TERMOSCÓPIO DE GARRAFA: UMA ABORDAGEM SOBRE TROCAS DE CALOR PARA ALUNOS DO ENSINO MÉDIO.

## TERMOSCÓPIO DE GARRAFA: UMA ABORDAGEM SOBRE TROCAS DE CALOR PARA ALUNOS DO ENSINO MÉDIO.

## Aléxia Gnocchi , Dapheely Correa . 1 2

- 1 Instituto Federal do Espírito Santo, alexia.gnj@gmail.com.

## Resumo

Este trabalho relata uma atividade realizada pelos bolsistas do PIBID, do curso de licenciatura em física do IFES Campus Cariacica, com alunos do segundo ano do ensino médio da EEEFM Professora Maria Penedo, objetivando conceituar os temas: temperatura e trocas de calor, por meio de um experimento exploratório e, posteriormente, verificar a apreensão destes conceitos.

Este experimento nos veio como uma proposta simples e de baixo custo que permitiu abordar, além dos temas acima, outros, como pressão, agitação molecular e calor específico, sendo o último ainda não conhecido pelos alunos até a ocasião. Procuramos, também, verificar o conhecimento prévio que estes pudessem ter acerca dos temas propostos para guiar a prática experimental em laboratório. Através desta abordagem, observamos algumas dificuldades apresentadas pelos alunos, como descrever de forma sucinta os conceitos pretendidos, mesmo tendo algum vislumbre a respeito dos mesmos, bem como interpretar as situações propostas de forma matemática. Buscamos fundamentar essas atividades de forma a conseguir resultados qualitativos, tendo em vista a fixação dos conceitos e a possibilidade do aluno poder relacioná-los a fenômenos observados em seu dia a dia, para que a aprendizagem seja significativa .

Palavras-chave : Temperatura, trocas de calor, agitação molecular, ensino de física, termoscópio.

## Introdução

O ensino de física muitas vezes fica limitado a apenas aulas expositivas e descrição de equações, sendo que o aluno pode não se apropriar de conceitos simples apenas pelo fato de as ferramentas utilizadas pelo professor não estimularem este aprendizado. Sendo esta particularidade mencionada na própria legislação. A Resolução CEB n° 3 de 26 de junho de 2000, em seu artigo 5°, inciso III propõe que o ensino médio deve:

"adotar metodologias de ensino diversificadas, que estimulem a reconstrução do conhecimento e mobilizem o raciocínio, a experimentação, a solução de problemas e outras competências cognitivas superiores". (BRASIL, 2000).

A partir desta necessidade, elaboramos uma atividade experimental simples e de baixo custo para abordar os conceitos de temperatura e trocas de calor de forma a proporcionar aos alunos a experiência da investigação.

Seguindo este princípio, procuramos construir uma aprendizagem significativa através da abordagem dos temas: temperatura e trocas de calor,

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analogamente às situações que os alunos já conhecem e vivenciam em seu dia a dia, para que sejam capazes de relacionar os conceitos às situações do cotidiano.

## METODOLOGIA

Os materiais utilizados para montar o experimento foram: garrafa de vidro de 500ml com tampa, canudo, anilina, vela, 150ml de água. Primeiro lavamos a garrafa e retiramos o rótulo, em seguida depositamos 150ml de água com anilina. Furamos a tampa com um instrumento pontiagudo e passamos o canudo pela tampa. Vedamos a região do furo com cera de vela (também pode ser usada cola quente). Iniciamos a atividade aplicando um questionário para que fosse possível analisar o que os alunos já conheciam a respeito dos conceitos teóricos de temperatura e trocas de calor. Reservando uma aula para esta etapa. Nesta primeira abordagem, priorizamos questões que colocassem em teste habilidades matemáticas, de interpretação dos problemas propostos, bem como a capacidade do aluno de relacionar o conhecimento popular acerca dos temas, com a teoria científica.

Figura 1 : Termoscópios.

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## Atividade experimental

Dispusemos os alunos em grupos, de em média 5 a 6 alunos, cada um com um termoscópio e guiamos a atividade da seguinte forma:

- 1. Pedimos aos alunos que colocassem as mãos, em forma de concha, de modo a ter um maior contato com a superfície da garrafa, sobre a parte que estava com o líquido colorido. E esperamos alguns instantes para que pudessem fazer suas observações.
- 2. Em seguida, orientamos para que retirassem as mãos da garrafa e esperassem alguns instantes para que a temperatura se estabilizasse e posteriormente procedemos de forma análoga à anterior, porém, agora, com as mãos onde não havia líquido, também cedendo algum tempo para que as devidas observações fossem feitas.
- 3. Passadas as etapas de observação, abrimos algumas discussões com a turma sobre o fenômeno observado. Perguntamos a que conclusões haviam

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chegado em cada uma das etapas e por qual motivo acreditavam que tal fenômeno havia ocorrido.

- 4. Finalmente, aplicamos um segundo questionário para avaliar como os alunos haviam apreendido os conceitos trabalhados.

Figura 2: Alunos realizando o experimento.

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## RESULTADOS E DISCUSSÃO

Durante a aplicação do primeiro questionário, pudemos tomar conhecimento das dificuldades apresentadas pelos alunos, uma delas ocorreu durante o desenvolvimento matemático das questões, quando observamos que muitos deles não conseguiam desenvolver operações simples como multiplicação de somas com variáveis, substituições de variáveis, dentre outras. Outra dificuldade observada foi o conflito de conceitos. Para explicar esta última, vamos utilizar de uma resposta dada por um aluno à seguinte pergunta: "Por que uma pessoa com febre sente frio?". O mesmo forneceu a seguinte resposta: "Porque o corpo entra em atrito com o ambiente", ou seja, o aluno relacionou, de forma equivocada, o fato de o corpo humano estar com sua temperatura elevada com a dissipação de energia térmica provocada pela presença de uma força de atrito, conceito este que está relacionado diretamente com movimento. Ainda observamos que muitos alunos não conseguiam descrever, de forma sucinta, conceitos como temperatura e calor, mesmo sabendo do que se tratava cada um.

Durante a atividade experimental, quando abrimos algumas discussões, obtivemos algumas falas interessantes que iremos reproduzir abaixo (durante a atividade utilizamos gravadores para registrar os comentários). Analisamos um grupo com 5 alunos, embora alguns componentes tenham participado mais que outros, queremos atentar para a capacidade que os alunos tiveram de pensar por si próprios, tendo apenas uma orientação dos bolsistas do PIBID.

## Discussões:

Pergunta: "Vocês repararam alguma mudança de acordo com cada forma de segurar a garrafa?"

Aluno1: "Sim, quando a gente colocou a mão na parte de cima o líquido subiu mais e mais rápido."

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Aluno 3: " O líquido subiu mais rápido do que em baixo. Parece que o efeito do calor é maior em cima do que embaixo".

Aluno 2: "Tem alguma coisa a ver com a temperatura da nossa mão?"

Bolsista: "Sim, vamos entender isso".

Ou seja, apenas observando que ao segurar a garrafa pela parte que estava sem o líquido, os alunos perceberam a diferença do comportamento do sistema comparado à primeira situação.

Pergunta:" Porque então, a coluna de líquido subiu menos quando vocês colocaram as mãos na parte de baixo, com o líquido?"

Aluno 1: "Talvez porque a temperatura não foi tão suficiente".

Bolsista: "Mas a temperatura das suas mãos não era basicamente a mesma nas duas situações?"

Aluno 1: "Mas aqui..é mais difícil de aquecer."(...) "Mas se eu colocasse uma temperatura maior em baixo, poderia subir mais?"

Bolsista: "Neste caso, é provável que sim."

A partir destas conclusões, foi possível citar um conceito que até então não havia sido passado aos alunos, o calor específico. Desta forma, explicamos que esta propriedade está relacionada com o tipo de material e que cada um, de acordo com a composição e estrutura química, teria um valor diferente desta mesma propriedade e que este valor associado pode ser interpretado como uma maior facilidade ou dificuldade de se elevar a temperatura de determinada substância comparada a outras.

Pergunta: "O que fez o líquido subir pelo canudo?"

Aluno 2: "Acho que ta...tipo relacionado com a temperatura".

Bolsista: "Sim, nós chegamos a esta conclusão. Mas existe outra causa que faz com que o líquido suba. O que mais ocorre dentro da garrafa que dá esse efeito?"

Aluno 1: "Acho que deve ser a mesma coisa que acontece com o termômetro. Quando ele tá quente, o líquido sobe, então eu acho que deve ter alguma coisa..assim...a ver".

Bolsista: "Mas, vamos pensar a nível molecular. O que você acha que acontece quando eu aqueço alguma coisa?"

Aluno 1: "As moléculas se espalham?"

Bolsista: "Sim, elas se agitam".

A partir desta conclusão, pudemos explicar o que ocorre quando elevamos a temperatura de uma substância a nível molecular, entendendo um outro conceito associado: a agitação molecular. Então chegamos ao objetivo final, que era explicar o fenômeno observado.

Pergunta: "Sabendo que as moléculas do ar se agitam quando o aquecemos, como podemos relacionar este fenômeno com o fato de o líquido subir pelo canudo? "

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Aluno 2: "É porque elas estão presas aqui, elas não tem...assim...por onde sair, então elas se movimentaram e de alguma forma isso afetou o líquido e fez com que ele subisse. Porque elas não tem por onde sair".

Apenas completando a fala do aluno acima, pudemos explicar o porquê de o líquido ter subido pelo canudo. Falamos que devido à agitação molecular e a vedação da garrafa a pressão interna aumenta e, por consequência, o líquido é empurrado para baixo, sendo o canudo a única forma de escape.

Finalmente, aplicamos um segundo questionário de forma a avaliar os efeitos da atividade exploratória na fixação dos conceitos trabalhados. Este consistia de questões relacionadas às palavras chave tratadas durante o experimento, como: agitação molecular, equilíbrio térmico, dilatação dos corpos, dentre outras. Nesta segunda avaliação, exploramos mais os pontos que de fato foram direta e indiretamente observados durante a atividade de uma forma bem conceitual, através de esquemas que descrevessem a disposição das moléculas no recipiente com a variação da temperatura, perguntando as diferenças entre o comportamento do sistema durante as duas etapas de observação, dentre outros pontos. De forma geral, os alunos responderam positivamente a esta segunda avaliação e pudemos observar, também, que alguns conceitos que até então estavam confusos passaram a ser transcritos de forma mais clara

Esta proposta de atividade experimental se mostrou bastante eficiente pois é evidente que os alunos conseguiram aprimorar e até mesmo se apropriar de novos conceitos pelo simples fato de terem participado da construção dos mesmos, através da investigação.

## CONCLUSÃO

Por meio da análise dos resultados obtidos, concluímos que esta abordagem experimental representa uma boa alternativa para o ensino dos conceitos de temperatura e trocas de calor, principalmente, pois demanda pouco tempo de aula, visto que é possível realizá-la em duas aulas, requer pouquíssimos recursos financeiros e ao mesmo tempo proporciona a alunos e professores uma experiência diversificada de ensino incentivando o desenvolvimento de habilidades de investigação e compreensão.

## Referências

MOREIRA, Marco Antônio. A teoria da aprendizagem significativa e sua implementação em sala de aula. Brasília: Ed. da Universidade de Brasília, 2006.

BRASIL. Resolução CEB nº 3, de 26 de junho de 1998. Institui as Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio. 2000. Disponível em &lt; http://portal.mec.gov.br/cne/arquivos/pdf/rceb03\_98.pdf&gt; Acesso em 22 de junho de 2014.

BRASIL.Ministério da Educação.Parâmetros Curriculares Nacionais. Bases Legais. Brasília: MEC. 2000. Disponível em &lt; http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/blegais.pdf&gt;. Acesso em: 22 de junho de 2014.

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