ANALISE DO DESEMPENHO E LEVANTAMENTO DAS CONCEPÇOES ESPONTANEAS SOBRE TERMODINAMICA DE ALUNOS DE 8ª, 1ª, 2ª E 3ª SÉRIES DA REDE PUBLICA DE ENSINO DO ESTADO DE GOIAS

## ANÁLISE DO DESEMPENHO E LEVANTAMENTO DAS CONCEPÇÕES ESPONTÂNEAS SOBRE TERMODINÂMICA DE ALUNOS DE 8ª, 1ª, 2ª E 3ª SÉRIES DA REDE PÚBLICA DE ENSINO DO ESTADO DE GOIÁS

Rodrigo Claudino Diogo a [rdiogoalternativo@hotmail.com] Itamar José Moraes a [itamar@if.ufgfg,Br] Célia Maria Alves Dantas a [cdantas@if.ufg.br] Paulo Celso Ferrarib ib [pferrari@if.ufg.br]

a Instituto de Física da Universidade Federal de Goiás.

b Instituto de Física da UFG, Programa de Pós-graduação em Educação Científica e Tecnológica da UFSC.

## RESUMO:

Neste trabalho foi analisado o desenvolvimento de concepções sobre temperatura e calor entre alunos da 8ª, 1ª, 2ª e 3ª séries do Ensino Básico de escolas públicas de Goiânia utilizando-se uma tradução livre do teste de múltipla escolha intitulado " The he Heat and Temperature Concept Evaluation" (HCTE), desenvolvido pela equipe do projeto Workshop Physics do Dickinson College, Pensilvânia (vide anexo). Os conceitos e teorias abordados envolvem: quantidade de calor fornecida, lei do resfriamento de Newton, gráficos de temperatura pelo tempo (com e sem mudança de fase), equilíbrio térmico, taxa de aquecimento, sensação térmica e temperatura, mudança de fase e fluxo de calor. Observouuse, entre outras constatações, a importância da educação formal na construção de conceitos de termodinâmica, ainda que prevalecendo a aprendizagem mecânica em detrimento da aprendizagem significativa, e levantou-u-se as concepções alternativas a partir da análise do número de acertos e das respostas mais freqüentes. Um ponto que me rece ser destacado é que em todas as populações existem alunos com desempenho muito acima da média, revelando que, realmente, o principal elemento na sua aprendizagem é o próprio aluno. Esses casos especiais, a despeito de terem sido submetidos ao mesmo ensnsino formal que os demais de sua população conseguem obter um alto rendimento escolar. Finalizamos este trabalho constatando que a educação formal apresenta certo impacto nos conhecimentos científicos que os alunos vão adquirindo no decorrer da vida escolarar, melhorando o rendimento dos alunos e aumentando a quantidade de concepções científicas que os mesmos possuem, no entanto, consideramos que este impacto está abaixo do esperado.

PALAVRAS -CHAVE:Concepções em Termodinâmica, Avaliação Diagnóstica, Didática a da Física

## 1 -INTRODUÇÃO

O presente trabalho surgiu do interesse em verificar o impacto da educação formal no conhecimento científico que os alunos da rede pública de ensino do Estado de Goiás adquirem ao longo da vida escolar sobre conceitos e fenômenos estudados pela termodinâmica, em especial, sobre calor e temperatura. A fim de delimitar o escopo do trabalho, as seguintes indagações foram formuladas:

- 1. À medida que avançam nas séries da educação formal, os alunos apresentam maior conhecimento e domínio científico de certos conteúdos relacionados à termodinâmica?
- 2. Ao concluírem o ensino médio, os alunos detêm um conhecimento satisfatório sobre certos conteúdos relacionados à termodinâmica?
- 3. Quais são as concepções alternativas 1 apresentadas pelos alunos de cada população?

- 4. É possível identificar o tipo de aprendizagem que os alunos estão tendo?

Para que fosse possível obter respostas às essas indagações, foi aplicado um teste de conhecimentos a vários alunos da rede pública de ensino do Estado de Goiás e os resultados obtidos foram analisados. Apesar de o questionário não ter sido desenvolvido com a finalidade de se levantar as concepções alternativas que os alunos possuem sobre calor e temperatura foi possível obter uma estimativa dessas concepções. Para tantnto considerou-u-se, além do percentual de acerto, as respostas predominantes em cada questão. Quanto aos tipos de aprendizagem investigadas, foram distinguidas a aprendizagem mecânica e a aprendizagem significativa.

## 2 -UM REFERENCIAL PARA A APRENDIZAGEM: A APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA

Aprendizagem significativa é uma teoria cognitiva e, como tal, busca explicar o processo de aprendizagem preocupando-se com o processo de compreensão, transformação, armazenamento e uso da informação envolvida na cognição (Moreirira, 1987). Em sua teoria, Ausubel considera a estrutura cognitiva de um indivíduo como o conteúdo total e organizado de idéias sobre um determinado assunto ou área particular de conhecimento. Segundo Faria (1995) essas idéias e conceitos apresentam-m-se hierarquicamente organizados, onde os elementos menos importantes estão ligados a conceitos maiores, mais gerais e inclusivos. Essa estrutura, apesar de extremamente organizada, se encontra em constante alteração, em decorrência das novas experiências e conhecimentos adquiridos pelo indivíduo.

Dentro deste conceito de estrutura cognitiva uma aprendizagem é considerada significativa quando o novo conhecimento, conteúdo ou conceito consegue interagir e ligar-se aos conteúdos préexistentes na estrutura cognitiva do indivíduo (esses conteúdos são chamados de conceitos "subsunçores" ou idéias de esteio). Quando essa ligação (entre o novo conceito e o conceito subsunçor) ocorre, o conhecimento prévio fica mais rico, mais diferenciado, mais elaborado em termos de significados, e adquire mais estabilidade (Moreira, 2000). É interessante notar o caráter construtivista da teoria de Ausubel, pois um novo conhecimento só pode ser construído a partir de um conceito pré-existente na estrutura cognitiva do indivíduo.

Caso a ligação entre o novo conceito e o conceito subsunçor não ocorra, temos a aprendizagem mecânica, onde a nova informação é armazenada de forma arbitrária, dentro da estrutura cognitiva do indivíduo, permanecendo solta (Moreira, 1997; Faria, 1995). Quando a aprendizagem mecânica ocorre, durante certo tempo o indivíduo é capaz de reproduzir o que foi aprendido mecanicamente, mas este conteúdo não significa nada para ele e logo é esquecido.

Durante a aprendizagem significativa, ocorrem, de acordo com Moreira (1990) os seguintes processos na estrutura cognitiva do indivíduo:

- 1. Diferenciação progressiva: à medida que um indivíduo vai aprendendo significativamente, os conceitos subsunçores, que serviram de base para os novos aprendizados, vão adquirindo novos e diferenc iados significados. Por exemplo, o conceito "conservação" vai se diferenciando à medida que um dado indivíduo aprende o que é conservação de energia, conservação da carga elétrica e conservação de quantidade de movimento;
- 2. Reconciliação integrativa: é o processo que ocorre quando conceitos já estabelecidos na estrutura cognitiva do indivíduo e com certo grau de diferenciação são percebidos como relacionados, adquirindo novos significados e levando a uma reorganização da estrutura cognitiva. Por exemplo, se o o aluno tivesse os conceitos de campo elétrico e campo magnético, claros e estáveis na estrutura cognitiva, os percebesse intimamente relacionados e reorganizasse seus significados de modo a vê-los como manifestações de um conceito mais abrangente, o de campmpo eletromagnético.

Para que a aprendizagem significativa ocorra, dois fatores são fundamentais (Pelizzari, 2002; Moreira, 2000):

- 1. O conhecimento prévio: é a variável que, isoladamente, mais influencia a aprendizagem, pois só podemos aprender a partir daquilo que já sabemos;
- 2. A pré-disposição em aprender: o aprendiz tem que manifestar uma disposição para relacionar, de maneira não arbitrária e não literal, à sua estrutura cognitiva, os significados que capta dos materiais educativos.

Vale ressaltar que, para que o aprendiz tenha essa pré-disposição é crucial não apenas motivar o aprendiz, mas, principalmente, levar o aprendiz a perceber que o conhecimento é relevante para ele e para a sua sobrevivência crítica no mundo atual.(Moreira, 2000)

## 3 -O INSTRUMENTO DE COLETA DE DADOS

O instrumento de coleta de dados adotado é uma livre tradução e adaptação do teste The Heat and Temperature Concept Evaluation (HCTE) , disponível no endereço eletrônico da internet: http://physics.dickinson.edu/%7ewp\_web/wp\_resources/wp\_assessment.html .

Para o presente trabalho foi removida a questão dissertativa do questionário original, ficando o questionário, que foi utilizado como instrumento de coleta de dados, com 27 (vinte e sete) questões de múltipla escolha.

A finalidade do instrumento de coleta de dados adotado é a de averiguar os conhecimentos que os alunos possuem sobre conceitos e fenômenos relacionados à termodinâmica. O conteúdo coberto p pelo instrumento de pesquisa está disposto no quadro abaixo:

Quadro 1 - Conteúdos presentes no instrumento de coleta

Uma cópia do instrumento de coleta aplicado, juntamente com seu gabarito, se encontra em anexo.

## 4 -POPULAÇÕES E AMOSTRAS

Para efetuar essa pesquisa foram utilizados os conceitos de população e amostra:

- · População: o grupo completo de unidades elementares de pessoas, objetos e coisas;
- · Amostra: um subconjunto de unidades elementares, selecionados numa população.

Em outras palavras, população refere-se a todos os indivíduos com uma determinada característica, enquantnto que amostra refere-se a uma parte da população.(Moreira, 1990)

Nem sempre é possível se obter informações de todas as pessoas, objetos ou coisas de uma população (Lapponi, 2000). Neste trabalho a coleta de dados foi realizada em amostras de

populações de estudantes da rede pública de ensino do Estado de Goiás, cujas características podem ser visualizadas no quadro abaixo:

Quadro 2 - Características das populações

A análise dos dados foi feita primeiramente em cada amostra de cada população antes dos mesmos serem agrupados para se obter uma descrição de todas as amostras da população em questão, ou seja, uma descrição da população.

Para uma estimativa do impacto do ensino formal nos conhecimentos sobre calor e temperatura, foi feita uma comparação entre os resultados obtidos pelas amostras das populações A, B, C e D, percorrendo, dessa forma, todas as séries desde a oitava série do enensino fundamental à terceira série do ensino médio. Esses mesmos dados foram utilizados com o intuito de responder às outras questões que foram formuladas na Introdução.

## 5 -À MEDIDA QUE AVANÇAM NAS SÉRIES DA EDUCAÇÃO FORMAL, OS ALUNOS APRESENTAM MAIOR CONHECIMENTO E DOMÍNIO CIENTÍFICO DE CERTOS CONTEÚDOS RELACIONADOS À TERMODINÂMICA?

Para responder a essa questão faremos uma comparação entre o rendimento das populações e entre o número de alternativas com maior freqüência de assinalamento.

O rendimento da a aprendizagem calculado sobre o total de questões assinaladas foi obtido a partir da equação abaixo:

<!-- formula-not-decoded -->

Equação 1 - Determinação do rendimento (sobre o total)

O rendimento da aprendizagem obtido quando se ignora as questões em branco é determinado pela equação abaixo:

Equação 2 - Determinação do rendimento (ignorando as questões em branco)

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O cálculo do %Rendimento 2 2 foi feito no intuito de se obter um índice que não penalizasse os alunos que optaram por deixar uma questão em branco ao invés de marcarem aleatoriamente uma alternativa (o famoso "chute"). Assim, esse índice determina o percentual de questões certas dentre as questões que foram assinaladas pelo aluno.

O gráfico abaixo resumume o rendimento médio de cada população:

Gráfico 1 -- Comparação entre os rendimentos médios das populações (A, B, C, D)

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Note -se que as populações A, B e C, que são respectivamente: oitava série do ensino fundamental, primeira e segunda série do ensino médio apresentam uma pequena melhora no desempenho, à medida que se avança nas séries.

O maior "salto" ocorre entre as populações B e C, chegando a uma diferença percentual de 5,42% para o rendimento sobre o total de questões e de 5,51% para o rendimento cacalculado ignorando-se as questões em branco. Essa diferença, apesar de representar a maior evolução no rendimento médio, não é satisfatória - - ao nosso ver, tendo -se em vista que os alunos da população C já haviam recebido o ensino formal dos conteúdos verifificados pelo teste e de que não havia transcorrido um grande intervalo de tempo entre a instrução formal e a aplicação do teste.

Ao observarmos o rendimento sobre o total de questões da população D, notamos que há uma pequena queda em relação ao rendimento obtido pela população C, o que é compreensível dado o intervalo de tempo que separa o ensino formal que a população D recebeu e a aplicação do teste utilizado neste trabalho. Já a comparação feita levando-se em conta o rendimento que ignora as questões em m branco, revela uma variação mínima, 31,3% para a população D e 30,1% para a população C. Os indicadores de rendimento médio das populações mostram que a educação formal apresenta um pequeno impacto no nível de conhecimentos das populações analisadas.

A tababela abaixo exibe número de alternativas com maior freqüência de assinalamento que correspondem a alternativas corretas:

Tabela 1 -- População versus número de alternativas corretas com maior freqüência

A tabela 1 mostra que entre as populações que ainda não receberam a educação formal o número de alternativas com maior freqüência e que são alternativas corretas é o mesmo. Já a performance das populações que receberam a educação formal dos conceitos avaliados pelo instrumento de coleta de dados revela que, à medida que se avança nas séries da educação formal os alunos detêm um maior conhecimento dos conceitos ou uma capacidade de raciocínio lógico que permite determinar a alternativa correta por meio da eliminação das alternativas incorretas. Independente do motivo que permitiu o maior número de alternativas corretas por parte dos indivíduos da população D, é inegável o impacto da educação formal.

Em síntese, podemos afirmar que à medida que avançam nas séries da educação formal, os alunos apresentam maior conhecimento e domínio científico de certos conteúdos relacionados à termodinâmica. No entanto, esse incremento nos conhecimentos e no domínio dos conteúdos avaliados pelo instrumento de e coleta de dados será satisfatório?

## 6 -AO CONCLUÍREM O ENSINO MÉDIO, OS ALUNOS DETÊM UM CONHECIMENTO SATISFATÓRIO SOBRE CERTOS CONTEÚDOS RELACIONADOS À TERMODINÂMICA?

Os alunos que estão concluindo o ensino médio são os alunos pertencentes à população D. Muitos desses alunos têm no ensino médio o último contato com a instrução formal enquanto outros irão fazer cursos universitários que não possuem em seu currículo disciplinas científicas e muitos poucos desses alunos irão fazer cursos universitários que possuem disciplinas científicas como parte de seu currículo. Dessa forma, o ensino médio se apresenta como a última oportunidade de se obter conhecimentos acerca da ciência básica.

A partir da análise dos resultados obtidos pela população D e dos dados exibidos na tabela 1, podemos constatar que, apesar de apresentar a maior freqüência de alternativas corretas, a quase totalidade dos alunos não conseguiu um rendimento satisfatório (considerando como satisfatório um aproveitamento de 50%, ou seja, de metade dadas questões). Em uma amostragem de sessenta e dois alunos (62) apenas cinco (5) alunos obtiveram um rendimento superior a quarenta e três por cento, ou seja, superior a 11,6 questões.

Esses indicadores mostram, portanto, que os alunos concluintes do ensino no médio não possuem um conhecimento satisfatório sobre conteúdos da termodinâmica.

## 7 -QUAIS SÃO AS CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS APRESENTADAS PELOS ALUNOS DE CADA POPULAÇÃO?

O quadro abaixo resume as concepções alternativas, ou espontâneas, apresentadas pelos alunos de cada população, de acordo com a análise das questões, levando-se em conta as respostas mais assinaladas.

Quadro 3 - - Concepções espontâneas (Populações A, B, C e D)

O quadro acima revela que os alunos apresentam mais concepções espspontâneas do que científicas, sobre os conteúdos avaliados. Utilizando -se o quadro acima e a tabela 1, verifica-a-se que há uma evolução nas respostas dadas pelas populações, à medida que se avança nas séries da educação formal.

## 8 -É POSSÍVEL IDENTIFICAR O TIPO DE APRENDIZAGEM QUE OS ALUNOS ESTÃO TENDO?

O gráfico 1 e a tabela 1 revelam uma melhora significativa, ao se comparar a população C e as populações A e B. Este fato é esperado, pois os alunos das populações A e B não foram submetidos ao ensino formal dos conteúdos exigidos pelo teste aplicado, enquanto a população C já fora submetida a esse ensino formal. Até aqui, nenhuma inferência acerca da aprendizagem pode ser feita, pois como os alunos da população C foram recém-m-submetidos ao ensino dos conteúdos verificados, os mesmos poderiam ter atingido a melhora por meio de uma aprendizagem mecânica.

Ao compararmos os resultados obtidos pelas populações C e D, verificamos uma pequena variação percentual. Essa pequena variação permite afirmar que os alunos reretêm os conhecimentos ao passarem da segunda série (População C) para a terceira série do ensino médio (População D). Assim, podemos afirmar que os alunos tiveram uma aprendizagem significativa de alguns conceitos, porém, com rendimento médio considerado aqaquém do almejado por uma educação de qualidade.

## 9 -CONSIDERAÇÕES FINAIS

Um ponto que merece ser destacado é que em todas as populações existem alunos com desempenho muito acima da média, revelando que, realmente, o principal elemento na sua aprendizagem é o próprio aluno. Esses casos especiais, a despeito de terem sido submetidos ao mesmo ensino formal que os demais de sua população conseguem obter um alto rendimento. Seria interessante identificar as variáveis que influem e auxiliam esses alunos a atingir um rendimento bem acima da média de suas populações.

Em relação ao instrumento de coleta de dados, duas observações devem ser feitas:

- 1. O instrumento de coleta de dados possui um grande número de questões, tornando-se difícil de ser respondido a contento durante o tempo médio de aula (45 minutos). Em nosso estudo sempre que possível estendemos este prazo. O ideal seria um período de uma hora.
- 2. O instrumento de coleta de dados não foi elaborado no intuito de se levantar as concepções espontâneas das populações analisadas. O estudo aqui realizado é uma tentativa de se utilizar métodos quantitativos para detecção de concepções espontâneas.

Finalizamos este trabalho constatando que a educação formal apresenta certo impacto nos conhecimentos científicos que os alunos vão adquirindo no decorrer da vida escolar, melhorando o rendimento dos alunos e aumentando a quantidade de concepções científicas que os mesmos possuem, no entanto, consideramos que este impacto está abaixo do esperado.

## REFERÊNCIAS

FARIA, Wilson de. Mapas Conceituais: aplicações ao ensino, currículo e avaliação. São Paulo: EPU, 1995.

LAPPONI, Juan Carlos. E Estatística usando Excel. São Paulo: Lapponi Treinamento e Editora, 2000. MOREIRA, Marco Antonio, BUCHWEITZ, Bernardo. M Mapas Conceituais: Instrumentos Didáticos, de Avaliação e de Análise de Currículo. São Paulo: Moraes, 1987.

MOREIRA, Marco Antonio. Aprendizagem Significativa Crítica. Conferência proferida no III Encontro Internacional sobre Aprendizagem Significativa, Lisboa, setembro de 2000.

MOREIRA, Marco Antonio. Pesquisa em ensino: aspectos metodológicos e referenciais teóricos à luz do Vê epistemológico de Gowin. São Paulo: EPU, 1990.

PELIZZARI, Adriana, KRIEGL, Maria de Lurdes et al. Teoria da Aprendizagem Significativa Segundo Ausubel. Revista PEC, Curitiba, v. 2, n. 1, p. 37-42, jul.2001-jul. 2002.

PIETROCOLA, Maurício (org.). Ensino de física: conteúdo, metodologia e epistemologia em uma concepção integradora. Florianópolis: Ed. da UFSC, 2005.

## Anexo: HCTE, o instrumento de coleta de dados

As perguntas de 1 a 4 referem-m-se a duas xícaras, A e B que contém quantidades diferentes de água. A água em cada xícara está aquecida como descrito. Nas perguntas de 1 a 3, as xícaras estão em um ambiente onde a temperatura é 25°C. Na questão 4 as xícaras estão em ambientes diferentes. Para cada pergunta escolha uma das quatro respostas de A A a D .

- A) a xícara A teve mais energia em forma de calor transferida
- B) a xícara B teve mais energia em forma de calor transferida
- C) ambas as xícaras tiveram a mesma quantidade em forma de calor transferida
- D) não há informações suficientes para determinar a resposta
- \_\_\_\_1. A xícara A contém 100 gramas de água e a xícara que B contém duas vezes mais água. A água em ambas as xícaras estava inicialmente à temperatura ambieiente. A xícara A foi aquecida a 75°C e xícara que B a 50°C. Qual xícara teve mais energia em forma de calor transferida a ela?

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- \_\_\_\_2. A xícara A contém 100 gramas de água e xícara B contém 50 gramas de água. A água em ambas as xícaras estava inicialmente à temperatura ambiente. A xícara A foi aquecida a 45°C e xícara que B a 90°C. Qual xícara teve mais energia em forma de calor transferida a ela?

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- \_\_\_\_3. A xícara A contém 100 gramas de água e xícara B contém 80 gramas. A água em ambas as xícaras estava inicialmente à temperatura ambiente. A xícara A foi aquecida até a temperatura de 45°C e a xícara B, até 50°C.

Qual xícara teve mais energia em forma de calor transferida a ela?

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- \_\_\_\_4. A xícara A conontém 100 gramas de água e está inicialmente a 10°C em uma geladeira. Aquece-se A até a temperatura de 20°C. A xícara B contém 50 gramas de água inicialmente a 70°C, num forno. A xícara B é aquecida até a temperatura de 90°C.

Qual xícara teve mais energia em forma de calor transferida a ela?

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As perguntas de 5 a 7 referem-m-se a duas xícaras idênticas, A e B, cada uma contendo 100 gramas de água. As xícaras estão num ambiente à temperatura de 25°C. A água na xícara A estava inicialmente a 55°C, enquanto que na xícara B, 40°C.

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- \_\_\_\_5. Inicialmente, qual xícara esfriará mais rápido?
- A) A esfriará mais rápido
- B) B esfriará mais rápido
- C) ambas esfriarão à mesma taxa
- D) não há informação suficiente para que se determine a resposta
- \_\_\_\_6. Qual xícara alcançará primeiro a temperatura final?
- A) xícara A

B) xícara B

- C) ambas no mesmo tempo
- D) não há informação suficiente para que se determine a resposta
- \_\_\_\_7. O qual dos gráficos ao lado melhor representa a forma do gráfico da temperatura da xícara A com o passar do tempo? Responda H se você acha que nenhum está correto. (Note que a origem necessariamente não representa 0°C)

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- \_\_\_\_8. A xícara A contém 100 gramas de água a 0°C e a xícara B contém 100 gramas de água a 50°C. Os conteúdos das duas xícaras são misturados em um recipiente isolado (nenhum calor pode se transferir para dentro ou para fora deste recipiente). A temperatura final da água no recipiente é
- A) Abaixo de 0°C

B) 0°C

- C) entre 0°C e 25°C
- D) 25°C
- E) entre 25°C e 50°C

F) 50°C

- G) acima de 50°C
- \_\_\_\_9. A xícara A novamente, contém 100 gramas de água a 0°C, a xícara B, agora contém 200 gramas de água a 50°C. Os conteúdos das duas xícaras são misturados em um recipiente isolado (nenhum calor pode se
- transferir para dentro ou para fora deste recipiente). A temperatura final da água no recipiente é
- A) Abaixo de 0°C

B) 0°C

- C) entre 0°C e 25°C
- D) 25°C
- E) entre 25°C e 50°C
- F) 50°C

## G) acima de 50°C

- \_\_\_\_10. São colocados pequenos aquecedores nas xícaras de A e B, e o calor é transferido para manter as temperaturas mostradas nas xícaras abaixo. As xícaras contêm a mesma quantidade de água. Qual resposta descreve melhor a taxa de calor que deve ser transferido para manter as temperaturas mostradas?

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A xícara A A precisará de calor:

- A) aproximadamente cinco vezes a taxa de B
- B) aproximadamente duas vezes a taxa de B
- C) uma taxa ligeiramente mais rápida que B

Ambas as xícaras precisarão de calor à:

- D) mesma taxa

A xícara B B precisará de de calor à:

- E) aproximadamente cinco vezes a taxa de A
- F) aproximadamente duas vezes a taxa de A
- G) uma taxa ligeiramente mais rápida que A
- H) Nenhum das respostas acima está correta
- \_\_\_\_11. A Xícara A, na pergunta anterior, é colocada do lado de fora onde a temperatura é 5°C. Compare a taxa à qual o calor deve ser transferido para manter temperatura da água no lado de fora em 45°C com a taxa necessária para se manter a água a 45°C dentro do ambiente controlado. (Escolha uma das alternativas de A-AH abaixo).

Quando a xícara A está do lado de fora, o calor deve ser transferido:

- A) a aproximadamente cinco vezes a taxa de dentro
- B) a aproximadamente duas vezes a taxa de dentro
- C) a uma taxa ligeiramente mais rápida do que dentro
- D) à mesma taxa, fora e dentro

Quando a xícara está dentro, o calor deve ser transferido

- E) a aproximadamente cinco vezes a taxa de fora
- F) a aproximadamente duas vezes a taxa de fora
- G) a uma taxa ligeiramente mais rápida do que fora
- H) Nenhuma das respostas acima está correta
- \_\_\_\_12. Três objetos são mantidos do lado de fora por muito tempo em um dia frio: Um pedaço de algodão, um pedaço de madeira e um pedaço de metal. Qual objeto parece estar mais frio quando você o toca?
- A) o algodão
- B) a madeira
- C) o metal
- D) todos eles parecem igualmente frios
- \_\_\_\_13. Qual dos objetos acima teria a temperatura mais baixa?
- A) o algodão
- B) a madeira
- C) o metal
- D) todos terão a mesma temperatura
- \_\_\_\_14. Os objetos das questões 12 e 13 são colocados em um forno aquecido a 90°C e deixados lá por muito tempo. Qual objeto dará a impressão de mais quente quando você o tocar?

A) o algodão

- B) a madeira
- C) o metal
- D) o mesmo para todos
- \_\_\_\_15. Qual dos objetos acima teria a temperatura mais alta?
- A) o algodão
- B) a madeira
- C) o metal
- D) todos terão a mesma temperatura

As perguntas 16 a 19 se referem a uma xícara que contém água à temperatura ambiente. A xícara é perfeitamente isolada de forma que nenhum calor pode se transferir para dentro ou para fora da xícara. Um pequeno aquecedor é colocado na xícara e utilizado para transferir calor para a água. A água não ferve.

- \_\_\_\_\_16. Se calor é transferido à xícara a uma taxa fixa qual dos gráficos abaixo melhor representa o gráfico da temperatura da água com passar do tempo à medida que o calor é transnsferido? Responda H se você pensa que nenhuma alternativa está correta.

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Cada uma das perguntas de 17 a 19 descreve uma mudança na situação descrita na questão 16 (um aquecedor colocado numa xícara perfeitamente isolada). Para cada pergunta, escolha a resposta que melhor descreve a elevação da temperatura devido à mudança descrita.

A elevação de temperatura seria

A) quatro vezes maior.

- B) duas vezes maior.
- C) a mesma.
- D) metade
- E) um quarto.
- H) nenhuma das respostas acima está correta.
- \_\_\_\_\_17. Para a mesma quantidade de água e duas vezes a quantidade de calor fornecido.
- \_\_\_\_\_18. Com a metade da água e a mesma quantidade de calor fornecido.
- \_\_\_\_\_19. A água é substituída por um líquido de mesma massa com a metade do calor específico da água. A mesma quantidade de calor é fornecida.

As Perguntas 20 a 23 se referem à mesma xícara e aquecedor descritos acima, mas a xícara contém inicialmente uma mistura de 50 gramas de gelo e 50 gramas de água a 0°C. A xícara é isolada perfeitamente de forma que nenhum calor pode transferir para dentro ou fora. A temperatura ambiente é 25°C.

Um pequeno aquecedor colocado na xícara permite a transferência de calor à mistura de gelo e água. Calor é fornecido a uma taxa fixa e a mistura é mexixida continuamente de forma que a temperatura sempre é uniforme ao longo da mistura. Para cada pergunta abaixo escolha um dos gráficos (temperatura X tempo), nas alternativas de A a F da página anterior, que melhor correspondem à temperatura da mistura duranante o intervalo de tempo descrito.

Se você acha que nenhum gráfico é apropriado, escreva H. (Você pode escolher um gráfico mais de uma vez. A origem dos gráficos necessariamente não representa 0°C.).

- \_\_\_\_\_20. Qual gráfico poderia descrever um intervalo de de tempo quando o gelo está derretendo e ainda há um pouco de gelo na água?
- \_\_\_\_\_21. Qual gráfico poderia descrever um intervalo de tempo quando ainda há um pouco de gelo no começo, mas todo o gelo desaparece antes do fim do intervalo?
- \_\_\_\_\_22. Qual l gráfico poderia descrever um intervalo de tempo quando há só água (o gelo é completamente derretido antes do intervalo de tempo começar), mas nenhuma ebulição acontece durante o intervalo?
- \_\_\_\_\_23. Qual gráfico poderia descrever um intervalo de tempo ququando a água está em ebulição durante o todo tempo mostrado pelo gráfico?
- \_\_\_\_\_24. Há três panelas de água fervente no fogão. Qual tem a temperatura mais baixa?
- A) a que está fervendo vigorosamente
- B) a que está fervendo a mais tempo
- C) a que mal acabou de começar a ferver
- D) todas tem a mesma temperatura

As perguntas 25 a 27 se referem às seis barras idênticas abaixo (Todas são feitas do mesmo metal e as barras tem a mesma forma). São indicadas as temperaturas nas extremidades de cada barra. Os ladodos das barras são isolados de forma que calor não entra nem sai das barras.

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- \_\_\_\_\_25. Ao longo de qual barra o calor flui a taxa mais lenta? Responda G se você acha que calor flui à mesma taxa ao longo de todas as barras.
- \_\_\_\_\_26. Ao longo de qual barra o calor flui a taxa mais rápida? Responda G se você acha que calor flui à mesma taxa ao longo de todas as barras.
- \_\_\_\_\_27. Ao longo de qual barra a taxa do fluxo de calor é igual ao da barra A? Responda G se você acha que calor flflui à mesma taxa ao longo de todas as barras. Responda H se você acha que nenhuma barra tem o mesmo fluxo de calor como o de A.