UMA REVISÃO DA LITERATURA SOBRE A ABORDAGEM HISTÓRICA DO CONCEITO DE CALOR

## UMA REVISÃO DA LITERATURA SOBRE A ABORDAGEM HISTÓRICA DO CONCEITO DE CALOR

## Fernanda Endrizzi , Josiane de Souza 1 2

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul - IFRS Licencianda em Física, fernandaendrizzi@hotmail.com

2 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Paraná - IFPR - Departamento de Física, josiane.souza@ifpr.edu.br

## Resumo

O conceito de calor é tratado na literatura especializada em Ensino de Física como um conceito que apresenta alto nível de complexidade nos processos de ensinoaprendizagem. A História e a Filosofia da Ciência (HFC) são umas das abordagens que vem sendo utilizada como possibilidade para a superação dessas dificuldades, pois contribui para a ampla compreensão dos conceitos científicos. Neste trabalho, apresentamos uma breve revisão da literatura sobre a História da Ciência no Ensino de Física, delimitando-se à questão histórica desse conceito, com a finalidade de compreender como esse conceito evoluiu intencionando auxiliar os docentes a repensarem a forma de como ele é apresentado em sala de aula. Para isso, consultamos os números de sete revistas da área de ensino de Ciências e três periódicos. Desta pesquisa foram encontrados apenas oito publicações que visavam a evolução histórica do conceito de calor. Com base nesta revisão da literatura, concluiu-se que a maioria das publicações trazem a evolução histórica do conceito de calor como subsidio de ensino-aprendizagem desse conceito na busca de que o aluno tenha um entendimento mais aprofundado do conteúdo estudado e também com o objetivo de inserção de estudos sobre a natureza do conhecimento científico, apresentando assim a ciência como um produto social, histórico e cultural.

Palavras-chave : História e Filosofia da Ciência, Calor, Ensino de Física.

## Introdução

Atualmente, é recorrente a ideia de que o docente deve procurar dar mais sentido aos conceitos físicos abordados em sala de aula (MATTEWS, 1995; PEDUZZI, 2001; MARTINS, 2006). Nesse aspecto, a História e a Filosofia da Ciência (HFC) podem tornar-se uma forma de introduzir melhorias no ensino da Física, já que segundo Matthews elas:

[...] podem tomar as aulas de ciências mais desafiadoras e reflexivas, permitindo, deste modo, o desenvolvimento do pensamento crítico; podem contribuir para um entendimento mais integral de matéria científica, isto é, podem contribuir para a superação do 'mar de falta de significação' que se diz ter inundado as salas de aula de ciências, onde fórmulas e equações

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são recitadas sem que muitos cheguem, a saber, o que significam [...](MATTHEWS, 1995, p.165).

Desta forma, a História e a filosofia da Ciência permitem ver a Física além das fórmulas e equações, mas como um conhecimento construído por seres humanos interligado ao nosso cotidiano.

Além disso, é observado em sala de aula uma distorção da natureza da Ciência. Existe o predomínio de uma concepção de Ciência baseada na ideia de linearidade das teorias e conceitos. Esses conceitos são protagonizados por 'gênios' da ciência que, gradualmente, vão sendo apresentadas aos alunos, seguindo geralmente a sequência mantida pelos livros didáticos e na maioria das vezes totalmente desvinculadas do contexto histórico no qual surgiram. (HÜLSENDEGER, 2007).

Logo, sem a devida contextualização histórica e epistemológica, o processo de ensino-aprendizagem acaba sendo dificultado, pois o que é apresentado aos alunos é um conhecimento acabado e pronto, mostrando que os cientistas nunca passam por dificuldades e que dessa forma a Ciência seria obra do acaso e sua evolução por descobertas.

Sendo assim, neste trabalho apresentamos uma breve revisão da literatura sobre a evolução, ao longo da História, do conceito de calor intencionando auxiliar os docentes a repensarem a forma como esse conceito é apresentado em sala de aula e assim ser um subsidio para que os docentes proponham novas estratégias para o ensino-aprendizagem desse conceito tão importante.

## Metodologia de Pesquisa

Apresentamos, a seguir, uma revisão da literatura sobre a História da Ciência no ensino de Física, delimitando-se à questão histórica do conceito de calor, nos seguintes periódicos: Caderno Brasileiro de Ensino de Física (CBEF), Ciência & Educação, Ensaio: Pesquisa em Educação em Ciências (EPEC), Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF), Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências (RBPEC), Revista Ciências e Ideias e Revista Investigações em Ensino de Ciências (IENCI), além de encontros e simpósios de Ensino de Física, como o Encontro Nacional de Pesquisa em Ciências (ENPEC), o Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF) e o Encontro de Pesquisa em Ensino de Física (EPEF).

Para a coleta do material, foram acessados os sites das revistas buscandose artigos pelos seguintes conceitos nas palavras-chave e/ou título: História da Ciência e calor. A consulta aos periódicos supracitados foi realizada no período compreendido entre 2006 a 2015.

## Resultado e discussões

A tabela 1 apresenta o número total de trabalhos publicados sobre questões históricas acerca do conceito de calor. Foi encontrado um total de 8 artigos.

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Tabela 01: Quantitativo de artigos publicados sobre questões históricas acerca do conceito de calor.

Pensando em esclarecer algumas razões que levam os alunos a entendimentos confusos sobre conceito de calor, Silva, Laburú e Nardi (2008) mostram que não é confortável falar em produção de calor nem tão pouco afirmar que trabalho se converte em calor.

Os autores consideram que algumas definições do conceito de calor devem ser retiradas de livros didáticos, por exemplo: a definição que explica calor como energia e a definição de calor como transferência de energia, pois o calor é uma das formas de transferir energia.

Para compreendermos o conceito de calor, os autores utilizam uma analogia (2008, p.389-390), com os termos calor, trabalho e energia.

Um certo fazendeiro possui uma lagoa que é abastecida de água por meio de um arroio e escoada por outro. A lagoa também recebe água da chuva ocasionalmente e perde água por evaporação, que se pode considerar como chuva negativa. Nessa analogia, a lagoa é o sistema, a água dela é a energia interna, a água transferida pelos arroios é o trabalho, e a água transferida como chuva é calor. É preciso notar que nenhum exame da lagoa a qualquer hora pode indicar quanto veio via da chuva (calor). O termo chuva (calor) só se refere a um método de transferência de água. [...]

A partir dessa analogia, Silva et al (2008) pretendem mostrar que o arroio (trabalho) e a chuva (calor) podem ser entendidos como formas de transferir água e não a água (energia), embora se diga que a água transferida pelos arroios é o trabalho, e que aquela água transferida pela chuva seja calor. Portanto, deve-se ter em mente que calor é, antes, uma 'forma de transferir energia e não a energia', embora a associação de calor como energia seja feita quando essa energia é transferida entre um sistema e sua vizinhança na condição de diferença de temperatura.

Pereira e Cardozo (2007) apresentam a evolução histórica do conceito de calor, e, posteriormente, fazem uma análise de como esta evolução aparece nos livros didáticos oficiais utilizados no Ensino Médio. A análise mostra que a maioria não apresenta uma considerável abordagem histórica acerca do tema, sendo trabalhada ao longo da unidade à medida que apresenta os conteúdos; como introdução da unidade ou do capítulo; ou como leitura ao final. Além disso, os autores consideram necessária a apresentação da evolução da teoria do calor nos

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textos dos livros didáticos de Física do Ensino Médio, pois apenas a apresentação da 'definição' de calor remete a idéia de uma verdade.

Silva, Forato e Gomes (2011) consideram a ideia de que História e Filosofia da Ciência (HFC) podem ser usadas como alternativa metodológica para discutir conceitos de Física e Natureza da Ciência (NDC) no ensino de ciências. Os autores apresentam os principais pressupostos adotados na elaboração de um minicurso sobre calor e temperatura em perspectiva histórica. A controvérsia sobre a natureza do calor e os muitos significados de calor e temperatura durante os séculos XVII e XIX foi o episódio histórico escolhido. Eles pretendem contribuir nas análises sobre o papel do uso de materiais didáticos históricos (textos e experimentos) na melhoria da visão dos discentes acerca da NDC.

Silva, Forato e Gomes (2013), com objetivos epistemológicos, pretendem oferecer exemplos históricos que permitam problematizar algumas das concepções deformadas sobre as ciências, presentes no ambiente educacional, basicamente concepções empírico-indutivistas ingênuas e ateóricas, ahistóricas, dogmáticas, elitistas, exclusivamente analíticas, acumulativas e lineares dos processos históricos, protagonizados por insights individuais de grandes gênios.

Os autores (p.531, 2013) concluem que:

Entre a Antiguidade e o século XVIII, várias interpretações foram dadas para a natureza do calor. A visão de mundo de cada época e cultura influenciava não apenas a forma como os fenômenos eram observados, em seus aspectos metodológicos, mas também guiavam a sua interpretação, influenciando as concepções sobre calor e causas da variação da temperatura.

Gomes (2012) analisa historicamente o surgimento da teoria do calórico, de seu poder explicativo e de seu declínio. Ao contrário do que muitos textos divulgam, o autor mostra que Joseph Black não foi o primeiro a pesquisar o calor como substância e que os experimentos de Benjamin Thompson (Conde Rumford) não foram cruciais para o abandono dessa teoria. Gomes (2012) afirma que o poder explicativo do calórico foi evidenciado por análises de trechos do livro de divulgação da ciência de autoria de Janet Marcet. O conhecimento desses fatos ajudou a compreender melhor a origem de muitos termos que utilizamos no estudo da calorimetria, além de alertar professores e alunos quanto aos erros de afirmações históricas presentes nos textos didáticos.

Referente a esses erros encontrados em livros didáticos, Gomes (2012) analisou textos de alguns livros didáticos de Física, onde encontram expressões que eram corriqueiras nos textos dos antigos adeptos da teoria substancial do calor, tais como: calor 'cedido', 'absorvido', 'recebido', 'ganho', 'perdido', 'liberado', 'transferência' e 'trocas de calor'. Essas expressões dão a impressão que o calor é algo que pode ser transportado de um lado para outro e se pode ser 'transferido' é porque está retido em um corpo ou sistema. Esta é uma concepção errada do que realmente é o conceito de calor e dificulta a aprendizagem desse conceito por parte dos alunos e também por parte dos professores.

Silva e Pacca (2013) partem da ideia de que para ocorrer significativo avanço na compreensão das leis da termodinâmica pelos estudantes é necessário promover, inicialmente, discussões sobre diversas concepções de calor e de sistemas. Após uma pesquisa realizada entre os anos de 2008 e 2009, os autores chegaram à conclusão de que os estudantes investigados, apesar de já terem

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passado pelo ensino formal da termodinâmica continuavam com a concepção do senso comum sobre calor. A partir disso, autores pretendem apontar a necessidade de se colocar em discussão diversas concepções de calor: a do senso comum, a de Carnot e a de Clausius, antes que as leis da termodinâmica sejam abordadas, por eles acreditarem que, sem essa discussão a compreensão dessas leis fica comprometida.

Amaral e Mortimer (2001) discutem uma proposta de perfil conceitual (realista, animista, substancialista, empírica e racionalista) para o calor. Além disso, debatem neste trabalho as concepções espontâneas que os estudantes apresentam sobre o calor, a história do calor e as dificuldades de aprendizagem para o conceito de calor, bem como dificuldades de aplicação de formalismos matemáticos para quantificar calor.

Gurgel e Pietrocola (2006) discutem o papel dos modelos no entendimento dos conceitos científicos, definido pelo filósofo Mario Bunge. Para isto, eles apresentam um estudo histórico sobre as explicações acerca do calor no século XVIII, enfocando o debate entre dois modelos teóricos diferentes existentes na época, o modelo do calórico e o modelo vibracional, mostrando neste debate a mecanicidade das explicações elaboradas pelos cientistas destas duas correntes como um elemento importante para a aceitação destes modelos e na validação de um deles como correto.

Segundo os periódicos supracitados, percebemos que são poucas as publicações referentes às questões históricas sobre o conceito de calor. Todas as publicações apresentam a evolução histórica do conceito de calor, o qual permite a discussão de aspectos da natureza da ciência e também de como a evolução histórica do calor é apresentada nos livros didáticos.

## Considerações Finais

Com a presente revisão, segundo os periódicos consultados, foi possível traçar um panorama das pesquisas para o ensino-aprendizagem do conceito de calor, utilizando uma abordagem histórica. Destacamos que há uma certa unanimidade em aceitar a importância do enfoque histórico para uma compreensão mais completa da ciência e também no ensino dos conceitos científicos. No que se refere ao conceito de calor, apesar de não darem respostas práticas que possam orientar o professor a fazer uso desta abordagem, percebe-se que há um estimulo para que o professor desenvolva atividades utilizando a evolução histórica do conceito de calor e com isso contrapor com o conceito atual de calor para que o aluno seja crítico a ponto de reconstruir o seu saber.

Segundo Silva, Laburú e Nardi (2008) pode-se dizer que o calor é um conceito difícil de explicar e também difícil de aprender. Isso se deve principalmente porque os professores têm apenas como referência os livros didáticos (Ensino Médio e Superior) e neles estão contidos princípios inadequados que confundem a cabeça do aluno e acabam por fortalecer ainda mais as concepções espontâneas.

A partir dessa revisão, os autores concluem que os livros didáticos trazem princípios errôneos, princípios esses com resquícios da época em que o calor era considerado um fluido (substância). Além disso, os autores constatam que os livros

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didáticos não têm uma preocupação em relacionar a evolução histórica do conceito de calor com a ideia de calor aceita atualmente, dificultando o ensino-aprendizagem.

Nessa perspectiva, conclui-se que a HFC é indispensável para compreender o conceito de calor (e outros), pois através da HFC pode se fazer a contextualização que auxilie na explicação satisfatória desse conceito, sem cair em erros comuns, como os apresentados nos livros didáticos.

Referente à evolução histórica do conceito de calor verifica-se que o conceito de calor passa por diversas interpretações, diferentes e bem fundamentas, ao longo da história da humanidade. Isso quer dizer, que independente da época ou dos métodos utilizados, essas observações não são neutras, mas são influenciadas pela visão de mundo de cada pensador.

Além disso, constata-se que a evolução do conceito de calor está longe de ser linear e acumulativa, mas destaca-se a 'ruptura e a descontinuidade' entre os conceitos. (Bachelard, 1977).

Dessa forma, entende-se que a inserção da História e da Filosofia da Ciência tanto pode facilitar melhorias no processo de aprendizagem de conceitos científicos, como também pode facilitar a inserção de estudos sobre a natureza do conhecimento científico, apresentando assim a ciência como um produto social, histórico e cultural.

## Referências

AMARAL, Edenia Maria Ribeiro do; MORTIMER, Eduardo Fleury. Uma proposta de perfil conceitual para o conceito de calor. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências , v. 1, n. 3, 2001.

BACHELARD, G. A epistemologia . Tradução de Nathanael C. Caixeiro. Rio de Janeiro: Ed. Jorge Zahar, 1977.

GOMES, Luciano Carvalhais. A ascensão e queda da teoria do calórico. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 29, n. 3, p. 1030-1073, dez, 2012.

GURGEL, Ivã; PIETROCOLA, Maurício. Modelos e realidade: um estudo sobre as explicações acerca do calor no século XVIII. Londrina, atas, X EPEF, 2006.

HÜLSENDEGER, Margarete J. V. C. A História da Ciência no ensino da Termodinâmica: um outro olhar sobre o ensino de Física. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências, v. 9, n. 2, 2007.

MARTINS, R. A. Introdução: A História das Ciências e seus usos na Educação . In SILVA, C. C (ed). Estudos de História e Filosofia das Ciências: subsídios para aplicação no ensino. São Paulo: Livraria da Física, 2006.

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MATTHEWS, Michael R. História, Filosofia e Ensino de Ciências: A tendência atual de reaproximação. Caderno Catarinense do Ensino da Física , Florianópolis, v.12, n.3, p.164-214, 1995.

PEDUZZI, L. O. Q. Evolução dos Conceitos da Física. 1. ed. Florianópolis: UFSC/EAD/CED/CFM, 2011. v. 1. 130 p.

PEREIRA, Marcus Vinicius; CARDOZO, Tereza Fachada Levy. A abordagem histórica do conceito de Calor nos livros didáticos de Física do Ensino Médio. São Luis, atas, XVII SNEF , 2007.

SILVA, Ana Paula Bispo; FORATO, Thaís Cyrino de Mello; GOMES, José Leandro de A. M. Costa. Concepções sobre a natureza do calor em diferentes contextos históricos. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 30, n. 3, p. 492-537, dez, 2013.

SILVA, Djalma Nunes da; PACCA, Jesuína Lopes de Almeida. Considerações sobre concepções de calor e sistema termodinâmico para o ensino médio. São Paulo, atas, XX SNEF , 2013.

SILVA,Ana Paula Bispo; FORATO, Thaís Cyrino de Mello;GOMES,José Leandro de A. M. Costa. Temperatura e teorias sobre a Natureza do Calor: um projeto de aplicação da História e Filosofia da Ciência ao Ensino de Física. Campinas, atas, VIII ENPEC, 2011.

SILVA, Osmar Henrique Moura da; LABURÚ, Carlos Eduardo; NARDI, Roberto. Reflexões para subsidiar discussões sobre o conceito de calor na sala de aula. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , v. 25, n. 3: p. 383-396, dez. 2008.

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