Processos de Transferência de Calor

segunda-feira, 26 de agosto de 2013

Transmissão de Calor

Transferência, transmissão e propagação de calor é a transição de energia térmica de um corpo mais quente para um corpo mais frio.Os processos de transferência de calor são três: Codução, Convecção e Radiação.

http://www.brasilescola.com/fisica/processo-propagacao-calor.htm

Fonte: http://www.fisica.net/einsteinjr/6/transferencia_de_calor.html

Condução

A Condução acontece quando a energia térmica(calor) passa de um lugar para o outro através das partículas do meio que as separa. Exemplo: Uma barra de ferro em que uma de suas extremidades é exposta ao fogo e após algum tempo o calor atinge a outra extremidade. Isso acontece porque quando a chama entra em contato com a fonte ( no caso a barra de ferro), os átomos da barra irão se mover mais rapidamente, produzindo mais colisões entre eles, ao longo de todo o ferro, aquecendo-o.
Segundo Young & Freedman (2008, p. 199) "A transferência de calor ocorre somente entre regiões com temperaturas diferentes, e o sentido de transferência de calor é sempre da temperatura maior para a temperatura menor." Ou seja, se a barra de ferro for aquecida pela direita o calor vai fluir para a esquerda, como na figura abaixo.

<http://andre-godinho-cfq-8a.blogspot.com.br/2013/03/mecanismos-de-transferencia-de-energia.html>

Existem os bons condutores e os isolantes térmicos. Os bons condutores possuem seus elétrons fracamente ligados por isso são livres para transportar energia, são exemplos: o ferro, o alumínio, o cobre, a água. Já os isolantes térmicos possuem seus elétrons fortemente ligados assim não permitem propagação de calor como a madeira, a cortiça, a lã.

Condutores:

Disponível em <http://termologiajaborandi.blogspot.com.br/2013/04/processos-de-transmissao-de-calor.html> Acesso em: 25 Agosto 2013.

Isolantes Térmicos:

Lã

Disponível em<http://casa.abril.com.br/materia/premio-planeta-casa-2008> Acesso em 27 Agosto 2013.

Madeira

Disponível em<http://fundao-castelobranco.olx.pt/3casotas-madeira-c-isolamento-ta-rmico-iid-437171507> Acesso em 27 Agosto 2013.

Referências Bibliográficas:

- Young, H. D; Freedman, R. A. Física II-Termodinamica e Ondas. 12ª. ed. São Paulo, 2008

Convecção

Para Young & Freedman(2008, p.202), "A convecção é a tranferência de calor ocorrida pelo movimento da massa de uma região do fluido para outra região." Isso ocorre com líquidos e gases, não acontecendo com sólidos e nem no vácuo.
Um exemplo de convecção é um aquecedor elétrico, quando ligado o ar em volta dele se aquece e o ar fica menos denso, com isso ele sobe e o ar em cima, que está frio, desce.

Disponível em:<http://www.fisica.net/einsteinjr/6/transferencia_de_calor.html> Acesso em 26 Agosto 2013.

Outros exemplo:

Disponível em<http://www.alunosonline.com.br/fisica/conveccao-termica.html> Acesso em 26 Agosto 2013.

O congelador fica na parte superior e as prateleiras vazadas na parte inferior para facilitar o deslocamento das correntes de convecção.

Referências Bibliográficas: - Young, H. D; Freedman, R. A. Física II-Termodinamica e Ondas. 12ª. ed. São Paulo, 2008
- Disponível em<http://www.alunosonline.com.br/fisica/conveccao-termica.html> Acesso em 26 Agosto 2013.

Radiação

Disponível em<http://www.brasilescola.com/fisica/irradiacao-termica.htm> Acesso em 25 Setembro 2013.

Radiação é a transmissão de calor através das ondas eletromagnéticas, como a radiação ultravioleta, a luz visível. Ela não precisa de um meio material, ocorrendo também no vácuo. No entanto não são todos os meio materiais que permitem propagação de ondas de calor.
O calor proveniente da luz ultravioleta, por exemplo, atinge você por radiação, e não por condução ou convecção do ar. Esse calor seria transferido a você mesmo que existisse entre você e a fonte apenas o vácuo.

Dispinível em< http://www.fisica.net/einsteinjr/6/transferencia_de_calor.html> Acesso em 26 Agosto 2013.

Outro exemplo de radiação:

Incubadora

Disponível em<http://pt.dreamstime.com/fotos-de-stock-beb%C3%AA-em-um-sono-da-incubadora-image4244123> Acesso em 25 Agosto 2013.

Um bebê em uma incubadora necessita muito de transferência de calor por radiação, pois ele pode esfriar muito se as paredes da incubadoras estiverem frias.

Estufa

Disponível em <http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=41384> Acesso em 26 Agosto 2013.

Estufa é um local fechado, com teto e paredes de vidro que recebem radiações solares, a passagem de radiação térmica é dificultada, mas existe a passagem de raios infravermelhos que são os principais responsáveis pelo aquecimento do interior da estufa.

A radiação pode ser absorvida ou refletida por um corpo. Corpos escuros absorvem grande parte da radiação que chega até eles, já os corpos claros refletem parte da radiação que os incide.

Disponível em<http://www.fisica.net/einsteinjr/6/transferencia_de_calor.html> Acesso em 23 Agosto 2013.

Referências Bibliográficas:

Young, H. D; Freedman, R. A. Física II-Termodinâmica e Ondas. 12ª. ed. São Paulo, 2008.

Disponível em<http://www.fisica.net/einsteinjr/6/transferencia_de_calor.html> Acesso em 25 Agosto 2013.

Disponível em<http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=41384> Acesso em 26 Agosto 2013.

Vídeos

Processos de transferência de calor:

Fonte:http://www.youtube.com/watch?v=afajSfKnKGM.
<Acesso em 26 agosto 2013.>

Experimentos de Condução de Calor:

Fonte:https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=RRu3kLmybDo

Fonte:http://www.youtube.com/watch?v=_uCp0NOts34
<Acesso em 26 agosto 2013>

Experimento de Transferência de Calor por Convecção:

Fonte:http://www.youtube.com/watch?v=dkZaiedR

Exemplo de Radiação de Calor:

Fonte:http://www.youtube.com/watch?v=OrVqrQCfjcI
<Acesso em 26 agosto 2013>

Exercícios

Agora vamos praticar

1. (UFRGS) A cada uma das situações descritas (coluna da direita), associe o principal processo de transferência de energia (coluna da esquerda) envolvido:

1. radiação
2. convecção
3. condução

( ) dentro do metal de uma panela que está no fogo.
( ) na propagação da luz de uma lâmpada incandescente.

A relação numérica, de cima para baixo, da coluna da direita que estabelece a seqüência de associações corretas é:
(A) 1 - 2
(B) 1 - 3
(C) 2 - 1
(D) 2 - 3
(E) 3 - 1

2- (PUCRS) A irradiação é o único processo de transmissão de calor:

(A) nos sólidos.
(B) no vácuo.
(C) nos fluidos em geral.
(D) nos gases
(E) nos líquidos.

3- (UFSM-RS) "Os habitantes dos cerritos, com o tempo, foram aprendendo a plantar e a moldar potes de barro cozido."

Os índios usavam panelas de barro. Modernamente usamos panelas de metais, como alumínio e aço inoxidável, com cabos de madeira ou baquelite.

Os metais são ________________ de energia na forma de calor, pois possuem ___________ condutividade térmica. O material do cabo possui ___________ condutividade térmica.

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.

a) bons condutores - baixa – baixa b) maus condutores - baixa – alta
c) bons condutores - alta - alta d) maus condutores - baixa – baixa
e) bons condutores - alta - baixa

4- Uma panela com água está sendo aquecida num fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede e daí para o restante da água. Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por:

a) radiação e convecção
b) radiação e condução
c) convecção e radiação
d) condução e convecção
e) condução e radiação

Respostas: 1-E / 2-B / 3-E /4-D
Fonte: Disponível em< http://www.fisica.net/einsteinjr/6/transferencia_de_calor.html> Acesso em 26 Agosto 2013.
Disponível em< http://www.fisicaevestibular.com.br/exe_ter_3.htm> Acesso em 26 Agosto 2013.
Disponível em< http://www.papodeestudante.com/2011/09/propagacao-do-calor-conducao-conveccao.html> Acesso em 26 Agosto 2013.

quarta-feira, 21 de agosto de 2013

Metodologia da aula

INTRODUÇÃO

A educação no Brasil vive uma época de grandes desafios e inovações. A escola reflete essa situação. A fragmentação do conhecimento em disciplinas, o volume de informações dos currículos distanciam a experiência e o pensamento crítico das práticas escolares e finalmente a questão “tempo”: didático com aulas fragmentadas, para pesquisa e para formação continuada do professor e ainda o tempo para compreender e vivenciar uma informação, pois ela é rapidamente substituída por outra. No ensino de Ciências, estas questões podem ser percebidas pela dificuldade do aluno em relacionar a teoria desenvolvida em sala com a realidade a sua volta, não reconhece o conhecimento científico em situações do seu cotidiano. Aliado a estas questões tem-se o grande desafio de tornar o ensino de Ciências prazeroso, instigante, mais interativo, dialógico e baseado em atividades capazes de persuadir os alunos a admitirem as explicações científicas para além dos discursos autoritários, prescritivos e dogmáticos. (Tosin e Wilsek, ?)

Hoje, questões científicas e tecnológicas incrivelmente complexas desafiam nossa sociedade. A qualidade de vida é, e continuará sendo, afetada por essas questões. No entanto, o ensino científico, que tem sido oferecido em nossas escolas, mostra-se inadequado para que as pessoas saibam lidar com essas questões (Evangelista e Zimmermann, 2007; CASTRO, 2002; PISA, 2001).

Esse ensino não tem sido nem mesmo adequado para motivar os alunos a se interessarem por ciências e as consequências têm sido desastrosas. Os alunos saem da escola com um conhecimento trivial, com fracas conexões entre os conceitos mais importantes, com concepções não científicas de como o mundo natural funciona, saem acríticos e sem capacidade de aplicar o conhecimento em novos contextos (Evangelista e Zimmermann, 2007; PISA, 2001).

É fato que no ensino de Ciências há a necessidade de um pluralismo metodológico que considere a diversidade de recursos pedagógico-tecnológicos disponíveis e a amplitude de conhecimentos científicos a serem abordados na escola. É inegável a contribuição dos trabalhos de pesquisa sobre o ensino de ciências mostrando que os estudantes aprendem melhor quando participam ativamente das atividades de ensino. Para que isso ocorra é necessário uma (re) elaboração dos processos de ensino-aprendizagem que vai desde uma mudança dos papéis: de professor (transmissor) e o aluno (receptor), até a utilização de novas metodologias que possibilitem o aluno a construir seu próprio conhecimento tendo o professor como mediador do processo. (Tosin e Wilsek, ?).

Isso demonstra a necessidade de se buscar novas formas de ensinar ciências. Os professores de ciências devem, portanto, adotar novas formas de ensinar que vão ao encontro das novas demandas desse ensino (Evangelista e Zimmermann, 2007; YAGER, 1991).

Essa proposta de ensino deve ser tal que leve os alunos a construir seu conteúdo conceitual participando do processo de construção e dando oportunidade de aprenderem a argumentar e exercitar a razão, em vez de fornecer-lhes respostas definitivas ou impor-lhes seus próprios pontos de vista transmitindo uma visão fechada das ciências” (Tosin e Wilsek?; Carvalho, 2004).

Encontra-se em (Tosin e Wilsek ?; Schnetzler, 1995), o professor precisa saber identificar as concepções prévias de seus alunos sobre o fenômeno ou conceito em estudo. Em função dessas concepções, precisa planejar desenvolver e avaliar atividades e procedimentos de ensino que venham promover a evolução conceitual nos alunos em direção às ideias cientificamente aceita. Enfim, ele deve atuar como professor-pesquisador.

Para (Tosin e Wilsek, ?; MOURA, 2002, p. 160) No ensino da Física, quando se utiliza a investigação científica, a aprendizagem dos conteúdos concretiza-se através de atividades de ensino que nascem de uma necessidade de aprender desencadeada por situações-problema que possibilitem os sujeitos agirem como solucionadores de problemas: definindo ações, escolhendo os dados e fazendo uso de ferramentas que sejam adequadas para a solução da situação posta. Dessa maneira, formar e informar podem ser vistos como parte de um mesmo processo em que os conteúdos e o modo de lidar com eles são integrados nas ações dos sujeitos. Estes, ao agirem, modificam e se modificam, ensinam e aprendem.

As discussões acima mostra-nos a necessidade da inclusão de outras formas de ministrar as aulas, possibilitando maior diversidade de práticas educativas. Essa é uma das funções da escola e dos professores, fazer com que o aluno pense.

O objetivo deste trabalho é ministrar uma aula de Física sobre o tema Transferência de Calor para os alunos do 8º ano do Ensino Fundamental, introduzir informações de forma clara, direta e concisa permitindo ao aluno uma melhor compreensão do tema. A aula será divida em três etapas: interativa, conceitual e experimental.

Dessa forma, desenvolveremos a percepção do saber através do próprio conceito que cada aluno traz a respeito do tema e aprimorar o conhecimento através das experiências ministradas em sala, assim, concederemos uma aprendizagem mais qualificada.

METODOLOGIA

A metodologia consiste em conduzir o aluno a identificar os conhecimentos necessários e buscá-los por sua própria iniciativa. O grau de profundidade dos estudos e os temas abrangidos serão indicados (mas não delimitados) por questões a serem respondidas acerca de cada tema. É necessário que os modelos trazidos pelos alunos se mostrem insuficientes para explicar um dado fenômeno, para que eles sintam necessidade de buscar informações e reconstruí-los ou ampliá-los. Em outras palavras, é preciso que os conteúdos a serem trabalhados se apresentem como um problema a ser resolvido (Tosin e Wilsek, ?; Brasil, 1997a:117).

Nada na Física tem um fim em si mesmo. Por isso, todos os tópicos devem ser integrados no sentido de levar os alunos a uma viagem pelo conhecimento. Dificilmente, encontramos alguém que nunca tenha pensado em questões metafí-sicas, como: “O que é o Universo, qual sua origem?”; “Como a vida surgiu?”; “Será que a vida existe apenas na Terra?”; “A Terra desaparecerá? Haverá o fim do mundo?”; “A vida vai acabar?”. (Brasil, 2009)

A paixão pelo conhecimento e o prazer de ter contato com ele impulsionaram a Ciência no passado. Na Grécia antiga, para citar um exemplo, a Ciência se baseava em uma contemplação da natureza, levando os cientistas da época a se dedicarem ao seu estudo, movidos por paixão pelo conhecimento e investindo longo tempo na busca de explicações racionais para os fenômenos naturais.O tema da aula será Transferência de Calor e será ministrada para os alunos do 8 ano do Ensino Fundamental. (Brasil, 2009)

A Física sozinha não responde completamente essas questões. A Ciência como um todo também ainda não tem respostas conclusivas, mas as busca incessantemente. Os cientistas que trabalham com a Física carregam consigo essas perguntas, com certeza. Trazê-las para a sala de aula, além de possivelmente incentivar o interesse dos alunos, mostra que aprender Física é uma forma de buscar compreender nossas origens e tudo o que nos cerca. As teorias que os físicos constroem para explicar os fenômenos naturais são sempre elaboradas criticamente: os modelos teóricos são compartilhados pela comunidade, sofrem críticas, refinamentos, enfim, não há espaço para dogmas. Essa consciência crítica também deve ser incentivada nos alunos, por exemplo, na solução de situações-problema. (Brasil, 2009)

Os Parâmetros Curriculares Nacionais destacam os conceitos de competências e habilidades que, pensadas em relação ao ensino de Física, devem permitir a percepção e o tratamento dos fenômenos naturais e tecnológicos, presentes tanto no cotidiano mais imediato quanto na compreensão do universo distante, a partir de princípios, leis e modelos construídos pela Física. (Brasil, 2009)

A metodologia dessa aula foi organizada nas seguintes etapas: interativa, conceitual e experimental.

Primeiramente, utilizaremos a forma expositiva oral dialogada, motivá-los a falar sobre o que sabem do tema abordado "Transferência de calor", em seguida apresentaremos as definições dos conceitos de transferência de calor por convencção, condução e radiação, depois apresentaremos experimentos referente a eles, sendo 2 experimentos apresentados em vídeos e um deles realizados na sala de aula.

A primeira etapa destina-se a Interatividade, apresentação do conteúdo através da exposição das ideias de cada aluno, assim cada um poderá testar os próprios conhecimentos. Segundo (Freire, 1992, p.81) Ensinar não é a simples transmissão do conhecimento em torno do objeto ou do conteúdo. Transmissão que se faz muito mais através da pura descrição do conceito do objeto a ser mecanicamente memorizado pelos alunos.

Já a segunda etapa trata-se da definição do tema, apresentação do conteúdo teórico, através de slides permitindo, assim, melhor aprendizado pelos alunos. E para finalizar, a terceira etapa será experimental possibilitando o aluno solidificar o conhecimento teórico ao prático.

“As experiências de física nos diversos meios de comunicação (revistas, “sites”, livros, etc.) servem para lembrar o tipo de ciência que é a física, uma ciência experimental. São vários mecanismos que o professor pode possibilitar utilizar para favorecer a compreensão dos conteúdos abordados, sendo a atividade experimental um deles.” (Freire, 2005)