1. Transmissão de calor Condutividade térmica em metais e não metais (Pré-apresentação)

2. PUC MG (Coreu) Aluno Harlison Felicíssimo Alves Curso Física 4° período Docente Vania Aguiar Moura Pratica de ensino: laboratório didático

3. Neste experimento, iremos aplicar na prática o conceito de condutividade térmica para o aluno, levaremos o aluno a diferenciar bons condutores e maus condutores de calor. Utilizaremos algumas barras metálicas e não metálicas durante o procedimento aquecendo-as estando envolvidas firmemente com um papel, isto levará o aluno a se questionar porque os resultados obtidos durante o experimento foram diferentes para cada tipo de barra utilizada. Introdução

4. Demonstrar através de um experimento simples conceitos relativos a transmissão de calor por meio da condução em metais e não metais, levar o aluno a verificar e compreender o significado de bom condutor e mal condutor de calor, e qual essa relação com energia. Objetivo

5. Calor: é a transferência de energia de um corpo para o outro por causa da diferença de temperatura entre eles (sempre do corpo com maior temperatura para o de menor temperatura) Condução: O fluxo de calor por condução ocorre via as colisões entre átomos e moléculas de uma substância e a subsequente transferência de energia cinética. Vamos considerar duas substâncias a diferentes temperaturas separadas por uma barreira que é removida subitamente, como mostra a figura abaixo. Conceitos

6. Quando a barreira é removida, os átomos "quentes" colidem com os átomos "frios". Em tais colisões os átomos rápidos perdem alguma velocidade e os mais lentos ganham velocidade. Logo, os mais rápidos transferem alguma de sua energia para os mais lentos. Esta transferência de energia do lado quente para o lado frio é chamada de fluxo de calor por condução. Materiais diferentes transferem calor por condução com diferentes velocidades. Esta é uma medida da condutividade térmica.

7. Condutividade térmica: Condutividade térmica é uma propriedade física dos materiais que descreve a habilidade dessa de conduzir calor. E Equivale a quantidade de calor Q transmitida através de uma espessura L, numa direção normal a superfície de área A, devido ao gradiente de temperatura ΔT, sob condições de estado fixo e quando a transferência de calor é dependente apenas do gradiente de temperatura.

8. Coeficiente de condutividade térmica: é uma característica da natureza do material, corresponde à quantidade de energia, sob a forma de calor, que passa, num segundo, através de 1m² de superfície, quando a diferença de temperatura entre o interior e o exterior é de 1°C. Isolantes: são condutores pobres de calor devido a sua dificuldade em transportar energia de um ponto a outro em sua estrutura molecular.

9. Condutividade térmica de materiais a 27°C

11. Uma barra de vidro de 30 cm;

12. Uma barra de alumínio de 30 cm;

13. Folhas de oficio ou qualquer tipo de papel em uma quantidade necessária para a demonstração;

14. Uma vela fixa a um suporte;

15. Fósforos ou isqueiros;

16. Uma base para suporte das barras durante o experimento.Experimento

17. Papel envolvendo uma barra metálica Nesta situação, está sendo aquecido uma barra metálica envolvida por um papel, note que o papel não pega fogo. Condutividade térmica em metais e não metais.

19. Acenda a vela, aproxime das barras;

22. O papel não pode ser enrolado por mais de uma vez, pois assim irá diminuir o contato do papel com a superfície das barras;

24. Considerações O fenômeno demonstrado durante nosso experimento, é muito bem aplicado em nosso dia-a-dia entre eles estão: a panela possuir um cabo de madeira para evitar que queimemos as mãos, o uso de uma blusa de lã durante épocas de frio, as casas tradicionais de inverno do ártico que são envolvidas por neve para diminuir a troca de calor entre o meio interno e externo entre outros. Tais considerações deverão ser estimuladas durante a apresentação para que o aluno possa por ele mesmo fazer essa relação. Sugerimos também que o durante o experimento o aluno seja levado a responder perguntas simples antes de cada barra, perguntas do tipo “ será que se mudarmos o metal o fenômeno se mantem?” ou “Esse fenômeno se repete quando utilizamos barras não metálicas?”, e ao final elaborar um relatório associando o experimento com seu cotidiano.

25. Durante os testes preliminares, foram observados que nas barras metálicas, o papel não pegou fogo, enquanto nos não metais, o papel pegou fogo com muita facilidade, isso pode ser facilmente percebido intuitivamente, pois o conceito introduzido ao aluno antes do experimento provava justamente isso, como os metais são bons condutores de calor eles tem muita facilidade em absorver calor, fazendo com que seja necessário toda a barras seja aquecida antes do papel. Isso se dá porque os metais possuem seus elétrons externos mais fracamente ligados que são livres para transportar energia, o que os torna bons condutores de calor e eletricidade. Enquanto isso não ocorre nas barras não metálicas (utilizadas no experimento) pois seus elétrons mais externos são fortemente ligados, o que dificulta o transporte de energia, tais materiais são também conhecidos como isolante. Conclusão

26. Filho, D. A. B., & et al., “QUÍMICA GERAL e TECNOLÓGICA EXPERIMENTAL” UNIBAN, curso de engenharia básico, 2005; Furusho, C. & et al., “APERFEIÇOAMENTO DE UMA CÂMARA EXPERIMENTAL PARA DETERMINAÇÃO DE CONDUTÂNCIAS TÉRMICAS” , ITA , 2010; Hewitt, P. G. Física Conceitual 11°ed; Schneider, P. & et al., “AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL DA CONDUTIVIDADE TÉRMICA DE BARRAS METÁLICAS”, UFRGS, 2010; http://www.protolab.com.br/Condutividade_Termica.htm; http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/calor/conducao.html; http://www.youtube.com/watch?v=_uCp0NOts34&feature=player_embedded. Bibliografia