KIT FÍSICA Nº3 - CALORIMETRIA

 

Desafio Solar: Prática de Calorimetria para Medir a Energia do Sol com uma Lata

Olá, professores! Nesse plano de aula, vocês encontrarão informações sobre como realizar uma prática para o cálculo da energia irradiada pelo nosso Sol com seus alunos para o assunto de Calorimetria.

KIT DE FÍSICA 3 - CALORIMETRIA

O Sol é nossa fonte natural de energia e que sua superfície possui uma temperatura muito alta. A energia que o Sol emite, dispersa pelo espaço então quanto mais uma área estiver distante da estrela, menor energia ela receberá. Com esse conceito, com o experimento a seguir poderemos medir a energia irradiada pelo Sol utilizando uma latinha de refrigerante, água e termômetro e colocando os valores encontrados na prática na equação fundamental da Calorimetria.

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PLANO DE AULA

Disciplina: Física

Curso: Ensino Médio

Tema: (EM13CNT203) Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).

Duração de cada aula: 50 minutos.

Objetivos:

• Medir a energia irradiada pelo sol em um determinado tempo;

• Compreender como a absorção de energia em um corpo;

• Determinar a quantidade de calor recebida pela água.

Abertura da aula:

Local: Ambiente externo em que haja boa iluminação solar.

Organização da turma: Os alunos serão agrupados em quatro (4) pessoas.

Distribuição dos materiais: O professor(a) deverá distribuir os materiais necessários aos grupos formados, pois eles irão realizar a montagem do experimento.

* Recomendamos que os estudantes tenham alguns instantes para explorar os materiais antes do início das instruções. Assim, evitamos que se distraiam durante a fala do professor.

Condução:

1- Vocês sabem porque a energia solar é absorvida de forma variada em diferentes cores?

2- Porque utilizar roupa preta no sol dá maior sensação de calor do que estar usando branco? 

Desenvolvimento da prática:

1. O professor(a) organizará os alunos em grupos de quatro (4) e distribuirá o material: uma lata de metal pintada de preto, um termômetro, um cronômetro e uma proveta de 100ml para montagem.

2. Antes da montagem do experimento é recomendado que os grupos meçam o diâmetro e comprimento da lata para calcular sua área longitudinal. Isso será para descobrir a área que o Sol incidiu nela.

3. Os grupos, com o auxílio da proveta, deverão acrescentar 250 ml de água na lata de metal e medir a sua temperatura atual/inicial.

4. Em seguida, a lata deve ser exposta aos raios solares de 3 a 5 minutos com certa inclinação, isso fará com que aumente a área do recipiente exposto à luz solar. Os alunos deverão cronometrar esse tempo e durante a exposição, agitar sua lata para tornar a temperatura da água mais homogênea.

5. Passado o tempo, deve-se medir novamente a temperatura da água.

6. Com as informações em mãos, os alunos devem utilizá-los para o calcular a quantidade de calor através da fórmula Q (quantidade de calor) = m (massa do corpo) x c (calor específico) x ΔT (variação de temperatura). Considerando c (água= 1,0 cal/g °C).

Resultado esperado: é de se esperar que haja variação da temperatura para que os alunos possam calcular a quantidade de calor absorvido pelo corpo de metal.

Condução das discussões:

Deve-se notar que a lata de refrigerante estar pintada de preto é porque todo o calor que incide nele é absorvido. É notório que essa questão pode ser discutida com os alunos sobre o uso de roupas pretas em dia de calor no qual aumenta a sensação de estar ainda mais calor, já em contrapartida ao usar roupas brancas o calor é não todo absorvido sim em sua maioria refletido. Pergunte aos seus alunos se no dia a dia eles já percebem essa concepção. Além disso, lhe dará abertura para aprofundar conceitos do espectro da luz.

Materiais:

• O kit contém:

• Latas de metal pintada de preto;

• Provetas;

• Cronômetros;

• Termômetros;

• O professor precisará providenciar:

• Água em temperatura ambiente.