temperaturas iniciais e finais de cada um deles e o valor da temperatura ambiente no dia da aula. Os tempos sugeridos para cada atividade podem ser divididos da seguinte forma:
Introdução e contar a história (2 minutos).
Realização dos experimentos (24 minutos, 8 para cada passo).
Análise dos dados (4 minutos).
Mão na massa
Tempo sugerido:
Orientações: Projete o slide para a turma ou imprima uma cópia para cada grupo com as informações sobre o procedimento. Depois, dê as seguintes instruções:
Um integrante de cada grupo será responsável pela anotação dos dados.
Classificar as caixinhas em A e B.
Realizar o procedimento na caixinha A.
Após guardar os copinhos (em contato) na caixa de isopor, seguir para o 2º passo.
Obs: Caso os grupos não possuam caixas de isopor, pode-se improvisar da seguinte forma: peça para que os grupos tragam duas caixas de sapato (pequenas, de preferência), que devem ser forradas com pedaços de isopor e com papel alumínio (nesta ordem). Desta forma, será criado um ambiente (improvisado) isolado termicamente. É possível também forrar as caixas de sapato com caixas de leite (previamente lavadas) ou de suco. Lembre-se de que a parte que contém o alumínio deve estar em contato direto com os copinhos.
Mão na massa
Tempo sugerido:
Orientações: Após concluir o 1º passo, projete o slide ou imprima cópias das informações sobre o procedimento para cada um dos grupos, salientando as seguintes instruções:
Um integrante de cada grupo será responsável pela anotação dos dados.
Realizar o procedimento na caixinha B.
Medir primeiro a temperatura da água e depois a do café.
Após guardar os copinhos (em contato) na caixa de isopor, seguir para o 2º passo.
Mão na massa
Tempo sugerido:
Orientações: Assim como no passo anterior, as instruções seguem praticamente as mesmas:
Um integrante de cada grupo será responsável pela anotação dos dados.
Realizar o procedimento em cima da bancada de estudo ou de uma mesa próxima.
Mão na massa
Tempo sugerido:
Orientações: Após a realização dos experimentos e da coleta de dados, peça para os grupos analisarem estes dados e pergunte se os resultados estão de acordo com o que estavam prevendo e se fazem sentido. Depois, projete o slide, imprima ou escreva no quadro as perguntas para promover o pensamento investigativo dos grupos.
Sobre o 1º passo:
Estipule 5 minutos para os grupos desenvolverem seus argumentos e conclusões sobre as questões.
Espera-se que os alunos relacionem que a temperatura ambiente e a água coletada da torneira possuem a mesma temperatura.
Não houve perda nem ganho de calor.
Não houve mudanças porque as águas estão em equilíbrio com o meio ambiente, apresentando a mesma temperatura.
Sobre o 2º passo:
Estipule 5 minutos para os grupos debaterem sobre as questões.
Espera-se que os alunos observem que a temperatura do café diminuiu enquanto a da água aumentou.
Os alunos devem teorizar que o calor do café foi transferido para a água, por este motivo sua temperatura aumentou.
Sobre o 3º passo:
Estipule 5 minutos para os grupos debaterem sobre as questões.
Espera-se que os grupos observem que a temperatura final das águas se elevou.
Os alunos devem observar que o frio não foi passado ou transmitido. Também devem observar que as águas receberam calor, pois suas temperaturas finais se elevaram.
Os alunos devem relacionar todos os dados dos passos anteriores para chegar à conclusão de que os corpos tendem a ficar com a mesma temperatura do ambiente, desta forma, entrando no chamado equilíbrio térmico, sendo que este calor é transmitido pelo ambiente ao redor. Ou seja, o calor é definido como a transferência (fluxo) de energia entre corpos de diferentes temperaturas (ou em mudanças de estados físicos), transferência esta que ocorrerá até o momento em que os corpos entrem em equilíbrio térmico com o ambiente (mesmas temperaturas).
Sistematização
Tempo sugerido: 8 minutos (5 minutos para este slide e 3 para o próximo).
Orientações: Projete o slide ou escreva no quadro as perguntas de conclusão e proponha um debate aberto com a turma. Neste debate, o professor deve focar na clareza e no entendimento dos conceitos e das habilidades trabalhados nesta aula. Desta forma, espera-se que os alunos assimilem as questões de conclusão de acordo com os conhecimentos construídos durante o decorrer da aula, para que alcancem as habilidades desejadas e demonstrem seu lado investigativo.
Sobre a pergunta número 1:
Os alunos devem chegar ao consenso de que os objetos quentes perdem calor para o meio ambiente. Desta forma, as temperaturas se igualarão em algum momento do dia. Utilizando como exemplos alimentos de pratos quentes, motor de carro, chocolate quente, chá e café.
Sobre a pergunta número 2:
Os alunos devem concluir que objetos “frios” tendem a receber calor do meio ambiente. Desta forma, as temperaturas se igualarão em algum momento do dia. Utilizando como exemplos o derretimento do gelo e do sorvete, chá gelado, refrigerante.
Sobre a pergunta número 3:
Os alunos devem concluir que, quando um objeto de maior temperatura entra em contato com outro objeto de menor temperatura, o calor será transferido (do maior para o menor). Desta forma, as temperaturas se tornarão iguais em algum momento do dia (equilíbrio térmico).
Sobre a pergunta número 4:
Após fazer as análises e chegar às conclusões, os alunos devem assimilar que a definição de calor está relacionada com transferência e propagação de energia, entre corpos de diferentes temperaturas, em que o objeto que apresenta maior temperatura sempre irá transferir o seu calor para o de menor temperatura. Sobre a definição de frio, pergunte novamente aos alunos O frio é passado entre os corpos?, É possível medir o frio?, O gelo passa o seu frio para o fogo?.
Com base nestas perguntas, incentive respostas e hipóteses dos alunos, para tentarem chegar à conclusão de que, na verdade, o frio não é uma entidade física, já que não pode ser mensurado por nenhum instrumento ou equipamento e, portanto, não pode ser definido. No entanto, a palavra “frio” em seu significado cultural e popular, é sempre mencionada em dias de baixas temperaturas, pelo simples motivo que acabamos cedendo energia para o ambiente, por este motivo sentimos a sensação de “frio”. Esse tópico será melhor abordado no P3, onde serão estudados a definição e os conceitos de sensação térmica.
Neste momento, comente sobre frases de uso popular que estão incorretas em relação aos conceitos físicos. Por exemplo:
Fecha a porta se não o frio vai entrar (o correto é dizer que o calor está saindo).
Hoje está muito calor (o correto é dizer que o dia está com temperatura elevada).
Hoje está muito frio (o correto é dizer que o dia está com uma temperatura baixa).
Sistematização
Tempo sugerido:
Orientações: Após os grupos terem analisado os dados experimentais e relacionarem as observações para desenvolver os argumentos e hipóteses sobre este fenômeno (no slide anterior), dedique este momento para resumir e concluir as principais características envolvendo o calor e como ele se comporta.
Desenhe o esquema do slide no quadro, porém sem indicar as flechas de fluxo do calor (os alunos devem informar para onde o calor está sendo transferido).
Faça as seguintes perguntas com base nestes desenhos:
Quando temos objetos de diferentes temperaturas em contato, para onde o calor será transferido? (desenhe a flecha indicativa após os alunos responderem).
Quando temos um objeto que possui temperatura maior que a do ambiente, para onde o calor será transferido?
Quando temos um objeto com temperatura menor que a do ambiente, para onde o calor será transferido?
