Atividades de Ciências da Natureza

Temperatura, Pressão e Densidade

Marcos Santos Barbsa


Resumo

A atividade consistirá em explicar como a temperatura gera diferenças de densidade num material e como a pressão influenciaatua nessa dinâmica. A atividade deve ser aplicada aos alunos da 5ª série de uma maneira simples e dinâmica, através de uma simulação e um experimento. Estes alunos ainda não possuem um contato estreito com as ciências físicas e entender a densidade é necessário para a compreensão de vários fenômenos naturais. Em especial a dinâmica interna do planeta que é assunto abordado nesta série.

Estrutura da Atividade

  1. Organização da classe
  2. Simulação
  3. Experimento
  4. Registro

Organização da Classe

As carteiras devem ser dispostas em circulo no momento da simulação. Na parte do experimento devem ser feitos grupos de cinco a seis alunos, cada grupo realizará o experimento.

Formas de Registro

Os alunos deverão descrever com suas próprias palavras o motivo pelo qual a água, o óleo e álcool não se misturam. Além disso, porque a água ficou em baixo, o óleo no meio e o álcool em cima.

Material

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Figura 1

  • Água
  • Álcool
  • Colher
  • Copo
  • Óleo
  • Tinta

Montagem

Coloque um porção de água no copo, depois uma de óleo e em seguida uma de álcool misturado a tinta para se diferenciar da água como mostra a imagem a seguir:

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Figura 2

Com a colher misture a água, o óleo e o álcool. Peça aos alunos para observarem que cada substância vai se separando gradualmente por causa da diferença de densidade.

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Figura 3

Procedimento

A atividade consistirá em uma dinâmica de grupo, onde os alunos simularam o comportamento das partículas num material. As carteiras devem estar dispostas em um circulo, pois os alunos deverão se agrupar no centro da sala de aulas. Em seguida o professor deve perguntar aos alunos o que eles fariam se o chão sob eles fosse aquecido a 100ºC, esperando que os mesmos respondam intuitivamente que irão pular ou correr. Nesse momento o professor aproveitaria a situação para compará-los com as partículas num material, pois quando aquecido as partículas deste se movimentaram aumentando o espaço entre as mesmas e o mesmo acontecerá entre um e outro aluno que representa as partículas do material quando se movimentarem tornando o suposto material menos denso. Em seguida o professor dirá aos alunos que a sala de aulas será resfriada fazendo com que a temperatura da mesma atinja -20ºC, esperando que intuitivamente os mesmos respondam que iriam se juntar para se aquecer. Aproveitando a situação o professor diria que as partículas de um material se comportariam de uma maneira análoga, pois quando a temperatura num material diminui o movimento entre as partículas diminui e os espaço entre elas também, fazendo com que esse material fique mais denso. Além destas observações o professor deve fazer com que os alunos reflitam a respeito do espaço que ocuparam quando simularam o aquecimento e o resfriamento do suposto material, pois quando aquecido a densidade diminui e o volume aumenta, mas quando resfriado a densidade aumenta e o volume diminui. Após esses procedimentos o professor deve fazer um circulo de carteiras em volta dos alunos e repetir a dinâmica do aquecimento do material, mas agora os alunos não terão espaço para se moverem. Essa nova dinâmica servirá para mostrar aos alunos como a pressão pode influenciar nessa dinâmica, onde as partículas do material têm energia (calor) para se movimentarem, entretanto a pressão as impede. Além da simulação a atividade deve ser complementada com experimentos que mostrem o efeito das diferenças da densidade como misturar água,óleo e álcool (veja no item montagem a descrição desse experimento) ou ainda usar um recipiente com água para mostrar aos alunos o que afunda e o que não afunda na mesma ou até mesmo levar balões com gás hélio e balões com oxigênio. Esses experimentos mostraram aos alunos que os materiais menos densos tendem a subir, enquanto os mais densos tendem a descer. A partir de então o professor pode realocar os alunos em seus devidos lugares e partir para uma aula conceitual onde apresentará a fórmula: d = m/v (densidade é a igual à massa dividida pelo volume). Com a fórmula da densidade o professor pode provar numericamente aos alunos que quando a densidade diminui o volume aumenta e quando a densidade aumenta o volume diminui.

Situação-Problema

Existem alguns materiais que se comportam de maneira diferente com mudanças de temperatura. Um exemplo é a água no estado sólido, com temperatura e densidade menores do que no estado líquido. Outro exemplo é a borracha, como a borracha de uma bexiga, quando a temperatura aumenta seu volume diminui.

Ações dos Alunos

Organização da classe e o cumprimento dos procedimentos passados pelo professor.

Resultados

Os alunos devem compreender que a densidade de um material varia com a temperatura. E que essa variação ocorre quando as partículas do mesmo se afastam devido o aumento do movimento entre as partículas, gerado pelo aumento da temperatura. Os procedimentos e experimentos farão com que os alunos entendam os efeitos da densidade em diferentes níveis, tanto nas partículas do material, quanto no material como um todo e o meio físico onde está inserido.

Dicas

Relacione a simulação com coisas que os alunos já conhecem, como: o ciclo da água (o vapor de água sobe na atmosfera porque é menos denso e quando condensa pela diminuição da temperatura fica mais denso e desce na forma de chuva), aqueles balões de passeio com um maçarico na boca do mesmo (o maçarico aquece o ar de dentro do balão fazendo-o ficar menos denso que o ar de fora do balão e por isso ele sobe), a água borbulhando dentro de uma panela (a água mais quente no fundo da panela é menos densa que a água menos quente da parte superior da panela, assim elas trocam de posição e a enxergamos borbulhando), o ar condicionado fica na parte superior de uma sala (o ar menos quente é mais denso e desce) enquanto um aquecedor fica na parte de baixo de uma sala (o ar quente é menos denso sobe).

Dados adicionais

Autores: Marcos Santos Barbsa

Duração:

50 mimutos

Nível: Ensino Fundamental II

Área: física

Atividade Experimental: Experimentação,Simulação

Como Obter

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