Conteúdos
● O que é calor;
● Calor sensível e calor latente;
● Transferências de calor.
Objetivos
● Compreender a diferença entre calor e temperatura;
● Compreender o que é calor sensível e calor latente;
● Compreender as formas de transferência/propagação de calor.
Palavras-Chave:
Calor. Calor sensível. Calor latente. Transferências de calor. Condução. Convecção. Radiação.
Veja também:
Temperatura: equilíbrio térmico e curvas de aquecimento/resfriamento
Aquecimento global e efeito estufa
Sugestão de aplicação para o ensino remoto:
As sugestões estão organizadas em tópicos com uma breve explicação de cada recurso.
● Jitsi Meet: é um sistema de código aberto e gratuito, com o objetivo de permitir a criação e implementação de soluções seguras para videoconferências via Internet, com áudio, discagem, gravação e transmissão simultânea. Possui capacidade para até 200 pessoas, não há necessidade de criar uma conta, você poderá acessar através do seu navegador ou fazer o download do aplicativo, disponível para Android e iOS.
Trabalhando com essa ferramenta, é possível:
– Compartilhar sua área de trabalho, apresentações e arquivos;
– Convidar usuários para uma videoconferência por meio de um URL simples e personalizado;
– Editar documentos simultaneamente usando Etherpad (editor de texto on-line de código aberto);
– Trocar mensagens através do bate-papo integrado;
– Visualizar automaticamente o orador ativo ou escolher manualmente o participante que deseja ver na tela;
– Reproduzir um vídeo do YouTube para todos os participantes.
● Gravação de videoaula usando o Power Point: o PPT, já tão utilizado por nós professores para preparamos nossas aulas, também permite a gravação de uma narração para os slides, que tanto nos auxiliam na explanação dos conteúdos. É possível habilitar a função de vídeo enquanto grava, assim, os alunos verão o professor em uma janelinha no canto direito da apresentação. Essa ferramenta é bem simples e eficaz. Veja um guia.
● Envio de Podcast aos alunos: podcast nada mais é do que um áudio gravado (como os enviados pelo Whatsapp). Podem ser utilizados para narrar uma história, para correção de atividades, revisar ou aprofundar os conteúdos. Para tanto, sugiro o app Anchor, que pode ser baixado no seu celular. Ele é muito fácil e simples de utilizar.
● Plataforma Google Classroom: permite a criação de uma sala de aula virtual. Essa ação irá gerar um código que será compartilhado com os alunos, para que acessem a sala. Nesse ambiente virtual, o/a professor/a poderá criar postagens de avisos, textos, slides do PPT, conteúdos, links de vídeos, roteiros de estudos, atividades, etc. É uma forma bem simples e eficaz de manter a comunicação com os alunos e postar as aulas gravadas, usando os recursos anteriormente mencionados. Confira outros recursos oferecidos pela Google, como a construção de formulários (Google Forms) para serem realizados pelos alunos.
Sugerimos aulas com até 30 minutos de duração. Além disso, nem toda aula precisa gerar uma atividade avaliativa, para não sobrecarregar os alunos. As aulas virtuais também podem ser úteis para correção de exercícios e plantões de dúvidas.
Previsão para aplicação:
4 aulas (30 min./aula)
Proposta de Trabalho:
Para todas as etapas, sugerimos que as aulas aconteçam de forma síncrona, através da plataforma Jitsi Meet, apresentada anteriormente neste plano. Seria interessante que você, professor/a, utilizasse os conceitos detalhados abaixo para preparar slides que podem ser compartilhados com os alunos a partir do recurso do compartilhamento de tela do seu computador. Insira, em cada etapa, ao menos um dos vídeos sugeridos, contextualizando com o cotidiano dos alunos para que as aulas se tornem mais dinâmicas e interessantes. Abra espaço para o diálogo e debate, mesmo que este ocorra pelo chat da plataforma. Como atividade, você poderá preparar uma lista de exercícios ao final da sequência de aulas e disponibilizar aos alunos através da plataforma Google Classroom. Uma outra sugestão interessante é utilizar os simuladores disponíveis no site PHET. Neste caso, sugiro que você escolha uma simulação para cada conceito estudado e prepare um breve roteiro para os alunos seguirem, assim, poderão realizar a atividade de forma que atinjam o aprendizado significativo. As simulações aproximam a teoria da prática, mesmo que de forma remota, além de serem super divertidas.
1ª Etapa: O que é calor?
Pode-se dizer que todo e qualquer corpo na Natureza possui uma determinada temperatura, ou seja, que as moléculas que compõem um corpo possuem um grau de agitação. Mas não se pode dizer que um corpo possui calor, pois calor é uma forma de energia, mais precisamente, energia térmica, que necessita estar em trânsito.
Quando dois corpos possuem temperaturas distintas, e estão próximos, isolados termicamente do exterior, eles irão trocar calor até atingirem a mesma temperatura, ou seja, entrarão em equilíbrio térmico. Corpos que possuem temperaturas distintas trocam calor. Corpos que possuem temperaturas iguais, ou seja, que estão em equilíbrio térmico, não trocam calor. Portanto, podemos dizer que calor é a energia térmica em trânsito, quando existe uma diferença de temperatura entre os corpos. Enquanto temperatura é o grau de agitação das moléculas que compõem um determinado corpo.
Vale a pena destacar que a maneira como o calor transita, ou melhor, a forma como o calor flui, é de forma natural. O calor sempre flui do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. Em um sistema isolado, a quantidade de calor que um corpo ganha é exatamente igual a quantidade de calor que o outro corpo perde. Como o calor é uma forma de energia, a sua unidade de medida é Joule ( J ).
2ª Etapa: Calor sensível e calor latente
Dependendo da temperatura de um determinado corpo, ao ganhar ou perder calor, ele pode apenas variar a sua temperatura, permanecendo no mesmo estado físico (líquido, sólido ou gasoso) ¹. Nesse caso, esse tipo de calor é chamado de calor sensível, podendo ser chamado também de calor específico. Contudo, um corpo pode perder ou ganhar calor, mas manter a sua temperatura inalterada, modificando apenas o seu estado físico, ou seja, passando por uma mudança de fase. Para essa situação, esse tipo de calor é chamado de calor latente.
O calor específico é representado pela letra c (minúscula) e sua unidade de medida usual é cal/(g. ͦC) (calorias dividida por grama vezes graus Celsius). Já no SI, a sua unidade de medida é J/(kg . K) (Joule dividido por quilograma vezes Kelvin).
O calor latente é representado pela letra L (maiúscula) e sua unidade de medida é J/kg (Joule por quilograma). O calor latente pode ser:
Positivo: indicando ganho de calor;
Negativo: indicando perda de calor.
¹ Existem outros estados físicos possíveis para a matéria, tais como: plasma e Condensado de Bose-Einstein. Mas para o que se pretende tratar nesta aula, os três estados físicos usuais da matéria (líquido, sólido e gasoso) são suficientes.
3ª Etapa: Transferência de calor
Como já foi mencionado anteriormente, quando existe uma diferença de temperatura entre corpos, ocorre uma transferência de calor, ou seja, o calor flui do corpo mais quente (maior temperatura) para o corpo mais frio (menor temperatura).
Dependendo da forma como ocorre essa transferência de calor, ela é caracterizada como: condução, convecção e radiação.
Condução
Na condução, a transferência de calor, ou propagação do calor, ocorre a partir da transferência de energia térmica entre os átomos e moléculas que compõem o corpo. Ou seja, a agitação dos átomos e moléculas do corpo é transferida para os átomos e moléculas vizinhas. Esse tipo de transferência de calor pode ocorrer em qualquer estado físico da matéria, porém, ele é mais efetivo no estado sólido.
Exemplo: Se uma pessoa segurar uma colher de metal com a mão, e colocar a ponta da colher em contato com uma chama de fogão, essa pessoa corre o risco de se queimar, pois o cabo da colher também será aquecido, por condução térmica.
Obs.: Para que a condução ocorra, é necessária a existência de um meio material.
Convecção
Quando um fluido (ar ou líquido) possui uma diferença de temperatura entre as suas partes constituintes, haverá uma diferença de densidade que causará um movimento das massas fluidas.
Exemplo: Quando se coloca um bule com água no fogão, a porção de água mais próxima da chama aquece primeiro, aumentando o seu volume e diminuindo a sua densidade, fazendo com que essa porção de água suba, enquanto a porção de água que está mais afastada da chama (mais ao alto), consequentemente mais fria que a porção de baixo, possui uma densidade um pouco maior, desce. Esse processo se repete indefinidas vezes criando uma corrente de convecção, através da qual o calor é propagado.
Obs.: Para que a convecção ocorra, também é necessária a existência de um meio material.
Radiação
Na radiação, a propagação do calor ocorre a partir do transporte de energia das ondas eletromagnéticas.
Para que esse processo ocorra, não é necessária a existência de um meio material, já que as ondas eletromagnéticas não necessitam de um meio para se propagarem. O que significa que a radiação pode ocorrer mesmo que os corpos envolvidos não estejam em contato.
Exemplo: A energia do Sol chega até o nosso planeta a partir do processo de radiação. O Sol emite ondas eletromagnéticas que carregam energia e fazem com que a temperatura média do nosso planeta seja de 15 ͦC.
Plano de aula elaborado pelo Professor Elves Silva Moreira
Adaptação para o ensino remoto elaborada pela Professora Dr.ª Nathalie Lousan
Materiais Relacionados
● Trocas de calor
Acesso em: 09 de dezembro de 2020.
Trocas de calor – Mundo Educação
Acesso em: 09 de dezembro de 2020.
Calorimetria – Só Física
Acesso em: 09 de dezembro de 2020.
Calorimetria
Acesso em: 09 de dezembro de 2020.
Propagação de calor
Acesso em: 09 de dezembro de 2020.
Radiação, condução e convecção
Acesso em: 09 de dezembro de 2020.
● Para ver vídeos sobre Trocas de calor:
Física – Termometria: Temperatura e Calor – Stoodi
Acesso em: 09 de dezembro de 2020.
Calor sensível e calor latente – Física – ENEM – MundoEdu
Acesso em: 09 de dezembro de 2020.
Física – Trocas de calor – ProEnem – Enem 2020
Acesso em: 09 de dezembro de 2020.
Transmissão de calor: condução, convecção e irradiação – Física com Mestre Roger
Acesso em: 09 de dezembro de 2020.