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1o bimestre Aula 1 Física Papo de gente sem assunto: “como tá o clima hoje?” Ensino Médio ● Termometria (temperatura; escalas termométricas). ● Compreender os conceitos de temperatura e equilíbrio térmico; ● Explicar o funcionamento de termômetros; ● Analisar alguns episódios históricos sobre o desenvolvimento dos termômetros. Os termômetros são instrumentos importantes para medir a temperatura, e os modelos que utilizam líquidos, como o mercúrio, são amplamente conhecidos. Eles são construídos com tubos selados, o que está diretamente relacionado à sua funcionalidade. Por que é necessário que os termômetros com líquidos, como os de mercúrio, sejam selados e não entrem em contato direto com a atmosfera? Para começar A temperatura indica o grau de agitação das moléculas que compõem um corpo. Quanto maior a agitação molecular, mais elevada será a temperatura. Do ponto de vista macroscópico, a temperatura de um corpo está associada à sua energia térmica. Já o calor esta relacionado com a transferência de energia térmica entre corpos que possuem temperaturas diferentes. Os fenômenos físicos relacionados ao calor e à temperatura fazem parte do estudo da Termodinâmica. De forma geral, podemos afirmar que: ● Alta temperatura – Alto grau de agitação das moléculas; ● Baixa temperatura – Baixo grau de agitação das moléculas. O que é temperatura? Foco no conteúdo O fluxo de energia ocorre espontaneamente de um corpo de maior temperatura para outro corpo de menor temperatura. Quando esses corpos atingem a mesma temperatura, dizemos que estão em equilíbrio térmico e o fluxo é interrompido. A partir do equilíbrio térmico podemos definir uma propriedade conhecida como lei zero da termodinâmica: se dois corpos, A e B, estão em equilíbrio térmico entre si, um terceiro corpo, C, que esteja em equilíbrio térmico com A, também estará em equilíbrio térmico com B. Na Figura, T representa a temperatura dos corpos, então: TA = TB ; TC = TA e TB = TC Elaborado especialmente para a aula. Lei zero da termodinâmica Foco no conteúdo Para aferirmos a temperatura de um corpo é necessário utilizar um termômetro. Os termômetros analógicos utilizam um líquido (mercúrio ou álcool) que se expande ao entrar em contato com um corpo de maior temperatura. Esses termômetros possuem uma escala de graduação para indicar a temperatura. Um termômetro caseiro. Reprodução – GELEGENHEITSAUTOR/WIKIMEDIA COMMONS, 2012. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Quecksilber-Basalthermometer.jpg . Acesso em: 21 ago. 2024. Termômetros Foco no conteúdo https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Quecksilber-Basalthermometer.jpg Um médico verifica a temperatura de um paciente colocando o termômetro na axila. De acordo com seus conhecimentos, responda: por que o médico deve esperar um tempo para retirar o termômetro de seu paciente? Exercício proposto Na prática Veja no livro!Atividade 1 É necessário aguardar para que o termômetro e o corpo do paciente atinjam o equilíbrio térmico. https://br.freepik.com/fotos-gratis/medico-segurando-um- termometro_1198102.htm#fromView=search&page=1&position=7&uuid=7a53a963- dc53-4be2-b3ff-ce4718b8e689 Correção Exercício proposto Na prática B C D E A a temperatura dos dois corpos é a mesma. o estado de agitação não tem nada a ver com a temperatura. as partículas do corpo B apresentam maior energia cinética do que as partículas do corpo A. a temperatura do corpo A é maior que a temperatura do corpo B. a temperatura do corpo B é maior que a temperatura do corpo A. O corpo A apresenta partículas com estado de agitação maior do que as partículas do corpo B. Dessa maneira, podemos afirmar que: Na prática Veja no livro!Atividade 2 B C D E A a temperatura dos dois corpos é a mesma. o estado de agitação não tem nada a ver com a temperatura. as partículas do corpo B apresentam maior energia cinética do que as partículas do corpo A. a temperatura do corpo A é maior que a temperatura do corpo B. a temperatura do corpo B é maior que a temperatura do corpo A. Correção O corpo A apresenta partículas com estado de agitação maior do que as partículas do corpo B. Dessa maneira, podemos afirmar que: Na prática Filón de Bizancio - EcuRed TERMÔMETROS BREVE HISTÓRICO Seta: reta com preenchimento sólido PRÓXIMO Foto em preto e branco de pessoa sentada com livro na mão Descrição gerada automaticamente Filón de Bizancio - EcuRed TERMÔMETROS BREVE HISTÓRICO Seta: reta com preenchimento sólido Seta: reta com preenchimento sólido PRÓXIMOANTERIOR TERMÔMETROS BREVE HISTÓRICO Seta: reta com preenchimento sólido Seta: reta com preenchimento sólido PRÓXIMOANTERIOR TERMÔMETROS BREVE HISTÓRICO Seta: reta com preenchimento sólido Seta: reta com preenchimento sólido PRÓXIMOANTERIOR TERMÔMETROS BREVE HISTÓRICO Seta: reta com preenchimento sólido Seta: reta com preenchimento sólido PRÓXIMOANTERIOR Daniel Fahrenheit TERMÔMETROS BREVE HISTÓRICO Seta: reta com preenchimento sólido Seta: reta com preenchimento sólido PRÓXIMOANTERIOR TERMÔMETROS BREVE HISTÓRICO Seta: reta com preenchimento sólido ANTERIOR Seta: reta com preenchimento sólido Filão de Bizâncio Filão de Bizâncio (280 a.C. – 220 a.C). Matemático grego, construiu um instrumento que mostra que objetos inanimados podem se modificar quando submetidos a mudanças de temperatura. Seta: retorno na horizontal com preenchimento sólido voltar BREVE HISTÓRICO Fonte: TV UNICAMP, 2024. Reprodução – ECURED, 2018. Disponível em: https://www.ecured.cu/Archivo:Fil%C3%B3n_de_Bizancio.jpg#filehi story . Acesso em: 21 ago. 2024. https://www.ecured.cu/Archivo:Fil%C3%B3n_de_Bizancio.jpg#filehistory https://www.ecured.cu/Archivo:Fil%C3%B3n_de_Bizancio.jpg#filehistory Seta: retorno na horizontal com preenchimento sólido voltar Cláudio Galeno BREVE HISTÓRICO Cláudio Galeno (cerca de 129 a 217 d.C.). Filósofo e médico grego, propôs que deveria existir graus de “calor” e “frio”. Fonte: TV UNICAMP, 2024. Reprodução – WELLCOME COLLECTION, [s.d.]. Disponível em: https://wellcomecollection.org/works/vrj4x3jw/images?id =vjmdzg7d . Acesso em: 21 ago. 2024. https://wellcomecollection.org/works/vrj4x3jw/images?id=vjmdzg7d https://wellcomecollection.org/works/vrj4x3jw/images?id=vjmdzg7d Seta: retorno na horizontal com preenchimento sólido voltar Galileu Galilei BREVE HISTÓRICO Galileu Galilei (1564 – 1642) construiu um dispositivo de medição de temperatura, conhecido como termoscópio, em 1592. O termoscópio de Galileu consistia em um tubo de vidro com uma bolha de ar que se movia com as mudanças de temperatura, mas não tinha uma escala numérica para medir a temperatura quantitativamente. Fonte: TV UNICAMP, 2024. Reprodução – ROYAL MUSEUMS GREENWICH, [s.d.]. Disponível em: https://www.rmg.co.uk/collections/objects/rmgc- object-14174 . Acesso em: 21 ago. 2024. https://www.rmg.co.uk/collections/objects/rmgc-object-14174 https://www.rmg.co.uk/collections/objects/rmgc-object-14174 voltar Jean Leurechon Jean Leurechon (1591 – 1670) foi um padre jesuíta, astrônomo e matemático, conhecido por ter nomeado o termômetro. Esse dispositivo passou a ser compreendido como um instrumento que tem uma propriedade física que muda com o calor e que precisava de uma escala para isso. BREVE HISTÓRICO Fonte: TV UNICAMP, 2024. Seta: retorno na horizontal com preenchimento sólido voltar Christiaan Hygens BREVE HISTÓRICO Christiaan Hygens (1629 – 1695) foi um matemático, físico e astrônomo holandês. Ele sugeriu que as escalas de temperatura precisavam de duas referências para que fizessem sentido. Huygens sugeriu que a temperatura de ebulição da água seria a referência mais alta, enquanto que a temperatura de congelamento da água seria a referência mais baixa. Fonte: TV UNICAMP, 2024. Reprodução – HAAGS HISTORISCH MUSEUM, [s.d.]. Disponívelem: https://ais.axiellcollections.cloud/HAAGSHM/Details/collect/1783 Acesso em: 21 ago. 2024. https://ais.axiellcollections.cloud/HAAGSHM/Details/collect/1783 Seta: retorno na horizontal com preenchimento sólido voltar Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 – 1736) foi um físico alemão que construiu um termômetro de mercúrio e propôs uma escala de temperatura que, posteriormente, ganhou seu nome, "Fahrenheit". Nessa escala, ele estabeleceu que 32 graus correspondem à temperatura de congelamento da água e que a temperatura de ebulição da água seria 212 graus. Daniel Gabriel Fahrenheit BREVE HISTÓRICO Fontes: TV UNICAMP, 2024 e GUALTER; NEWTON; HELOU, 2012. Reprodução – FAHRENHEIT UNIVERSITIES, [s.d.]. Disponível em: https://faru.edu.pl/en/patron-en . Acesso em: 21 ago. 2024. https://faru.edu.pl/en/patron-en Seta: retorno na horizontal com preenchimento sólido voltar Anders Celsius BREVE HISTÓRICO Anders Celsius (1701 – 1744) foi um astrônomo sueco que inventou a escala de temperatura que leva o seu nome. Originalmente, na escala Celsius, ele definiu 0 graus como o ponto de ebulição da água e 100 graus como o ponto de congelamento da água. Fontes: TV UNICAMP, 2024 e GUALTER; NEWTON; HELOU, 2012. Uma breve história sobre os termômetros TV UNICAMP. Como o termômetro foi desenvolvido. TV UNICAMP. Como o termômetro foi desenvolvido. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=e8jB39SstoI. Acesso em: 21 ago. 2024. Para compreender melhor a história dos termômetros, assista ao vídeo ao lado e, em seguida, responda às seguintes questões: 1. Por que Anders Celsius definiu 0 graus como o ponto de ebulição da água e 100 graus como o ponto de congelamento? 2. Quais foram as vantagens de começar a utilizar líquidos contidos em tubos selados e graduados (termômetros) sem mais estarem em contato direto com a atmosfera? Termômetros – Breve histórico Encerramento 5 minutos https://www.youtube.com/watch?v=e8jB39SstoI GUALTER. J. B.; NEWTON, V. B.; HELOU, R. D. Tópicos de Física, v. 2. São Paulo: Saraiva, 2012. INSTITUTO NACIONAL DE ESTUDOS E PESQUISAS EDUCACIONAIS ANÍSIO TEIXEIRA (INEP). Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM), 2012. Prova de Ciências Humanas e suas Tecnologias; Prova de Ciências da Natureza e suas Tecnologias, 1º dia, Caderno 3 - Branco, 2ª aplicação. Disponível em: https://arquivos.qconcursos.com/prova/arquivo_prova/57006/inep-2012-enem-exame- nacional-do-ensino-medio-primeiro-e-segundo-dia-ppl- prova.pdf?_ga=2.159528957.1933972744.1723423365-1528586278.1723423365 . Acesso em: 21 ago. 2024. KAZUHITO, Y.; FUKE, L. F. Física para o Ensino Médio, v. 2. São Paulo: Saraiva, 2016. PIETROCOLA, M. et al. Física em contextos, v. 2. São Paulo: Editora do Brasil, 2016. LEMOV, D. Aula nota 10: 49 técnicas para ser um professor campeão de audiência. São Paulo: Da Boa Prosa/Fundação Lemann, 2011. Referências https://arquivos.qconcursos.com/prova/arquivo_prova/57006/inep-2012-enem-exame-nacional-do-ensino-medio-primeiro-e-segundo-dia-ppl-prova.pdf?_ga=2.159528957.1933972744.1723423365-1528586278.1723423365 https://arquivos.qconcursos.com/prova/arquivo_prova/57006/inep-2012-enem-exame-nacional-do-ensino-medio-primeiro-e-segundo-dia-ppl-prova.pdf?_ga=2.159528957.1933972744.1723423365-1528586278.1723423365 https://arquivos.qconcursos.com/prova/arquivo_prova/57006/inep-2012-enem-exame-nacional-do-ensino-medio-primeiro-e-segundo-dia-ppl-prova.pdf?_ga=2.159528957.1933972744.1723423365-1528586278.1723423365 SÃO PAULO (Estado). Secretaria da Educação. Currículo Paulista: etapa Ensino Médio, 2020. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp- content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino- M%C3%A9dio_ISBN.pdf . Acesso em: 21 ago. 2024. TV UNICAMP. Como o termômetro foi desenvolvido. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=e8jB39SstoI. Acesso em: 21 ago. 2024. Identidade visual: imagens © Getty Images. Referências https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/CURR%C3%8DCULO-PAULISTA-etapa-Ensino-M%C3%A9dio_ISBN.pdf https://www.youtube.com/watch?v=e8jB39SstoI Aprofundando A seguir, você encontra uma seleção de exercícios extras, que ampliam as possibilidades de prática, de retomada e aprofundamento do conteúdo estudado. 1. (ENEM 2012) Em um centro de pesquisa de alimentos, um técnico efetuou a determinação do valor calórico de determinados alimentos da seguinte forma: colocou uma massa conhecida de água em um recipiente termicamente isolado. Em seguida, dentro desse recipiente, foi queimada uma determinada massa do alimento. Como o calor liberado por essa queima é fornecido para a água, o técnico calculou a quantidade de calor que cada grama do alimento libera. Para a realização desse teste, qual aparelho de medida é essencial? Aprofundando B C D E A Cronômetro. Potenciômetro. Radiômetro. Termômetro. Dinamômetro. 1. (ENEM 2012) Aprofundando B C D E A Cronômetro. Potenciômetro. Radiômetro. Termômetro. Dinamômetro. (ENEM 2012) Aprofundando Para professores Habilidade: (EM13CNT102) Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos. Slide 2 Slide 3 Tempo: 2 minutos Dinâmica de condução: solicite aos estudantes que escrevam a definição de temperatura em seus cadernos. Reforce que seja uma frase/um texto objetivo. Expectativas de respostas: dê a liberdade necessária para que eles escrevam a definição com base naquilo que sabem ou que têm ideia sobre o que é temperatura. Slide 6 Tempo: 2 minutos Dinâmica de condução: explique que o fluxo de energia térmica é um processo espontâneo que ocorre sempre do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. Esse processo ocorre até que as temperaturas se igualem, isto é, o grau de agitação das moléculas de ambos os corpos se torne igual. Chame a atenção para o fato de que esse conceito é conhecido como princípio zero da termodinâmica e será essencial para entendimento futuro. Slide 9 Tempo: 5 minutos Dinâmica de condução: aproveite a questão para retomar a definição de temperatura sob o aspecto da agitação das moléculas. Expectativa de resposta: espera-se que todos respondam baseados no fato de que a temperatura de um corpo está diretamente relacionada com o estado de agitação de suas partículas. Slide 25 Dinâmica de condução: aproveite para realizar essa atividade em uma sala de aula invertida, de modo que os estudantes assistam ao vídeo em casa e respondam às questões em sala de aula. Expectativa de resposta: espera-se que os estudantes respondam a cada um dos questionamentos e tragam comentários adicionais sobre o que foi apresentado no vídeo. Estimule a discussão se houver tempo. Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4: O que é temperatura? Slide 5: Lei zero da termodinâmica Slide 6: Termômetros Slide 7: Exercício proposto Slide 8: Correção Exercício proposto Slide 9: O corpo A apresenta partículas com estado de agitação maior do que as partículas do corpo B. Dessa maneira, podemos afirmar que: Slide 10: Correção O corpo A apresenta partículas com estado de agitação maior do que as partículas do corpo B. Dessa maneira, podemos afirmar que: Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25: Termômetros – Breve históricoSlide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29: 1. (ENEM 2012) Em um centro de pesquisa de alimentos, um técnico efetuou a determinação do valor calórico de determinados alimentos da seguinte forma: colocou uma massa conhecida de água em um recipiente termicamente isolado. Em seguida, dentro Slide 30: 1. (ENEM 2012) Slide 31: (ENEM 2012) Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38