Objetivos (5 - 7 minutos)

1. Compreender o conceito de calor sensível e sua relação com a quantidade de calor necessária para alterar a temperatura de uma substância.
2. Aplicar a fórmula da calorimetria para calcular a quantidade de calor sensível envolvida em uma mudança de temperatura.
3. Desenvolver habilidades para resolver problemas que envolvam o conceito de calor sensível, utilizando a fórmula adequada e as grandezas de energia térmica, massa e variação de temperatura.

Objetivos secundários:

1. Incentivar a participação ativa dos alunos por meio de discussões e resolução de problemas em grupo.
2. Promover a aplicação prática do conceito de calor sensível por meio de exemplos do cotidiano, para facilitar a compreensão e a relevância do tópico.
3. Estimular o pensamento crítico dos alunos ao propor situações-problema que exigem a aplicação do conceito de calor sensível de maneira contextualizada.

Introdução (10 - 15 minutos)

1. Revisão de conteúdos prévios: O professor deve começar a aula relembrando os conceitos de temperatura, energia térmica, e os diferentes estados físicos da matéria. É importante ressaltar a diferença entre calor e temperatura, para que os alunos compreendam que o calor é a energia transferida entre corpos de diferentes temperaturas. (3 - 4 minutos)

2. Apresentação de situações problema: O professor deve então apresentar duas situações problema para despertar o interesse e a curiosidade dos alunos.

   • A primeira situação pode ser a de um copo de água fervendo. O professor deve perguntar aos alunos por que a água demora mais para ferver em dias frios do que em dias quentes. (2 - 3 minutos)

   • A segunda situação pode ser a de uma pessoa queima a mão ao tocar numa panela quente. O professor deve perguntar aos alunos por que a panela está quente e como o calor foi transferido para a mão da pessoa. (2 - 3 minutos)

3. Contextualização da importância do assunto: O professor deve, então, explicar que o estudo do calor sensível é fundamental para entendermos fenômenos do nosso dia a dia, como a dilatação de materiais, o funcionamento de diferentes sistemas de refrigeração e aquecimento, e até mesmo para a compreensão de fenômenos naturais, como o clima e o aquecimento global. (2 - 3 minutos)

4. Introdução do tópico: Para introduzir o tópico de forma interessante, o professor pode:

   • Compartilhar a curiosidade de que a unidade de calor, a caloria, foi originalmente definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama de água de 14,5°C para 15,5°C. (1 minuto)

   • Propor um desafio: "Se um copo de água a 20°C e um copo de água a 40°C são colocados em um ambiente a 30°C, qual copo de água esfriará mais rápido?" A resposta, que será explorada ao longo da aula, é que ambos os copos esfriarão, mas o copo a 40°C esfriará mais rápido. Isso porque a diferença de temperatura entre o copo a 40°C e o ambiente é maior, então a taxa de transferência de calor é maior. (2 - 3 minutos)

Desenvolvimento (20 - 25 minutos)

1. Atividade de Demonstração: "Quanto calor tem na pipoca?" (10 - 12 minutos)

   • Materiais Necessários: 2 sacos de pipoca de micro-ondas, 2 copos de água, 2 termômetros, um micro-ondas, uma balança e uma fita métrica.

   • Procedimento: O professor deve começar pesando as duas sacolas de pipoca e anotar os valores. Em seguida, deve abrir um dos sacos e despejar as pipocas em um dos copos de água, tomando cuidado para não deixar cair nenhuma pipoca. O professor deve medir a temperatura da água e anotar o valor. O professor deve então colocar o copo de água com as pipocas no micro-ondas e ligá-lo por um minuto. Após um minuto, o professor deve retirar o copo do micro-ondas e medir novamente a temperatura da água, anotando o valor. O professor deve repetir o processo com o outro saco de pipoca.

   • Discussão: Após a atividade, o professor deve explicar que a diferença entre a quantidade de calor necessária para aquecer a água sem as pipocas e a quantidade de calor necessária para aquecer a água com as pipocas é a energia liberada durante o estouro das pipocas. O professor deve então explicar que essa energia é a energia térmica que estava nas pipocas e foi liberada durante o estouro.

2. Atividade Prática: "Qual esquenta mais rápido?" (10 - 12 minutos)

   • Materiais Necessários: 3 recipientes de tamanhos diferentes (por exemplo, uma xícara, um copo de vidro e uma panela pequena), água, um fogão ou placa de indução, um cronômetro e um termômetro.

   • Procedimento: O professor deve encher os três recipientes com a mesma quantidade de água e colocá-los no fogão ou na placa de indução. O professor deve ligar o fogo ou a placa de indução na mesma potência para os três recipientes e começar a cronometrar. O professor deve medir a temperatura da água em cada recipiente a cada minuto e anotar os valores.

   • Discussão: Após a atividade, o professor deve explicar que, de acordo com a teoria da calorimetria, a taxa de transferência de calor é proporcional à diferença de temperatura entre o objeto e o ambiente. Portanto, se a quantidade de água é a mesma, o objeto com a menor massa (a xícara) deve esquentar mais rápido, seguido pelo objeto com a média massa (o copo de vidro) e, por fim, o objeto com a maior massa (a panela pequena).

3. Atividade de Discussão: "Calor sensível no dia a dia" (5 - 7 minutos)

   • Procedimento: O professor deve iniciar uma discussão em grupo sobre situações do cotidiano que envolvem a transferência de calor sensível. Os alunos podem compartilhar experiências ou situações que eles observaram ou vivenciaram, e o professor deve guiar a discussão para que os alunos entendam como a transferência de calor sensível ocorre nessas situações.

   • Discussão: O professor deve então explicar que a compreensão do conceito de calor sensível é importante para a resolução de problemas práticos e para a tomada de decisões informadas no dia a dia. Por exemplo, ao entender como a transferência de calor sensível ocorre, podemos tomar decisões sobre como e quando usar aparelhos de aquecimento ou refrigeração para economizar energia, ou sobre como isolar melhor nossas casas para torná-las mais eficientes em termos energéticos. Além disso, o estudo do calor sensível é fundamental para o entendimento de fenômenos naturais, como o clima e o aquecimento global.

Retorno (8 - 10 minutos)

1. Discussão em Grupo (3 - 4 minutos): O professor deve iniciar uma discussão em grupo, onde os alunos terão a oportunidade de compartilhar suas soluções ou conclusões das atividades realizadas. Esta é uma boa oportunidade para os alunos esclarecerem dúvidas e para o professor avaliar a compreensão do conceito de calor sensível por parte dos alunos. O professor deve incentivar a participação de todos os alunos, garantindo que cada um tenha a oportunidade de contribuir para a discussão.

2. Conexão com a Teoria (2 - 3 minutos): Após a discussão, o professor deve fazer a conexão entre as atividades práticas realizadas e a teoria estudada. O professor pode destacar, por exemplo, como a fórmula da calorimetria foi aplicada para calcular a quantidade de calor envolvida em cada atividade. O professor também pode ressaltar como as situações-problema apresentadas no início da aula foram resolvidas durante as atividades, utilizando o conceito de calor sensível.

3. Reflexão Final (2 - 3 minutos): Para encerrar a aula, o professor deve propor que os alunos reflitam silenciosamente durante um minuto sobre as seguintes perguntas:

   1. Qual foi o conceito mais importante aprendido hoje?
   2. Quais questões ainda não foram respondidas?

   Após a reflexão, o professor deve pedir a alguns alunos que compartilhem suas respostas com a turma. As respostas dos alunos podem ajudar o professor a avaliar a eficácia da aula e a identificar quaisquer áreas que possam precisar de reforço em aulas futuras. O professor deve encorajar os alunos a continuar pensando sobre o conceito de calor sensível após a aula, e a procurar por exemplos do conceito em seu dia a dia.

4. Tarefa de Casa (1 minuto): Por fim, o professor deve atribuir uma tarefa de casa que reforce o conceito de calor sensível. A tarefa pode incluir a resolução de problemas adicionais que envolvam a fórmula da calorimetria, a pesquisa sobre situações do cotidiano que envolvem a transferência de calor sensível, ou a elaboração de um relatório sobre uma experiência prática relacionada ao tema da aula. O professor deve explicar claramente o que é esperado dos alunos na tarefa de casa e deve estar disponível para esclarecer quaisquer dúvidas que os alunos possam ter.

Conclusão (5 - 7 minutos)

1. Resumo e Recapitulação (2 - 3 minutos): O professor deve começar a Conclusão relembrando os pontos-chave da aula. Isso inclui o conceito de calor sensível, a diferença entre calor e temperatura, e como a fórmula da calorimetria é usada para calcular a quantidade de calor sensível envolvida em uma mudança de temperatura. O professor pode fazer isso através de um rápido questionário oral, pedindo aos alunos para resumir esses conceitos em suas próprias palavras.

2. Conexão Teoria-Prática (1 - 2 minutos): Em seguida, o professor deve enfatizar como a aula conectou a teoria à prática. Deve-se mencionar as atividades realizadas, como a demonstração "Quanto calor tem na pipoca?" e a atividade prática "Qual esquenta mais rápido?", e como elas ilustraram e aplicaram os conceitos teóricos discutidos. O professor deve destacar como a compreensão do calor sensível é crucial para entender e explicar diversos fenômenos do cotidiano.

3. Materiais Extras (1 - 2 minutos): O professor deve então sugerir materiais extras para os alunos explorarem o tópico de calor sensível ainda mais. Isso pode incluir vídeos educativos online, leituras adicionais, sites de simulações interativas de física, ou até mesmo experiências práticas que os alunos podem tentar em casa. O professor deve encorajar os alunos a explorarem esses materiais por conta própria e a trazerem quaisquer perguntas ou descobertas para a próxima aula.

4. Relevância do Tópico (1 minuto): Por fim, o professor deve reforçar a importância do tópico para a vida cotidiana dos alunos. Deve-se lembrar aos alunos que o conceito de calor sensível não é apenas algo que eles precisam aprender para passar em um teste, mas algo que tem aplicações práticas e relevantes em suas vidas. O professor pode mencionar novamente exemplos de como a compreensão do calor sensível pode ajudar os indivíduos a tomar decisões informadas em suas vidas diárias, desde a escolha de roupas adequadas para o clima até a eficiência energética em casa.