CONFORTO TÉRMICO E ILUMINAÇÃO DE RESIDÊNCIAS: UMA ABORDAGEM TEMÁTICA NO ENSINO MÉDIO

## CONFORTO TÉRMICO E ILUMINAÇÃO DE RESIDÊNCIAS: UMA ABORDAGEM TEMÁTICA NO ENSINO MÉDIO

*Vinícius A. C. G. Baliza 1 , Livia S. Gomes 2

- 1 Departamento de Física, Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), viniciusacgb@ufmg.br

Palavras-chave : Conforto térmico; iluminação; abordagem temática

- O ensino de ciências no ensino médio foi, e ainda é, fortemente caracterizado por uma formação pré-universitária e/ou profissionalizante. Contudo, os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) propõem um novo olhar para o ensino, buscando uma formação mais integral do aluno. Nessa perspectiva, espera-se que o estudante tenha senso crítico desenvolvido, seja autônomo na condução de seu aprendizado e capaz de analisar e discutir sobre questões pertinentes do seu cotidiano. Para isso, é necessário um ensino contextualizado e interdisciplinar, que traga questões problematizadoras e abordagens temáticas integradas com a realidade do aluno (BRASIL, 2002; HALMENSCHLAGER, 2011). Uma possibilidade interessante é aliar esse modelo de ensino com o uso de questões envolvendo CTS para fomentar o conhecimento científico e tecnológico do estudante acerca de situações presentes na nossa sociedade (SANTOS e MORTIMER, 2000). Nesse sentido, o presente trabalho expõe o planejamento de uma sequência de aulas que pode atender essa nova visão para o ensino de ciências. Foi elaborada uma abordagem temática com enfoque CTS sobre a influência do revestimento das paredes de uma residência no conforto térmico e iluminação do ambiente. Este foi desenvolvido na disciplina de Recursos Didáticos: Ondas, Ótica e Física Moderna durante o curso de graduação em Física.
- O trabalho consistiu no planejamento, apresentação e avaliação de uma aula com abordagem temática a partir de práticas investigativas que poderiam ser reproduzidas com recursos acessíveis. O intuito da aula é permitir a compreensão de conceitos de Física de forma contextualizada com um tema presente no cotidiano dos alunos e que possui interdisciplinaridade com outras áreas. A metodologia dessa aula se dá predominantemente por investigações experimentais a respeito do tema com participação ativa dos alunos.

No Experimento 1, uma primeira análise é feita focalizando a luz do Sol, com uma lupa, em um balão colorido de: branco, preto, azul e vermelho. Dessa forma, quando analisamos se o balão estoura ou não, ou quanto tempo leva para estourar, adquirimos algumas concepções sobre o efeito que a cor pode causar no aquecimento.

- O Experimento 2 objetiva a simulação de residências, a partir de garrafinhas PET pintadas com as mesmas cores já citadas, para avaliar a influência da cor do revestimento externo na temperatura dentro de uma residência. Cada garrafa contém um termômetro digital para medir a temperatura no seu interior. Elas são colocadas equidistantes de uma fonte de calor (lâmpada incandescente), como mostrado na Figura 01(a). Construímos um gráfico da temperatura x tempo para os resultados.
- O Experimento 3 utiliza 4 caixas com a parte interior de cada uma sendo pintada das cores mencionadas. As caixas produzidas são apresentadas na Figura

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

01(b). Nesse caso queremos conhecer a relação da cor da pintura interna com a eficiência de iluminação de um cômodo de uma residência. Para isso, iluminamos o interior da caixa com uma fonte de luz branca e medimos a intensidade luminosa refletida pelas superfícies da caixa com um medidor apropriado.

No Experimento 4, para estudar a absorção e reflexão por objetos de diferentes cores, iluminamos dois objetos, um azul e outro vermelho, com fontes de luz de cores azul e vermelha. Observamos então a diferença na reflexão da luz de cada objeto em cada uma das situações mostradas na Figura 01(c) e Figura 01(d).

A partir das análises realizadas, os alunos devem fazer conclusões a respeito de cada resultado, sendo sempre mediado pelo professor. O prosseguimento da aula se dá pela exploração de situações e questões relacionadas, ou que surgirem durante a abordagem. Uma possibilidade seria estudar como ocorre a absorção da luz, em escala atômica, pelas diferentes substâncias químicas.

<!-- image -->

<!-- image -->

<!-- image -->

Figura 01: ( a) Garrafas coloridas sob aquecimento pela lâmpada incandescente, b) Caixas ( coloridas, c) Canetinhas azul e vermelha sob luz azul e d) luz vermelha ( (

<!-- image -->

Na Tabela 01 podemos observar os resultados para os três primeiros experimentos. O Experimento 1 traz uma avaliação inicial do problema, mostrando que não houve aquecimento suficiente para estourar o balão de cor branca, ao contrário do que ocorreu para os outros balões na mesma situação. Assim, a superfície branca absorve menos a luz (ou reflete mais). O Experimento 2, com seus resultados também apresentados no gráfico da Figura 02, demonstra que, de fato, o aquecimento das residências, que nesse caso foram simuladas por garrafas PET, pode ser influenciado pela pintura externa das suas paredes. Nesse caso, notamos que o revestimento de cor preta promove a maior elevação de temperatura no interior da garrafa, a cor branca gera o menor aquecimento, e as cores azul e vermelho apresentaram resultados intermediários e semelhantes entre eles. O Experimento 3 nos evidencia que a intensidade de luz medida no interior de um cômodo, simulado por cada caixa, varia de forma dependente da sua pintura interna. Assim como no Experimento 2, observamos nessa prática que a absorção da radiação é maior para a cor preta, menor para o branco e médio para as demais cores. Porém, há uma diferença significativa nos resultados para as cores azul e vermelha que só é observada no Experimento 3. Essa variação é bem compreendida quando observamos que a cor azul, usada para colorir a caixa, era mais escura, em comparação com a vermelha. Dessa forma, notamos que a absorção da luz por uma superfície está relacionada com o fato da cor da mesma ser mais escura ou mais clara. Portanto, uma pintura de uma cor mais clara absorve menos radiação, e uma de cor mais escura absorve mais. O Experimento 4 traz o estudo mais detalhado de absorção e reflexão com essas mesmas cores. Nele, conseguimos verificar que o objeto de uma determinada cor reflete mais a luz da sua própria cor e absorve melhor as demais. Tal questão demonstra a razão de enxergarmos objetos com suas cores específicas. Ademais, podemos concluir que o fato de essas cores absorverem parte da radiação,

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

não tanto quanto o preto e nem tão pouco como o branco, corrobora com os resultados intermediários apresentados nos Experimentos 2 e 3.

Tabela 01: Resultados obtidos para os três experimentos

Figura 02: Temperatura x tempo para as garrafas branca, preta, azul e vermelha.

<!-- image -->

Além dos nossos resultados, uma pesquisa, envolvendo 78 diferentes cores e tipos de tintas imobiliárias, realizada por Dornelles (2008) mostra que a composição química do revestimento também é um importante fator de influência. Isso nos leva a pensar que a absorção e reflexão da luz, em escala atômica, depende da frequência natural de cada átomo/molécula. Ou seja, determinadas frequências de luz podem gerar ressonância na vibração nos átomos, justificando a melhor absorção de faixas específicas de frequências de radiação.

Assim, concluímos que esse conjunto de experimentos constituem uma investigação a respeito do problema do conforto térmico e iluminação de residências que pode ser aplicado em aulas de Física do ensino médio. A temática pode abranger conteúdos de luz, absorção, reflexão, cores, reflexão seletiva, olho humano, transmissão de calor por radiação e ressonância. A questão abordada está presente na nossa sociedade e relaciona a área da Física com a Arquitetura e Engenharia Civil. Além disso, uma interdisciplinaridade com a Química e Biologia pode ser explorada nas aulas, bem como uma contextualização com o papel e trabalho de um cientista.

## Referências

BRASIL. Ministério da Educação. PCN+ Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros curriculares Nacionais - Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. 2002.

DORNELLES, K. A. Absortância solar de superfícies opacas: métodos de determinação e base de dados para tintas látex acrílica e PVA. Campinas, 2008.

HALMENSCHLAGER, K. R. Abordagem temática no ensino de ciências: algumas possibilidades. 2011.

SANTOS, W. L. P.; MORTIMER, E. F. Uma Análise de Pressupostos Teóricos da Abordagem C-T-S (Ciência-Tecnologia-Sociedade) no Contexto da Educação Brasileira. In: Ensaio - Pesquisa em Educação em Ciências, Belo Horizonte, 2000.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_