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Ensino Fundamental

Física - Calorimetria

Paulo Augusto Bisquolo

Calorimetria

Ponto de Partida

Pode ser a leitura do artigo Calorimetria que se encontra no site Educação do UOL ou o material didático sobre o tema de preferência do professor.

Objetivo

Mostrar o princípio da igualdade das trocas de calor através da mistura de iguais quantidades de água a temperaturas diferentes.

Estratégias

1. Para a execução dessa aula é necessário que os alunos já tenham os conceitos de capacidade térmica e calor específico sensível e conhecer a equação fundamental da calorimetria.

2. Fale sobre o que é um recipiente de paredes adiabáticas. Use como exemplo de um ótimo recipiente adiabático a garrafa térmica.

3. Comente que o recipiente de isopor que será usado na atividade não é um recipiente perfeitamente adiabático, pois troca calor com os corpos que estiverem dentro dele.

4. Apresente o princípio da igualdade das trocas de calor.

5. De ênfase ao fato de que se os corpos estiverem isolados do meio externo, a troca de calor só ocorrerá entre eles e que no final a temperatura será igual para todos.

6. Mostre que a soma dos calores trocados entre os corpos é igual a zero, e que isso ocorre porque os calores cedidos pelos corpos de maior temperatura são igualmente recebidos pelos corpos de menor temperatura.

Atividade

Para a atividade sugerida serão necessários os seguintes materiais:

  • Um recipiente de isopor pequeno com tampa.
  • Um termômetro de laboratório.
  • Um copo de plástico, desses que se encontra em bebedouros.
  • Água a temperatura ambiente.
  • Água com gelo.

    Procedimento

    1) Faça um furo na tampa do recipiente de isopor na medida do diâmetro do termômetro.

    2) Coloque certa quantidade de água a temperatura ambiente no copo de plástico até um volume conhecido. Esse volume conhecido pode ser alguma marca feita pelo professor ou também pode se encher o copo de água até a boca. Meça a temperatura dessa água e anote.

    3) Coloque a água ambiente no recipiente de isopor.

    4) Repita o procedimento anterior com a água gelada. A quantidade de água gelada deve ser igual à quantidade de água a temperatura ambiente.

    5) Misture a água gelada com a água ambiente que já está no recipiente de isopor.

    6) Tampe o recipiente e aguarde alguns segundos.

    7) Coloque o termômetro no furo da tampa do recipiente de isopor e meça a temperatura de equilíbrio.

    Sugestões

    1) Saliente para os alunos que o valor da temperatura de equilíbrio foi entre a temperatura da água ambiente e da água gelada.

    2) Mostre matematicamente para a sala que se nós temos iguais quantidades de água gelada e ambiente, a temperatura de equilíbrio deve ser a média aritmética dessas temperaturas.

    3) Pergunte aos alunos se o resultado da temperatura de equilíbrio obtida no experimento deu a média das temperaturas obtidas inicialmente.

    4) Pergunte aos alunos por que o resultado não deu a média aritmética como era esperado.

    5) Após ouvir as respostas dos alunos de a explicação mostrando que o recipiente de isopor participa como um terceiro corpo na mistura.

    6) Se achar conveniente, peça um relatório do experimento.

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