EIXO TEMÁTICO IV: LUZ, SOM E CALOR
Tema 11: Calor
Tópico 28: Calor
Por que ensinar
O conceito de calor foi durante muito tempo atribuído somente ao fogo. Acredita-se que o homem utiliza o fogo há cerca de 1
milhão de anos, mas só aprendeu a produzi-lo e controlá-lo há cerca de 10 mil anos. Inicialmente descobriu que atritando gravetos
ou pedras próximas à palha seca podia gerar calor, faíscas e fogo. O fogo foi a primeira fonte de energia descoberta e
conscientemente controlada pelo homem. O fogo foi usado nas fogueiras para aquecimento e para proteção contra animais. Foi
utilizado também para cozimento de alimentos e para iluminação. Mais tarde, o calor do fogo foi usado para o endurecimento do
barro, na construção de potes de cerâmica e para o derretimento de metais para produção de utensílios para agricultura e armas.
O fogo foi fundamental para o desenvolvimento da civilização.
Atualmente o calor é considerado uma forma de energia em trânsito, mas já foi concebido como um fluido invisível, o calórico. Em
meados do século 19 a máquina a vapor promoveu a revolução industrial transformando calor em trabalho mecânico útil e teve
inicio a termodinâmica. A determinação dos calores específicos dos materiais fez com que pudessem selecionar melhor as
diversas substâncias para diversos fins com relação à economia da quantidade de calor fornecida.
O entendimento do calor permitiu a ciência formular as leis da termodinâmica que tanto desenvolveu a própria ciência e a
tecnologia.
Condições prévias para ensinar
Na nossa vida cotidiana, utilizamos várias expressões que apresentam os conceitos científicos de calor e
temperatura de forma equivocada. Quantas vezes repetimos frases como “estou com muito calor” ou “vou pegar um
cobertor para me esquentar” ou ainda “está fazendo muito calor aqui na minha cidade”. Na física os conceitos de
temperatura e calor são utilizados de forma precisa. A temperatura se refere ao grau de agitação das moléculas de
um corpo e o calor relaciona-se com a energia em trânsito devido a uma diferença de temperatura entre dois corpos,
ou entre um corpo e sua vizinhança. Neste sentido em todas as frases citadas acima estamos nos referindo às
sensações subjetivas de quente e de frio e não aos conceitos físicos de temperatura e calor transpostos para o
contexto escolar. Estas sensações não estão relacionadas diretamente ao conceito de calor, mas sim aos tópicos 5,
6 e 7 do CBC “Transferência de calor”, onde elas foram discutidas com mais atenção. Desta forma consideramos que
as condições prévias para o ensino deste tópico estão fortemente associadas aos conceitos de temperatura, e de
equilíbrio térmico (tópico 26).
O que ensinar
A proposta apresentada nos Conteúdos Complementares de Física, para o tópico Calor sugere como habilidade geral
a ser desenvolvida que o estudante compreenda o conceito de calor e sua medida. Como detalhamento de
habilidade deseja-se que o aluno: a) Saiba que o calor é uma forma de energia que passa de um corpo para outro
devido à diferença de temperatura entre eles; b) Conheça como o conceito de calor evoluiu a partir do conceito de
"calórico"; c) Compreenda a diferença entre calor e temperaturae o conceito de Capacidade Térmica e Calor
Específico e suas unidades de medida; d) Resolva problemas envolvendo trocas de calor entre dois corpos.
Como ensinar
Abordagem teórica
O conceito de calor está intimamente ligado ao conceito de temperatura. Nesse sentido, consideramos pertinente
ensinar o conceito de calor associando-o a uma forma de energia em trânsito entre dois ou mais corpos, que ocorre
exclusivamente devido a uma diferença de temperatura. Uma vez transferida, a energia deixa de ser calor. (como
analogia, o trabalho também é energia em trânsito. Um corpo não contém trabalho. Ele realiza trabalho ou trabalho é
realizado sobre ele.) Assim deve-se destacar que a matéria não contém calor, e sim contém energia cinética
molecular e possivelmente energia potencial.
Como os conceitos de calor, calor específico e capacidade térmica já foram trabalhados no CBC (tópicos 5, 6, 7, 13,
14, 18 e 19) seria interessante fazer uma recordação desses conceitos e poder então avançar, como mais uma etapa
da recursividade dos conteúdos. Podem-se rever os vídeos, os módulos didáticos e os Roteiros de Atividade
anteriores. Dessa forma pode-se avançar e poder resolver questões mais aprofundadas. O desenvolvimento histórico
da termodinâmica poderia ser trabalhado para dar um sentido conclusivo aos conhecimentos sobre o calor.
Abordagem fenomenológica
Discutir os procedimentos e os resultados dos Roteiros de Atividades relativos aos tópicos do CBC relacionados ao
calor dará um sentido de continuidade à uma abordagem fenomenológica.
O experimento sugerido no Roteiro de Atividade 28 encontrado no CRV propõe a construção de um calorímetro para
medir o calor específico de algumas substâncias e a capacidade térmica do calorímetro.
Abordagem tecnológica
Pode-se pedir aos alunos para fazer uma pesquisa sobre o calor especifico de diversas substâncias destacando
como esta propriedade é fundamental para sua aplicabilidade em determinado instrumento ou situação.
Como avaliar
A avaliação da aprendizagem neste tópico pode ser feita de várias formas. Em primeiro lugar podemos utilizar
questões dissertativas ou de múltipla escolha. Tais questões podem ser utilizadas durante as aulas onde os alunos
individualmente ou em grupos possam discutir a sua solução.
Outra possibilidade é pedir que os alunos realizem atividades como pesquisa em sites da Internet ou solicitar que
sejam feitos relatórios nas atividades práticas propostas nas abordagens fenomenológica e tecnológica.
Pequenas redações podem ser cobradas, como por exemplo, escrever um texto, fisicamente correto, contendo
algumas palavras-chave tais como, calórico, calor, temperatura, capacidade térmica e calor específico.
Referências
1. DIEZ Arribas, Santos, Irmão - Experiências de Física na escola - Passo fundo: EDIUPF, 1999. 434p.
2. Física Conceitual – Paul G. Hewitt – ed. Bookman 9ª Edição (267 a 311)
3. Novo plano curricular do Ensino Médio - O currículo recursivo - Carlos Eduardo P. Villani
4. CD-ROM: Física Animada – Gielton Lima – Tópico: Calor.
5.http://www.conviteafisica.com.br/home_fisica/improviso_sala_de_aula/fisica_moderna/lei_wien.htm 6. http://www.fsc.ufsc.br/ccef/port/09-3/artpdf/a4.pdf - História da ciência: investigando como usá-la num curso
de segundo grau - Ruth Schmitz de Castro Sist. Ensino Arquidiocesano e Anna Maria Pessoa de
Carvalho FaE – USP - Cad.Cat.Ens.Fís., v.9,n.3: p.225-237, dez.1992.
7. http://www.feiradeciencias.com.br/sala08/HC_01.asp - A teoria do calórico e outras informações sobre a história do
calor.
Orientação Pedagógica - Tópico 28: Calor
Física - Ensino Médio - Conteúdos Complementares
Autor: Arjuna C. Panzera – adaptado da OP 33 CBC 2005 – C. Villani
Centro de Referência Virtual do Professor - SEE-MG/2008