Termologia e dilatação térmica

Deficiência intelectual
Flexibilizações: Conteúdos - Tempo - Recursos

Objetivos
- Conhecer como funciona um termômetro.
- Construir e calibrar um "termômetro" simples.
- Acompanhar a transferência de energia térmica pela condução.

Conteúdos
- Temperatura.
- Escalas de temperatura.
- Dilatação volumétrica

Ano
9º.

Tempo estimado
Cinco aulas.

Materiais necessários
Álcool, becker, rolha, tubo capilar, gelo para resfriamento, água aquecida, tubo de ensaio, régua, caneta e corante e copos.

Desenvolvimento
1ª etapa
Prepare um copo com água à temperatura de 50 ºC (quente), outro a 35 ºC (morna) e o último a 20 ºC (fria), utilizando o termômetro longe da turma. Mostre os copos e pergunte em qual deles está a água mais quente e a mais fria. Eles podem propor colocar o dedo neles. Chame dois alunos e peça que um sinta a água quente e o outro a fria e, em seguida, que ambos informem a temperatura dela. Um vai dizer que está quente e o outro fria. Peça que cada um ponha o mesmo dedo na água morna e informe a temperatura. O que estava em contato com a quente deve dizer que ela está fria e o que tinha sentido a fria vai dizer que está quente. Conclusão: o corpo humano não é um bom instrumento para medir a temperatura da água. Se ninguém se lembrar do termômetro, apresente-o e sugira que expliquem como ele funciona.

2ª etapa
Mostre que, no termômetro, a coluna do líquido sobe ao colocarmos a mão em contato com o bulbo, indicando o aumento de temperatura. Ao colocar o bulbo na água gelada, a coluna desce. Pergunte se o líquido no interior do termômetro (substância termométrica) poderia ser água. Lembre que abaixo de 0 ºC a água congelaria. Forme grupos e peça que construam um "termômetro" com álcool como substância termométrica para que não congele. Eles devem encher o tubo de ensaio com o líquido e acrescentar corante para facilitar a visualização. Depois, fechar o tubo com uma rolha transpassada com um capilar. Pergunte: por quê, ao colocar a mão em contato com o tubo de ensaio, o álcool sobe pelo capilar? Eles devem perceber que o volume do álcool aumenta quando é aquecido, indicando a dilatação térmica.

3ª etapa
Usando água com gelo a temperatura próxima de 0 ºC, água aquecida a 50 ºC e um termômetro, peça que todos coloquem o tubo na água com gelo. O volume do álcool diminui e eles fazem uma marcação. Na água aquecida, o volume do álcool aumenta e a marcação é repetida. Com a régua, eles estabelecem uma escala, chamada arbitrária, e a relacionam com a Celsius. Baseados na distância medida entre as marcas e a diferença de temperatura entre as águas, deduzem matematicamente a relação entre a escala arbitrária e a Celsius. Por exemplo: se a distância entre as marcas for de 12 centímetros, a temperatura da água fria for 2 ºC e da quente 50 ºC (diferença de 48 ºC), cada centímetro na escala arbitrária equivale a 4 ºC (48:12).

4ª etapa
Misture diferentes quantidades de água quente e fria em vários copos. Peça que os jovens utilizem o "termômetro" construído para medir a temperatura de cada um deles na mesma lógica apresentada acima.

Avaliação
Durante a aula, verifique se alguém está com dúvidas e se todos realizam os cálculos corretamente. Depois, aplique uma prova escrita.

Consultoria Cristian Annunciato
Pesquisador da Sangari do Brasil.

Arnaldo Ribeiro Alves
Professor, da Escola Nova Judaica Bialik Colégio Renascença, em São Paulo, SP