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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

Faculdade de Educação – FaE

Centro de Ensino de Ciências e Matemática – CECIMIG

Ensino de Ciências por Investigação V – ENCI V

Gabriel de Avelar França

ATIVIDADE INVESTIGATIVA:

Uma proposta para ensino das transformações dos gases perfeitos

Sete Lagoas

Novembro de 2014

Gabriel de Avelar França

ATIVIDADE INVESTIGATIVA:

Uma proposta para ensino das transformações dos gases perfeitos

Monografia apresentada ao Curso de Especialização

ENCI-UAB do CECIMIG FaE/UFMG como

requisito parcial para obtenção de título de

Especialista em Ensino de Ciências por Investigação.

Orientador: Leonardo Marques Soares

Sete Lagoas

Novembro de 2014

AGRADECIMENTOS

Eu agradeço primeiramente a Deus, por me dar forças para atingir os meus objetivos,

pois é ele que ilumina as minhas escolhas e me fortalece para seguir em frente.

Agradeço aos meus pais e meu irmão pelos valores e pela confiança que me permitiram

tornar quem sou.

Agradeço a minha noiva, por ajudar em momentos de desesperos e devaneios.

A minha vó, pela compreensão, paciência, e por conseguir transformar a vida difícil em

alegria, amor e simplicidade.

Devo o saudoso agradecimento ao meu orientador Leonardo, sempre apresentando

observações importantes e compartilhando comigo os seus conhecimentos.

Aos meus alunos que tornaram possível a realização deste trabalho.

E para finalizar, agradeço muito ao CECIMIG pela qualidade do curso Ensino de

Ciência por Investigação, que consegue apresentar um ensino diferenciado e motivador, para

sonhar com uma educação mais digna e melhor.

Seja você quem for, seja qual for a posição social que você tenha na

vida, a mais alta ou a mais baixa, tenha sempre como meta muita força,

muita determinação e sempre faça tudo com muito amor e com muita

fé em Deus, que um dia você chega lá. De alguma maneira você chega

lá.

Ayrton Senna

Resumo

Estudos mostram que no ensino de física, em sala de aula, há intensa dificuldade e problemas

que afetam a aprendizagem, sendo um deles a baixa interação dos estudantes com o professor.

Dessa forma, tomando tal prelúdio como base, é necessária a orientação de se desenvolver uma

educação voltada para participação dos estudantes. Diante dessa realidade, este trabalho relata

uma proposta de ensino para desenvolver o conteúdo enfocado no tema gases perfeitos. Na

presente pesquisa, foi relatada esta experiência, vivenciada durante a elaboração, aplicação e

avaliação de uma sequência didática, cujo foco baseou-se no ensino de ciência por investigação

com enfoque em experimentos e diálogos. As atividades propostas foram desenvolvidas para

serem aplicadas no 2º ano do Ensino Médio. Por meio dessas atividades propostas discutem-se

as transformações gasosas em relação à pressão, ao volume e à temperatura, por intermédio dos

experimentos gravados em vídeos. Assim, foi promovido uma contextualização do tema em

forma dialógica, em sala de aula, com a ajuda dos vídeos gravados, o que acarreta a utilização

da ferramenta metacognição e a estratégia do predizer – observar e explicar, na tentativa de

transformar o ensino de física em algo mais significativo e oferecer aos alunos condições para

que possam levantar suas ideias ou suposições sobre os fenômenos científicos.

Palavras-chave: Ensino por investigação, transformações gasosas, metacognição.

LISTA DE QUADROS

Quadro 1: Sequência geral das aulas 17

Quadro 2: Fonte, título e justificativa 19

Quadro 3: Sequência de apresentação e quantidades de alunos 20

Quadro 4: Velocidade, volume e explicação 24

Quadro 5: Transcrição dos alunos 26

Quadro 6: Os experimentos, materiais e trechos das discussões 27

Quadro 7: Transcrição do aluno 28

Quadro 8: Diálogo – 1a situação 29

Quadro 9: Diálogo – 2a situação 29

Quadro 10: 1a situação 30

Quadro 11: 2a situação 31

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO E PROBLEMATIZAÇÃO 7

2 OBJETIVOS 8

2.1 Objetivo geral 8

2.2 Objetivos específicos 8

3 REFERENCIAL TEÓRICO E JUSTIFICATIVA 9

3.1 PCN e o estudo dos gases 9

3.2 Atividade investigativa 11

3.3 Metacognição 14

4 METODOLOGIA 17

4.1 Metodologia de ensino 17

4.2 Metodologia de pesquisa 22

4.2.1 A divulgação dos experimentos 22

4.2.2 As apresentações 23

4.2.2.1 Grupo A 23

4.2.2.2 Grupo B 24

4.2.2.3 Grupo C 25

4.2.2.4 Grupo D 26

4.2.2.5 Grupo E 28

4.2.2.6 Grupo F 28

4.2.2.7 Grupo G 30

4.2.3 Atividade no papel e uma demonstração do experimento 31

4.2.3.1 Planejamento de aula 31

4.2.3.2 A aula 32

4.2.4 Aula dialógica com os vídeos dos experimentos 35

4.2.4.1 Aula 6 35

4.2.4.2 Aula 7 39

4.2.5 Aulas expositivas – Aulas 8 e 9 47

5 ANÁLISE DOS DADOS E DISCUSSÕES 48

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 51

REFERÊNCIAS 56

APÊNDICE 58

Apêndice A 58

Apêndice B 60

Apêndice C 61

Apêndice D 64

Apêndice E 67

Apêndice F 69

Apêndice G 74

Apêndice H 76

Apêndice I 79

Apêndice J 80

Apêndice K 82

Anexo I 83

Anexo II 84

Anexo III 85

Anexo IV 86

7

1 INTRODUÇÃO E PROBLEMATIZAÇÃO

O presente estudo possui como objetivo uma proposta de ensino diferenciado no campo

das Ciências, enfocado no tema gases perfeitos. Para que possamos atingir o supracitado fim,

iniciaremos nossa exposição preliminar a partir de conceitos básicos, visando a construção de

um saber alicerçado nessas definições. Passemos a tais.

A termologia é o ramo da física que estuda os fenômenos relacionado ao calor, isto é,

estuda as manifestações dos tipos de energia que podem produzir variações de temperaturas:

aquecimento, resfriamento e, até mesmo, mudança de estado físico. Trabalha também com as

características de cada processo de troca de calor; irradiação, convecção e condução. A

dilatação térmica faz parte desse ramo da física; acompanhada nesta mesma seção temos a

termodinâmica, que estuda o comportamento dos gases.

A teoria dos gases perfeitos, sendo um modelo idealizado, para um comportamento de

um gás, é composta de um conjunto de partículas pontuais movendo-se de acordo com a teoria

cinética dos gases, sendo útil nas leis das transformações dos gases, as quais são: isotérmica

(temperatura constante), isocórica (volume constante) e isobárica (pressão constante).

Em minha experiência profissional como docente tenho observado, na termologia, que

os alunos apresentam certa dificuldade de relacionar as propriedades dos gases ideais nos

fenômenos térmicos, provocando desinteresse e afastamento em relação ao mesmo. Acredito

que a dificuldade para lecionar essa disciplina é devido ao conteúdo possuir enfoque

microscópio, logo, para transpor os conhecimentos aos alunos, somente com a teoria não seria

favorável a aprendizagem.

Assim, considerei que o desenvolvimento de uma proposta de atividade diferenciada,

com abordagem investigativa e com ferramentas e estratégias metacognitivas, poderia ajudar

os alunos na compreensão do comportamento das transformações dos gases perfeitos. Por isso,

o problema deste trabalho foi analisar a aplicação desses tipos de atividade investigativa nas

transformações gasosas no 2º ano do Ensino Médio.

Pretende-se contribuir, por meio deste estudo, para o aumento do conhecimento sobre

os diferentes tipos de atividades investigativas sobre o assunto mencionado, para o benefício

dos professores no sentido de aplicar em sala de aula tais possibilidades.

8

2 OBJETIVOS

2.1 Objetivo geral

Analisar uma proposta de atividade investigativa para o ensino das transformações dos

gases perfeitos.

2.2 Objetivos específicos

Desenvolver e aplicar atividades investigativas sobre o comportamento dos gases

perfeitos. Analisar o diálogo propiciado pelas atividades usando o estímulo da metacognição

através da estratégia predizer, observar e explicar.

9

3 REFERENCIAL TEÓRICO E JUSTIFICATIVA

3.1 PCN e o estudo dos gases

De acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), o aprendizado de

conceitos e teorias científicas não desmancha nem cancela a disciplinaridade do conhecimento.

As especificidades presentes nas distintas ciências, também tecnológicas, seriam difíceis de se

absorver só no Ensino Fundamental, restando então uma continuidade no Ensino Médio. Além

de tudo, o conhecimento científico faz parte da cultura contemporânea e é indiscutível as

características distintas para o Ensino Médio (BRASIL, 2000).

Conforme o PCN – Parte III,

Os objetivos do Ensino Médio em cada área do conhecimento devem envolver, de

forma combinada, o desenvolvimento de conhecimentos práticos, contextualizados,

que respondam às necessidades da vida contemporânea, e o desenvolvimento de

conhecimentos mais amplos e abstratos, que correspondam a uma cultura geral e a

uma visão de mundo. Para a área das Ciências da Natureza, Matemática e Tecnologias,

isto é particularmente verdadeiro, pois a crescente valorização do conhecimento e da

capacidade de inovar demanda cidadãos capazes de aprender continuamente, para o

que é essencial uma formação geral e não apenas um treinamento específico.

(BRASIL, 2000, p. 9)

Tomando tal ponto como base, o Ensino Médio tem como característica a terminalidade,

ou seja, a oportunidade de consolidar e aprofundar os conhecimentos adquiridos no Ensino

Fundamental, assim como aprimorar os estudantes para o futuro trabalho e desenvolver

curiosidades que permitam continuar aprendendo, tendo em vista a compreensão dos

fundamentos científicos e tecnológicos (PCN – Parte I). É importante ressaltar que o Ensino

Médio apresenta como objetivo a formação do indivíduo para o exercício da cidadania. Para

que isso ocorra, ressaltamos ser necessário modificar a maneira de ensinar, isto é, deve ser

focado na aprendizagem o desenvolvimento de competências e habilidades, de maneira a ter

solução de problema e a aproximar o educando do trabalho da construção do conhecimento

científico, e não o acúmulo de esquemas preestabelecidos (BRASIL, 2000).

O problema atual sobre os fundamentos científicos e tecnológicos, principalmente no

ramo da física durante a sala de aula, de acordo com os PCNs (BRASIL, 2000), tem-se realizado

10

frequentemente mediante a apresentação de conceitos, leis e fórmulas, de forma desarticulada

e distanciando do mundo vivido pelos alunos e professores. O PCN destaca ainda a utilização

de fórmulas, na solução de exercícios repetitivos, colaborando para um aprendizado de

automatização ou memorização e não pela construção do conhecimento.

Na mesma associação sobre a física, e de acordo com o PCN, a disciplina apresenta

vários temas que não são aspectos independentes um do outro, como a mecânica, a

termodinâmica, a ótica e o eletromagnetismo. Neste trabalho é enfatizado o tema

termodinâmica, mas não necessariamente deixaremos os outros.

Conforme PCN – Parte III,

A Termodinâmica, por sua vez, ao investigar fenômenos que envolvem o calor, trocas

de calor e de transformação da energia térmica em mecânica, abre espaço para uma

construção ampliada do conceito de energia. Nessa direção, a discussão das máquinas

térmicas e dos processos cíclicos, a partir de máquinas e ciclos reais, permite a

compreensão da conservação de energia em um âmbito mais abrangente, ao mesmo

tempo que ilustra importante lei restritiva, que limita processos de transformação de

energia, estabelecendo sua irreversibilidade. A omissão dessa discussão da

degradação da energia, como geralmente acontece, deixa sem sentido a própria

compreensão da conservação de energia e dos problemas energéticos e ambientais do

mundo contemporâneo. Também a discussão de fontes e formas de

transformação/produção de energia pode ser a oportunidade para compreender como

o domínio dessas transformações está associada à trajetória histórica humana e quais

os problemas com que hoje se depara a humanidade a esse respeito. (BRASIL, 2000,

p. 25)

As leis restritivas, que limitam os processos da transformação de energia, é o ponto

importante para o início do estudo deste trabalho. O livro didático Tópicos de Física 2, de

Newton, Helou e Gualter, começa primeiramente a falar sobre os gases perfeitos, e enfatiza o

estudo macroscópico dos gases, para então compreender as variações das grandezas físicas:

pressão, volume e temperatura, denominadas variáveis dos gases. Além do mais, os autores

dizem ser importante trabalhar com o conceito mol (o número de Avogrado) e o significado de

números de mols (n). É importante levar em consideração o mundo cotidiano e o espaço em

que fisicamente o fenômeno ocorre. Logo em seguida, devem ser apresentadas as leis iniciais

da transformação: Lei de Boyle (isotérmica), Lei de Charles e Gay-Lussac (isobárica) e Lei de

Charles (isométrica). O autor destaca essas leis com ênfase, pois é essencial saber o que ocorre

11

com duas das variáveis de estado de uma certa massa de gás perfeito quando a terceira mantém-

se constante. Ao passo de trabalhar as transformações estudadas, os autores falam sobre a

atenção e a necessidade desse estudo, que eles chamam de sistema físico intermediário, dando

ênfase à termodinâmica, a qual envolve o conceito ampliado de energia.

À vista disso, os estudantes apresentam pouco domínio em relacionar calor, energia

interna e trabalho. Vergnaud, um teórico neopiagetiano, citado por Moreira (2004), diz que a

aprendizagem de significados anteriores, como calor e temperatura, já existentes na estrutura

cognitiva dos alunos fica mais fácil, rica e mais bem elaborada do que considerar só conceitos

isolados. Portanto, é importante abranger essas atividades diferenciadas em uma transição do

comportamento dos gases perfeitos, significado relevante, para, assim, mencionar o conceito

da primeira lei da termodinâmica.

3.2 Atividade investigativa

Atualmente, em salas de aula, há baixa interação dos estudantes com o professor no

ensino de ciências. De acordo com Araújo e Santos (2006), o ensino de física tem dificuldades

e problemas que afetam a aprendizagem, sendo que as possíveis soluções indicam a orientação

de se desenvolver uma educação voltada para participação dos estudantes. Assim, tornam-se

relevantes atividades diferenciadas que serão propícias ao diálogo e à relação de interação dos

alunos com o professor.

É importante mencionar que nem todas atividades diferenciadas apresentam uma

aprendizagem satisfatória. No artigo científico de Zanon e Freitas (2007), comenta-se que, na

literatura e nos Congressos sobre Didática das Ciências, aparecem, com frequência, críticas ao

trabalho de experimentação, sobretudo ao que é desenvolvido no Ensino Médio. Apesar da

lógica diferenciada desse estudo, o mesmo apresenta a ideia de que as atividades experimentais,

quando se destinam a ilustrar ou a comprovar teorias, isto é, entregues para os alunos como

“receita de bolo”, são limitadas e concentradas em um só objetivo, não favorecendo a

construção de conhecimento pelo aluno (ZANON; FREITAS, 2007).

Além dessa atividade restrita, citada acima, Zanon e Freitas (2007) também afirmam

outros métodos não investigativos como: desenvolvimento do conteúdo programático segundo

o livro didático; o conteúdo dirigido somente pelo professor, como se fosse um evento teatral,

12

tendo o professor no papel do artista; o livro didático conclui pelo aluno, assim os discursos,

em sala de aula, servem somente para levantar hipótese.

Em contrapartida, os trabalhos de pesquisa em ensino mostram que os alunos

compreendem mais sobre a ciência e desenvolvem melhor os conceitos do conteúdo quando

participam de investigações científicas, parecidas às feitas em laboratório de pesquisa

(HODSON, 1992). Exemplo disso são as atividades diferenciadas e investigativas, dirigidas

pelo professor e realizadas pelos alunos, que têm como objetivo irem além da observação direta

das evidências e da manipulação dos materiais de laboratórios e devem oferecer condições para

que os alunos possam levantar e testar suas ideias ou suposições sobre os fenômenos científicos

a que são expostos (AZEVEDO, 2004).

Com o mesmo conceito, Carvalho et al. (1995) reafirmam também que é preciso que

sejam realizadas diferentes atividades, além da experimentação, que devem estar

acompanhadas também de situações problematizadoras, questionadoras e de diálogo,

envolvendo a resolução de problemas e levando à introdução de conceitos para que os alunos

possam construir seu conhecimento.

Para ir ao encontro dessa ideia, temos que os estudiosos Araújo e Santos (2003) citam

sobre a relação das demonstrações experimentais, e destacam a importância de formular

questões para os alunos, a fim de que estes criem hipótese sobre fenômenos físicos.

a análise dos trabalhos que abordam o uso de demonstrações permite constatar que,

embora elas geralmente sejam conduzidas inicialmente pelos professores,

dependendo do caso, os alunos devem em seguida repetir os procedimentos. Neste

sentido, em que pese as limitações de toda atividade de demonstração, uma vez que

essas situações em geral são fechadas e definidas pelo que se quer mostrar, na maioria

das vezes impossibilitando variações por parte dos estudantes, é fundamental que essa

atividade propicie condições para que haja reflexão e análise dos mesmos. Esta atitude

deve ser incentivada pelos professores, seja pela formulação de questões ou através

da permissão para que os estudantes interfiram e alterem os arranjos experimentais

propostos, dando oportunidade para que eles formulem hipóteses, analisem as

variáveis intervenientes e discutam criticamente os possíveis modelos explicativos

dos fenômenos observados. (ARAÚJO; SANTOS, 2003, p. 182)

Araújo e Santos (2003) afirmam que a metodologia de ensino tem que explorar o aluno

ao máximo em cada atividade, seja ela demonstrativa experimental ou experimentos em

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laboratório, pois pode colaborar essencialmente para o aprendizado conceitual e também

desenvolver novas habilidades nos estudantes.

É importante ressaltar que, para ser eficiente nessas aulas investigativas, o professor

como o mediador dessas atividades diferenciadas é uma peça importante capaz de administrar

e conduzir com inteligência essas aulas, como citado no artigo “A aula de ciências nas séries

iniciais do Ensino Fundamental: ações que favorecem a sua aprendizagem”.

Nessa direção, a atuação do professor como orientador, mediador e assessor das

atividades inclui: lançar ou fazer emergir do grupo uma questão-problema; motivar e

observar continuamente as reações dos alunos, dando orientações quando necessário;

salientar aspectos que não tenham sido observados pelo grupo e que sejam

importantes para o encaminhamento do problema; produzir, juntamente com os

alunos, um texto coletivo que seja fruto de negociação da comunidade de sala de aula

sobre os conceitos estudados. (ZANON; FREITAS, 2007)

É importante ressaltar que a frase do trecho acima “lançar ou fazer emergir do grupo

uma questão-problema” tem como característica as práticas discursivas, pois elas apresentam

uma ferramenta para analisar as interações e a produção de significados sobre os conhecimentos

do ponto de vista científico (MORTIMER; SCOTT, 2003), ou seja, o suporte para a

compreensão pelos quais os alunos constroem acepções em sala de aula (AZEVEDO, 2004).

Assim, “para que uma atividade possa ser considerada uma atividade de investigação, a

ação do aluno não deve se limitar apenas ao trabalho de manipulação ou observação, ele deve

também conter características de um trabalho científico: ele deve refletir, discutir, explicar,

relatar, o que dará ao seu trabalho as características de uma investigação científica”

(AZEVEDO, 2004, p. 21).

Paralelamente à questão citada acima, estudar e investigar conteúdos didáticos são

importantes também para levar aos estudantes aspectos positivos da ciência, ou seja, não tornar

a física como formulação de conceitos definidos, esquematizados e teóricos, como a grande

maioria dos livros didáticos formalizam.

Assim, tornam-se relevantes as atividades diferenciadas e investigativas em relação ao

estudo dos gases perfeitos, pois os significados de conceitos de temperatura, calor, energia

interna e trabalho são implícitos na estrutura cognitiva dos estudantes (GRINGS;

CABALLERO; MOREIRA, 2006). Esses conceitos da termologia são integrantes de um dos

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campos conceituais da Física que não podem ser ensinados como conceitos isolados

(MOREIRA, 2004).

3.3 Metacognição

A definição do termo “metacognição” é mais abrangente do que parece, pois há várias

diferenças em cada perspectiva de estudo, mas ela converge em apenas um centro, que é o

pensamento do próprio pensamento, apud Rosa (2011). A autora destaca vários pensadores:

Weinert, que justifica a metacognição, uma cognição de segunda ordem em que os problemas

aumentam quando alguém tenta aplicar a definição e especificar os exemplos; Noel, que atribui

três etapas à metacognição, as quais são consciência, julgamento e regulação; e Flavell, que

acredita que o processo metacognitivo é a adaptação dos seres vivos através das experiências

vividas.

O último pensador, o psicólogo americano John Flavell, mencionado acima no artigo da

Rosa, destaca a atividade experimental como importante para o processo metacognitivo do

aluno. Ele afirma que a atividade experimental pode atuar como estímulo ao estudante em

relação ao conteúdo. Flavell comenta ainda que os recursos cognitivos dos sujeitos não são

espontâneos, mas aparecem à medida que eles apresentam a necessidade de solucionar

problemas concretos.

A autora no seu artigo também evidencia várias estratégias de ensino metacognitivas.

Em uma dessas estratégias, destaca o “Predizer – Observar – Explicar (POE)”, como o trecho

abaixo é explicado.

Essa estratégia se apresenta como uma ferramenta metacognitiva, uma vez que

permite ao estudante, pela criação de situação-problema, resgatar suas concepções e

propor alternativas de solução antes mesmo de operar sobre o objeto do conhecimento.

O questionamento possibilitado por essa estratégia leva os estudantes a explicitar suas

ideias, as relações entre essas ideias prévias e as teorias que permitem explicar

adequadamente o fenômeno em estudo. (ROSA, 2011, p. 98)

A POE é uma estratégia mais associada às atividades em laboratório didático no Ensino

Médio. A autora mostra os estudos dos Gunstone e Northfiel, Campanario e seus colaboradores

ao favorecer o pensamento metacognitivo.

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Predizer é entendido como a formulação de hipóteses: Significa apresentar opiniões

construídas com base em diálogos anteriores, a importância é os estudantes seja quem

for tenham oportunidades de expressar suas hipóteses. [...] Observar está voltado a

questões de retomada de experiências vividas, seja uma reflexão individual, seja

compartilhada com os demais colegas. Nas atividades experimentais, por exemplo, a

capacidade de observação dos eventos é uma habilidade fundamental, pois o

autocontrole diante do objeto de observação apresenta-se como indispensável na

aprendizagem. Outra característica que se faz presente neste momento é saber

compartilhar com os colegas o que foi observado, saber ouvir, discutir, expor suas

ideias e aceitar a dos outros. O trabalho em equipe é o espaço no qual cada membro é

instigado a trazer suas contribuições pessoais e, assim, a elaborar um resultado

compartilhado. [...] Explicar refere-se à retomada das hipóteses iniciais e ao confronto

com novos conhecimentos. Saber explicitar ideias e formas de pensamento é

fundamental para a construção do conhecimento. Quando o trabalho é realizado em

equipe, a capacidade de explicação possibilita construir relações de respeito,

confiança, apoio mútuo, além de valorizar a autonomia e a autossuficiência. O fato de

ter de explicar aos outros o seu pensamento e os mecanismos pelos quais chegou a

determinada conclusão ou hipótese obriga à tomada de consciência de si mesmo e à

sua verbalização. Esse confronto de ideias e sua permanente análise possibilitam aos

estudantes o controle e a regulação dos seus processos cognitivos. (ROSA, 2011, p.

100)

Dessa forma, são importantes as atividades experimentais, já que buscam a interação

entre o aluno e o objeto do conhecimento, de tal maneira que amplie seu conhecimento e faça

suposições. O autor Campanario, mencionado por Rosa (2011), aponta essa mesma suposição.

Menciona também a importância da ferramenta predizer – observar – explicar, pois, além de

permitir resgatar seu conhecimento, o aluno pode observar que a ciência é contraintuitiva e

serve para compreender situações e problemas cotidianos.

Gunstone e Northfiel, comentados no trabalho da Rosa, fizeram um trabalho na

utilização do pensamento metacognitivo. Esse trabalho foi associado ao laboratório didático de

física em nível médio, e utilizou a estratégia da ferramenta didática POE. O processo dessa

metodologia foi a formação de hipótese pelos estudantes, acerca do fenômeno relacionado no

estudo, destacando as razões por que levaram a ter essas suposições. Os autores levaram os

alunos também a desenvolverem um ambiente na sala, de modo que eles confrontassem

(diálogo) as suas ideias, e para finalizar, foram solicitadas as explicações. A Rosa comenta que

16

a conclusão dos pesquisadores foram: destacar a importância metacognitiva desse tipo de

estratégia de aprendizagem, e a atenção que a observação exerce no estudo da ciência.

Por isso é importante utilizar a estratégia da POE em sala de aula – para os estudantes

poderem observar, analisar, relacionar e criar problemas e situações que em muitos casos

passam despercebidos aos efeitos físicos do cotidiano, não levando a importância devida ao

trabalho analisado.

17

4 METODOLOGIA

4.1 Metodologia de ensino

Para execução do estudo foi realizado um relato de experiência sobre a aplicação de

uma sequência de atividades diferenciadas e investigativas, sendo o sujeito da pesquisa os

alunos do 2º ano do Ensino Médio, em um colégio da rede particular, em Sete Lagoas, Minas

Gerais. Essa sequência de atividade foi realizada no ano de 2014, durante o 2º trimestre,

compreendido entre os meses de maio a setembro.

Assim, para execução do trabalho foram planejadas nove aulas, com carga horária de

cinquenta minutos cada, conforme Quadro 1.

Quadro 1: Sequência geral das aulas

Aula Organização

1 Introdução e divulgação dos trabalhos

2 Filmagem dos experimentos



5 Apresentação de alguns vídeos e atividades no papel

6 Diálogo em relação aos vídeos

7 Diálogo em relação aos vídeos

8 Aula expositiva

9 Aula expositiva

Fonte: Dados da pesquisa.

A proposta sobre essa sequência de atividades foi dividida em tópicos, por aula, que está

da seguinte maneira.

Aula 1

Na primeira aula, fez-se uma introdução e apresentou-se como seria o trabalho dos

alunos, ou seja, a organização das apresentações, o tempo necessário de cada apresentação

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experimental, o comportamento durante a apresentação e o espaço onde seria gravado, o resumo

(Apêndice A) da apresentação dos trabalhos.

Já na terceira parte da aula, os estudantes foram divididos em grupos, os quais foram

organizados com quantidade diferente de alunos por grupo; isso se deve pela dificuldade das

montagens dos experimentos ou pela explicação mais aprofundada que cada experimento

acarreta. Depois foi entregue, a cada grupo, um projeto de experimento. Assim, as divisões

foram: dois grupos de dois alunos, um grupo de três alunos, dois grupos de quatro alunos, um

grupo de cinco alunos, e um grupo de seis alunos.

As divisões foram feitas para os estudantes começarem a planejar, analisar e estudar

como seriam feitos os trabalhos.

Os experimentos

A grande parte dos experimentos são do Pontociência (2014), um site direcionado aos

experimentos simples.1

Do artigo do professor Valadares (2001), cujo título é Propostas de experimentos de

baixo custo centradas no aluno e na comunidade, foi tomado apenas um trabalho, chamado

“Átomos em movimento”. A escolha do artigo foi feita segundo a mesma linha do Pontociência,

quer dizer, o trabalho é explicado com linguagem simples e com grande precisão nas

informações, como é citado em seu resumo.

Neste artigo é apresentada uma proposta de inserção de experimentos de baixo custo

no ensino de ciências centrado no aluno e na comunidade. São salientados o seu

potencial de ampliar a motivação, o entusiasmo e o interesse pela ciência e suas

aplicações práticas. (VALADARES, 2001, p. 1)

Já do site Youtube (2014) foi adotado apenas um experimento, que se denomina Lei

Geral dos Gases, o qual foi analisado e escolhido pelos mesmos motivos dos anteriores, por ser

1 O portal Pontociência é uma iniciativa pioneira na criação de uma comunidade virtual de professores,

alunos e entusiastas da ciência. Nele você vai encontrar instruções passo a passo, com fotos e vídeos,

de experimentos de Química, Física e Biologia. A ciência por trás dos fenômenos é explicada em uma

linguagem simples e com grande cuidado e precisão nas informações fornecidas. O portal é um ponto

de encontro em que pessoas podem discutir a criação e utilização de experimentos no ensino e na

divulgação da ciência (PONTOCIÊNCIA, 2014).

19

um experimento fácil de fazer, com baixo custo, com materiais presentes na escola ou nas

residências.

As atividades escolhidas do portal eletrônico Pontociência, do artigo de Valadares

(2001) e na página do Youtube seguem no Quadro 2, que também mostra a justificativa do

experimento citado.

Quadro 2: Fonte, título e justificativa

Fonte Título Justificativa

Pontociência A vela que levanta

água

(Apêndice B)

Envolver a variação da pressão internamente do

recipiente e a relação da pressão externa e interna

Pontociência Balão na pressão

(Apêndice C)

Refere-se a variação de temperatura, volume e

pressão

Pontociência Implodindo uma

latinha de alumínio

(Apêndice D)

A relação da pressão externa e interna

Pontociência Modelo didático –

Cinética dos gases

(Apêndice E)

Cita a energia cinética dos gases e a relação com a

temperatura

Pontociência Pressão e volume –

Gases

(Apêndice F)

Refere-se à relação de volume e pressão

Valadares

(2001)

Átomos em

movimento

(Apêndice G)

Cita a energia cinética dos gases e a relação com o

volume

Youtube Lei Geral dos Gases

(Apêndice H)

Envolve as transformações gasosas, isobárica,

isocórica e isovolumétrica


20

Como citado na tabela anterior os experimentos envolvem e simulam os

comportamentos dos gases perfeitos, energia interna, troca de calor e pressão de vapor. É

importante ressaltar que as propostas dos experimentos foram entregues a cada grupo pelo

professor e que, nessa etapa, os estudantes ainda não apresentam conhecimento prévio sobre o

conteúdo, comportamento dos gases perfeitos, mas já foram apresentados neste ano

conhecimentos sobre a diferença entre calor e temperatura, e também calor sensível e latente.

O Quadro 3 indica a sequência das apresentações, a quantidade de alunos em cada grupo

e o título dos experimentos. Cada grupo recebeu uma letra. Dessa forma, os grupos foram

sequenciados na apresentação na mesma ordem do alfabeto, ou seja, Grupo A, o primeiro a

apresentar, Grupo B, o segundo a apresentar e assim sucessivamente.

Quadro 3: Sequência de apresentação e quantidades de alunos

Grupo Quantidades de alunos Nome do experimento

A 5 Átomos em movimento

B 2 Implodindo uma latinha de alumínio

C 2 A vela que levanta água

D 4 Lei Geral dos Gases

E 3 Pressão e volume – Gases

F 4 Balão na pressão

G 6 Modelo didático – Cinética dos gases


21

Já passados e entregues os projetos experimentais, os alunos dos Grupos A, B e C

tiveram 15 dias para estudar e preparar a apresentação.

Aula 2

Na segunda aula, já passados os 15 dias, os Grupos A, B e C, nessa ordem, foram

filmados nas suas respectivas apresentações dos experimentos. É relevante dizer que esses

dados de imagens não serão divulgados para nenhuma entidade de pesquisa.

Aula 3

Conforme o cronograma, no segundo dia das apresentações, dois dias após a primeira

sessão, os Grupos D e E também foram filmados nas apresentações.

Aula 4

No terceiro e último dia das apresentações, os experimentos dos Grupos F e G foram

filmados.

Aula 5

Em seguida, quando terminaram as apresentações, foram observados os vídeos, em casa,

e o professor fez um planejamento das posteriores aulas, ou seja, como serão as perguntas e o

desenvolvimento sobre os processos físicos dos seminários gravados. O Apêndice I mostra as

correspondentes perguntas.

Na aula 5, já com a aula planejada e estudada corretamente pelo professor, foram

entregues as perguntas (Apêndice I) e mostrados os vídeos para construir um espaço dialógico

na sala.

22

Aula 6

Com o auxílio dos vídeos, a aula 6 foi realizada por meio de discussão entre professor-

aluno e aluno-aluno sobre os experimentos envolvidos, divulgando-se o que os alunos disseram

de correto ou incorreto, qual a física envolvida e por que o fenômeno acontece, usando-se a

estratégia da POE.

Aula 7

Da mesma forma da aula 6, com auxílio dos vídeos, a aula foi realizada de uma maneira

dialógica de perguntas e respostas.

Aulas 8 e 9

Para finalizar a sequência didática, já com as discussões e o saneamento das dúvidas

exercidas pelos experimentos, a aula foi inteiramente expositiva, apresentando-se a Lei Geral

dos Gases e as suas transformações, como visto nos Apêndices J e K.

4.2 Metodologia de pesquisa

4.2.1 A divulgação dos experimentos

Os estudantes receberam os experimentos e a divulgação de como seria a forma da

apresentação, como está no Apêndice A. Nessa aula foi explicado que os experimentos seriam

gravados para futuramente se mostrar dentro da sala de aula e abrir um espaço dialógico sobre

a física presente nos mesmos.

Primeiramente houve um espanto dos alunos, quando ficaram sabendo sobre a gravação,

mas, quando perceberam que iriam ver as gravações deles e de outros colegas, a expressão já

foi completamente diferente, em forma de agrado e singularidade, devido ao fato de não ter

visto isso antes. É interessante frisar também que os alunos ficaram entusiasmados pelo fato de

haver gravação e posteriormente aulas diferentes das expositivas.

23

4.2.2 As apresentações

As apresentações foram gravadas com a câmera semiprofissional Nikon, e também

usado um tripé para ter uma filmagem correta e nítida.

O tempo também foi ordenado para os respectivos experimentos, o qual era

impreterivelmente no máximo de 20 minutos, e a passagem de um grupo para o outro era de no

máximo 5 minutos. Se os alunos passassem desse intervalo, poderiam ser penalizados com a

perda de alguns décimos de pontos.

4.2.2.1 Grupo A

Como vimos no Quadro 3, o primeiro a apresentar foi o Grupo A (Átomos em

movimento). Foi gravado integralmente o vídeo que durou aproximadamente 10 minutos.

A apresentação, cujo roteiro é o Apêndice G, foi simular átomo em movimento. Foi

proposto para os alunos encontrar um material como uma “cesta de roupa suja” ou qualquer

material cilíndrico reto furado, pois eles iriam colocar o secador para as bolinhas de isopor

ficarem em movimento e, assim, simular os átomos em movimento. O problema do Grupo A

foi não ter achado um cilindro reto, o máximo que eles acharam foi uma cesta parecendo um

tronco de cone, mas não afunilava muito, assim considerei que poderiam usar, mas deveria

explicar que o volume estava diminuindo. Devido a esse afunilamento, eles ficaram sem muita

liberdade de poder mover o tampão de papelão feito por eles.

Apesar desses problemas consideráveis, eles conseguiram explicar bem a física com

cada alternativa que o experimento fornecia. O Quadro 4, para ter um melhor entendimento,

representa e explica cada possibilidade que o experimento concede, no aumento de volume ou

no aumento da intensidade do secador. É importante ressaltar que, na justificativa, foram

transcritos do vídeo gravado trechos das palavras dos alunos. Também que a “Velocidade I” é

a potência do secador com intensidade mínima; Velocidade II, a potência do secador com

intensidade máxima; V I, o volume com o tampão de papelão na extremidade da cesta, V II, o

volume menor, sendo o tampão de papelão um pouco no interior da cesta.

24

Quadro 4: Velocidade, volume e explicação

Secador

(Velocidade)

Volume

(espaço)

Explicação

Velocidade I V I Aluno A: “Quando ligado o secador, as bolinhas ficaram

agitadas, mas não com muita velocidade, mas dá para perceber

que o secador serve como se fosse uma chama, esquentando

uma água e as partículas de água ficam se mexendo, igual

aqui.”

Velocidade II V I Aluno B: “Agora quando aumentamos a velocidade do vento

que é a mesma coisa de aumentar o fogo de um fogão, as

bolinhas ficam mais agitadas do que antes, olha só!”

Velocidade I V II Aluno C: “Se diminuirmos o fogo, quero dizer, o vento do

secador e diminuirmos o volume dessa cesta, as bolinhas

ficam mais agitadas do que no primeiro experimento.”

Velocidade II V II Aluno D. “Aumentando a velocidade do secador e deixar o

volume que era antes, as bolinhas ficam muito mais rápidas.”


Os alunos do Grupo A relacionaram bem quando disseram que o vento é a simulação

do fogo e que quando se aumentava a intensidade aumentava-se a agitação das bolinhas que

estavam simulando, conforme o título do experimento, os átomos em movimento.

4.2.2.2 Grupo B

O Grupo B, conforme o roteiro que está no Apêndice D, fez um experimento

relativamente fácil na prática, ou seja, eles precisavam de poucos materiais e poucas ações para

finalizar.

O interessante nesse experimento foi quando os alunos esquentavam a latinha com

pouca água, até chegar no ponto de ebulição, eles viravam de cabeça para baixo o recipiente na

água bem gelada que estava aproximadamente a 0ºC, mas a latinha não implodia. Fizeram isso

pela terceira vez até que conseguiram finalizar o experimento. Eles não souberam explicar qual

25

foi o motivo do acontecido; eu também não queria discutir e analisar esse fato, pois seria

repassado para os alunos em sala de aula.

Eis a explicação do aluno na íntegra:

Aluno A: Dentro da latinha tem pouco vapor de água que mistura com outros gases,

colocando a água quente o vapor de água vai aumentar e ao contato com oxigênio vai tentar

se condensar, aumentando muito a quantidade de vapor dentro da lata, quando tiver muito

vapor pega ela e vira ela na água gelada, ela vai se condensar bem mais rápido. Então a

pressão dentro dela (latinha) vai se tornar bem menor, enquanto, por fora, maior. Isso faz a

latinha murchar.

Esses dados foram analisados em 15 minutos de vídeo, sendo 4 minutos de discussão,

pois houve o erro de a latinha não implodir duas vezes. Isso seria discutido nas aulas posteriores,

para aproveitar o erro e tornar o experimento investigativo e dialógico.

4.2.2.3 Grupo C

A vela que levanta água, cujo roteiro está no Apêndice B, foi o terceiro experimento

apresentado; foram gravados 9 minutos de vídeo aproximadamente, e 4 minutos de diálogo na

tentativa de explicar o fenômeno físico.

O experimento teve um pequeno erro quando colocado uma garrafa de volume maior.

Primeiramente eles colocaram anilina na água para ficar visível quando a água levantar,

em segundo, a vela, e, em seguida, colocaram um frasco em cima dela, fazendo, assim, a vela

apagar e a água não levantar expressivamente. Eu falei para eles trocarem o recipiente maior

para o menor, pois água subiria mais em relação ao recipiente anterior. Desse modo, eles

fizeram e conseguiram uma expressiva elevação da água.

Segue a explicação do trecho de dois alunos sobre o fato ocorrido.

26

Quadro 5: Transcrição dos alunos

Aluno A: Primeiramente todo mundo acha que água sobe porque é consumindo o oxigênio

fazendo assim a pressão menor no interior do frasco, mas não é verdade, tanto que consome

oxigênio, mas é liberado gás carbônico, ficando a mesma pressão.

Aluno B: Como essa antiga explicação é mentira, porque é o CO2 que ocupa esse espaço, e

a explicação certa é essa... (uma pequena demora, pensando no que irá falar). Tá! O ar frio

que existia dentro do recipiente, ele sai quando a vela está com a chama e enche de ar quente,

quando consome o oxigênio, a vela apaga, e a temperatura dentro é reduzida, e a pressão

dele também é reduzida. Aí ocorre que a pressão da atmosfera é maior que no interior,

fazendo ela empurrar a água para dentro da garrafa.


A explicação desse experimento foi bem direcionada, ainda mais quando falaram da

queima do oxigênio e a liberação do gás carbono não interferindo na pressão, e sim, ao

esclarecer que realmente o que faz a água subir é o ar frio dentro do recipiente quando a vela

apaga.

4.2.2.4 Grupo D

O experimento é “Lei Geral dos Gases”, conforme está no Apêndice H. Foi o único

direcionado do site Youtube. No vídeo havia quatro experimentos; eles obrigatoriamente

deveriam fazer o 1º, o 2º e escolher entre o 3º e o 4º experimento, assim os alunos escolheram

o 3º experimento.

O Quadro 6 demonstra resumidamente o nome dos pequenos experimentos, os materiais

utilizados por eles e as suas falas sobre a física envolvida, mas vale a pena ressaltar a

necessidade de observar primeiro o Apêndice H.

27

Quadro 6: Os experimentos, materiais e trechos das discussões

Experimento Materiais Trechos das discussões

1º – Lei de

Boyle

Garrafa PET e

conta-gotas

Aluno A: “Ao Apertar a garrafa, vai aumentar o

volume do conta-gotas, fazendo o conta-gotas

abaixar.”

Aluno B: “Não é assim, o conta-gotas boia, pois tem

um pouco de ar, quando você tampa a garrafa tem uma

pressão, quando você apertar a garrafa aumenta a

pressão dentro da garrafa entrando água no conta-

gotas, fazendo ele afundar. E quando você solta o

volume, volta ao normal, fazendo o conta-gotas

subir.”

2º – Lei de

Charles

Béquer e uma bola

de tênis de mesa

Aluno B: “O segundo experimento é porque, quando

você eleva a temperatura eleva o volume, a bolinha

está alterada porque eu amassei ela. Aí quando eu

coloco ela na água quente, o volume vai expandir

fazendo ela voltar ao normal.”

3º – Lei de

Gay-Lussac

Erlenmeyer e uma

bola de mesa

Aluno C: “É... quando esquentar a água, a pressão irá

aumentar dentro do erlenmeyer fazendo a bolinha

ficar dançando no bico do recipiente, isso se deve à

pressão de vapor da água que está muito alta.”


O interessante dos experimentos desse grupo foram dois momentos, primeiramente, o

experimento do conta-gotas que não ficava em pé quando boiava na água. Eles tentaram três

vezes para o conta-gotas ficar em pé, mas não conseguiram resultado. Entretanto, quando eles

apertavam a garrava, o conta-gotas descia como imaginávamos, assim eles explicaram

corretamente o primeiro experimento, mas não explicaram o porquê de não ficar em pé. Já a

segunda parte, quando justificavam a Lei de Charles, um aluno perguntou: “Mas por que quando

há um aumento de pressão o volume aumenta?”. Os alunos do grupo não souberam explicar

esse motivo.

28

Essa pergunta foi uma ferramenta valiosa, para mostrar nas próximas aulas, com o

auxílio do vídeo, pois gera diálogos entre os alunos e possibilita usar a estratégia da POE para

alcançar a resposta correta.

4.2.2.5 Grupo E

A apresentação cujo roteiro é o Apêndice F foi a apresentação mais breve, o experimento

tem com poucos materiais utilizados e de fácil manuseio. A apresentação durou

aproximadamente 5 minutos, e o diálogo entorno, 2 minutos aproximadamente.

A fala do aluno foi da forma como se apresenta no Quadro 7.

Quadro 7: Transcrição do aluno

Aluno A: Quando puxar o êmbolo, aumenta o volume dentro da seringa, fazendo a pressão

da seringa diminuir e a pressão do ar no interior do balão aumentar, e aí aumenta o volume

do balão... aqui não tem variação de temperatura. Se empurrar o êmbolo da seringa vimos

que acontece o contrário, a pressão será maior do que dentro do balão fazendo o balão

diminuir de volume.


Assim o experimento terminou, não entrei em detalhes, pois já achava a explicação boa

para o diálogo nas posteriores aulas.

4.2.2.6 Grupo F

O Grupo F fez o experimento denominado “Balão na pressão”, que está no Apêndice C.

O experimento teve aproximadamente 10 minutos de gravação em vídeo e 3 minutos de

diálogos.

Foram apresentadas duas situações que relacionam o volume e a pressão. Na primeira

apresentação, colocaram um pouco de água no erlenmeyer e, logo após, colocaram o balão no

29

bico do recipiente, em seguida, levaram o recipiente ao fogo, assim o balão começou a se

levantar. Já na segunda situação, colocaram o erlenmeyer no fogo com um pouco de água,

depois de terem o vapor da água, eles repetiram o feito colocando o balão no gargalo, é

importante ressaltar que eles colocaram quando tiraram do fogo, logo em seguida,

sobrepuseram em uma vasilha de gelo e viram que o balão inflava dentro do recipiente.

O diálogo desse grupo na íntegra, quando acontecem essas duas situações, está separado

nos Quadros 8 e 9.

Diálogo

Sujeito: Alunos do 2º ano

Local: Laboratório

Quadro 8: Diálogo – 1a situação

1. Bruna: Eu tenho uma chapa aquecedora e o balão assim (no bico do erlenmeyer), a água

vai evaporar, e o vapor da água vai encher o balão.

2. Professor: Vai encher o balão por quê?

3. Evelyn: Quando aquece dilata, quando esfria contrai, né?

Ao passar um certo tempo, até que o balão se levanta pelo vapor da água, imediatamente,

eles levaram o erlenmeyer para um recipiente contendo só gelo, quando o balão murchou.

4. Bruna: Quando a gente diminui a temperatura... diminui o volume.


Quadro 9: Diálogo – 2a situação

5. Gisele: A gente vai fazer o processo inverso, que o recipiente vai estar quente, então

quando a gente colocar o balão já murcho, e ir no frio, o recipiente vai puxar o balão.

6. Professor: Você saberia por quê?

7. Gisele: É o seguinte, quando a gente tá, em um ambiente quente, a tendência das moléculas

é se expandirem em agitação, então aqui, o nosso frasco estava quente, foi evaporando água

30

e expandiu o volume e encheu o balão, agora o frasco já está quente, quando a gente colocar

o balão, ele vai ficar igual está agora (a aluna está mostrando o balão murcho), então a

tendência de quando colocar na água fria o frasco puxar o balão para dentro dele.

8. Bruna: (inaudível)

9. Professor: Obrigado.


O experimento foi muito bom para posteriormente mostrar na sala de aula, reavaliar o

que houve e por que acontece esse fenômeno de o balão inflar nas duas situações. Também para

explicar se as falas do grupo estão corretas, novamente com o auxílio do vídeo e a estratégia da

POE, ferramentas ótimas para o diálogo. Como será visto no subtítulo 4.2.4.2 Aula 7.

4.2.2.7 Grupo G

O último grupo, cujo trabalho está no Apêndice E, foi bastante peculiar, pois houve o

erro na montagem do experimento, tendo comprometido a apresentação.

Como está escrito no Apêndice E, a montagem era realmente difícil, os alunos

conseguiram arrumar todos os materiais, mas quando estava no processo de montagem, erraram

no pedaço de arame que conecta o motor e o êmbolo móvel. Eles não estavam conectando

direito e não escolheram correto os arames, ou seja, ora o cabo era muito flexível, e não movia

o êmbolo, ora muito rígido, fazendo o motor variável não aquentar o torque.

Devido a esse imbróglio, depois de diversas vezes tentarem montar o experimento,

resolvi que eles apresentassem assim mesmo e falassem o que houve de errado e como seria o

experimento; portanto ocorreu a apresentação, da qual apresento dois trechos: no primeiro, a

justificativa do que houve de errado, e no segundo, o que era para ter ocorrido. Os trechos foram

divididos em quadros numerados, 10 e 11 respectivamente.

Quadro 10: 1a situação

Aluna A: Na tampinha (o êmbolo) tinha que vir um ferro, que ligava esse meio dessa

tampinha, até próximo ao eixo, e aí, o motor iria rodar e iria puxar o ferro, fazendo subir e

descer isso aqui (tampinha de toddy que no experimento era o êmbolo). Só que o motor foi

31

fraco, não conseguiu rodar, só rodou com a tampinha, (tampinha que prendia o eixo do motor

com o arame) com o ferro ficou muito pesado aí o motor não suportou e também nosso

transformador foi muito fraco, a potência dele era menor. E aí fomos para a segunda opção,

colocamos o arame mais flexível, aí o arame não suportou ficar subindo e descendo, ele

entortou.


Quadro 11: 2a situação

Aluna B: Tipo assim, o motor com várias voltagens ele meio que indica a variação de

temperatura.

Aluna A: Variação de temperatura não é a velocidade?

Aluno C: A velocidade vai apresentar a variação de temperatura.

Aluna A: Desculpa.

Aluna B: Quanto maior a velocidade, maior a temperatura, mais... mais...

Aluna A: Mais agitada fica.

Aluna B: É, mais agitado fica, por vibrar mais os mms (os chocolates simulam as moléculas).

E essa tampinha (simula o êmbolo) representa o volume, vai diminuindo e aumentando,

então quando o volume tá menor, a agitação tá maior.

Aluna A: E esses mms aqui representariam os gases, que ficam mais agitados quando maior

a velocidade, e menos agitados com menor velocidade.


Esses são os trechos que penso serem importantes para mencionar neste trabalho,

primeiramente por fazer futuras discussões, quando mostrar novamente o vídeo para eles.

4.2.3 Atividade no papel e uma demonstração do experimento

4.2.3.1 Planejamento de aula

As próximas aulas serão nas salas de aula, o colégio apresenta uma estrutura física boa,

em que podemos assistir aos vídeos da apresentação na própria sala.

32

Antes de começar a aula 5, eu a planejei, vendo os vídeos para serem editados, pois

foram no total 62 minutos de gravação durante as apresentações, e houve várias etapas em que

as imagens não eram relevantes, como a demora nas montagens dos experimentos.

Segundo, selecionei os vídeos que representariam um bom diálogo para a construção do

conhecimento, aproximadamente 15 minutos de gravação. É importante ressaltar que esses 15

minutos de vídeo foram para essa aula e as próximas duas aulas seguintes.

Terceiro, elaborei três perguntas básicas que estão no Apêndice I, para expor o

conhecimento dos alunos sobre o que aprenderam nas apresentações, e para ficarem cientes

sobre quais as dúvidas e as dificuldades no conhecimento dos gases perfeitos.

4.2.3.2 A aula

1a parte

A aula começou com o vídeo e experimento “Implosão da latinha”, do Grupo B. Em

sala de aula, selecionei o vídeo que destaca os dois erros de não implodir e fiz a seguinte

pergunta.

1. Professor: Por que, turma, a latinha não implodiu na primeira e na segunda vez?

Nesse diálogo irei mencionar nomes fictícios para não denegrir imagens dos alunos.

Diálogo

Sujeito: Alunos do 2º ano.

Local: Sala de aula.

1. Alfredo: Eles colocaram muita água na latinha.

2. Bruna: Não, acho que tiraram a latinha do fogo e esperaram muito tempo para depois

colocar no gelo, acho que daria certo se fosse muito rápido.

Lembrando que não demostrei no vídeo a terceira chance, em que ocorreu a implosão.

33

3. Alfredo: Até pode ser, Bruna, mas acho que com muita água não dá muito vapor.

4. João (participou do grupo): Eu acho que a agua que nós colocamos não estava gelada.

5. Isabella: Pior que é mesmo; olha a grande quantidade de água e o pouquinho de gelo...

(risos)

6. Professor: Será que o erro é da água não muito gelada? Ou a grande quantidade de água

na latinha? Ou ainda a demora de virar do fogo para o gelo?

7. Bruna: Professor, não foi a demora porque agora que estou vendo, na segunda chance

eles não demoraram e a latinha não murchou.

8. Professor: Então foi o quê?

9. Paulo (participou do grupo): Acho que também não é a água gelada não, eu lembro que

ela estava muito gelada, eu acho que realmente foi que esquentamos muito pouco e não deu

muito vapor de água para se condensar, tanto que na terceira vez deu certo, porque

esperamos mais tempo.

10. Alfredo: Professor, repete o vídeo para mim, quando a gente estava olhando o primeiro

e o segundo vídeo?

Assim, fiz o que Alfredo determinou, voltei na parte do primeiro e segundo experimento que

não deu certo.

11. Alfredo: Olha lá, tá vendo? Falei que vocês colocaram muita água no primeiro e no

segundo?

12. Professor: Porque, Alfredo, você acha que muita água não dá certo?

13. Bruna: Eu acho que Alfredo está certo, Gabriel.

14. Alfredo: Eu acho que com muita água não vai ter muito vapor condensado fazendo

murchar a latinha quando joga na água gelada.

Nesse momento, mostrei a terceira parte do experimento, quando a latinha implodiu.

15. Isabella: Eles colocaram menos água dessa vez, então foi isso...

16. Alfredo: Tá vendo, com pouca água ele esquenta mais rápido, gera mais vapor de água

e quando condensa a latinha implode.

34

17. Paulo: Concordo que foi pouca água, a primeira e a segunda vez, eu coloquei muita

água, talvez a pressão não foi forte o suficiente para espremer a latinha quando tinha muita

água lá dentro.

18. Professor: No primeiro e no segundo experimento, não tinha era muito vapor para se

condensar e fazer a diferença de pressão interna ser menor o suficiente em relação a externa

para a latinha implodir. Já na terceira, vocês colocaram pouca água esperam um tempo

suficiente para gerar vapor, e quando jogou na água gelada a diferença de pressão foi

grande, fazendo a latinha implodir.

Esse diálogo foi um trecho que achei interessante introduzir no trabalho, pois mostra

como foi o diálogo e como chegamos à resposta correta. Acredito que os alunos chegaram à

resposta coerente justamente pelo auxílio do vídeo demonstrado, tanto que pediram para repetir

as imagens do vídeo e observar o que realmente os alunos fizeram.

2a parte

Na segunda parte da aula, entreguei um papel com as perguntas básicas, para os alunos

justificarem, falando que havia pontos envolvidos em cada pergunta, mas ressaltei que não

precisava preocupar quanto à resposta errada, eu gostaria na verdade de uma justificativa

convincente.

Eu considero importante, justamente para saber qual é o nível do aluno sobre a questão

das transformações gasosas, ou seja, o que ele aprendeu, o que falta aprender e também servir

de ferramenta para na próxima aula selecionar alguns vídeos dos experimentos mais pertinentes

sobre o assunto.

As repostas dos alunos estão em anexos, selecionei quatro postagens, Anexos I, II, III e

IV, sendo que as justificativas foram decorrentes dos experimentos que fizeram ou a que

assistiram. É interessante observar que as respostas são diferenciadas, algumas incorretas e

outras corretas. Isso demonstra que os alunos não apresentam total conhecimento sobre o

assunto estudado e que é preciso trabalhar mais sobre o conteúdo. Assim, percebi que muitos

já sabiam, mas não estão respondendo corretamente, sendo a explicação vaga e confusa.

35

4.2.4 Aula dialógica com os vídeos dos experimentos

4.2.4.1 Aula 6

Na aula seguinte, em sala de aula, já novamente com a aula planejada e estudada

corretamente, foi realizado um processo dialógico, com o auxílio dos experimentos gravados

nas aulas anteriores, ou seja, esses vídeos mostrados nas aulas serviram como gancho sobre

acontecimentos imprevistos, constatações dos resultados e perguntas questionadoras e

investigativas sobre a ação física dos experimentos.

Apresentei o vídeo do Grupo D, “Lei Geral dos Gases”, pois, como já havia escrito no

subtítulo 4.2.2.4, teve um estudante que perguntou algo que os alunos não conseguiram

responder; foi com essa situação que mostrei novamente o vídeo.

Ao mostrar o vídeo, viu-se que, após a afirmativa de Bernardo “Com maior temperatura

maior o volume”, Alfredo perguntou: “Por que com uma maior temperatura maior o volume?”

Assim o diálogo começou com essa pergunta, que Alfredo tinha mencionado.

Diálogo:


Local: Sala de aula

1. Professor: Por que com uma maior temperatura o volume aumenta?

2. Bruna: Uai, (expressão de certeza) quando as moléculas se agitam elas vão se expandir.

3. Professor: As moléculas se expandem?

4. Bruna: Não! (Expressão de dúvida) quando elas estão agitadas, elas vão alcançar áreas

maiores.

5. Professor: Por que quando elas estão agitadas elas alcançam maiores áreas?

6. Bruna: Uai... Elas estão movimentando, Gabriel (Expressão de incomodada pelas

perguntas). Quando a menores temperaturas elas ficam mais juntinhas, a área vai ser

pequena porque elas estão mais unidas, quando você aquece a tendência é de se separarem,

e se elas se separam, vão alcançar maior área, que aumenta o volume.

7. Professor: Silêncio, pessoal.

8. Paulo: Elas vão chocar contra as paredes.

36

9. Professor: E se elas chocarem contra as paredes vai aumentar o quê também?

10. Alfredo e Isabella: A pressão delas.

11. Professor: Qual a diferença de pressão e temperatura?

12. Alfredo: Pressão é força que nelas atuam mais na parede.

13. Professor: Então pressão, para você, é o contato na parede?

14. Alfredo: Não, é a força que nelas atuam na área.

15. Professor: Da parede?

(Risos dos alunos)

16. Professor: De qualquer recipiente?

17. Alfredo: Do recipiente...

18. Professor: Então, por exemplo, olha que coisa legal! Você sabe o que é uma

transformação isotérmica?

19. Alunos: É a mesma temperatura.

20. Professor: Pessoal, aqui nesse desenho (Eu desenhei no quadro um recipiente de forma

cilíndrica e com um êmbolo móvel), você tem um recipiente com o volume pequenininho,

tudo bem? Tudo bem?

21. Alfredo e Bruna: Aham.

22. Professor: E tem as moléculas aqui ó, elas estão agitadas, e é isotérmica.

23. Isabella: Mesma temperatura.

24. Professor: O que vai acontecer quando eu aumentar... o volume? O que vai acontecer

com as moléculas?

25. Bernardo: Vai diminuir a velocidade.

26. Alfredo: Não, porque se diminuir a velocidade vai diminuir a temperatura.

27. Professor: Pera aí, o que vai acontecer? Vai ficar com a mesma velocidade?

28. Isabella: Vai ficar com a mesma velocidade.

29. Professor: E o que acontece com a pressão?

30. Bernardo: Aumenta.

31. Isabella: Fica igual.

32. Paulo: A pressão diminui.

33. Alfredo: A pressão vai diminuir ué! Porque é quando elas batem na parede.

34. Professor: Se eu aumentei o volume, o que vai acontecer?

37

Na mesma hora antes de terminar a pergunta, Bernardo disse:

35. Bernardo: Aumenta área de contato, por isso aumenta a pressão.

36. Professor: Pera aí! Um fala que aumenta a pressão, e Alfredo fala que a pressão diminui.

37. Isabella: Quando ela está em área menor, menos espaço para percorrer,

consequentemente ela vai bater mais na parede. E quando tiver um espaço maior, ela vão

ter mais espaço para percorrer, ela vai ficar, tipo, vai bater menos nas paredes. É a mesma

coisa ficar trancado no elevador e na sala, na sala a gente bate muito menos nas paredes do

que o elevador (risos).

38. Professor: E você, Bernardo?

39. Bernardo: Vou ver aqui, eu estou pensando na fórmula que eu li.

40. Professor: Não pensa na fórmula, pensa no que você acha.

41. Alfredo: É igual o meu experimento (o experimento é o Apêndice F). No momento em

que a seringa ficou aberta, o volume aumentou e a pressão diminuiu, e se aperta a seringa,

o volume diminui aumentando a pressão.

42. Professor: Então, vamos fechar isso aqui, temos temperatura, volume e pressão.

Temperatura envolve o quê, gente?

43. Bruna: Agitação das moléculas.

44. Professor: Correto o que ela disse?

45. Alunos: Sim.

46. Professor: Quando mais agitadas, maior energia ou menor energia?

47. Alunos: Maior.

48. Professor: Maior a temperatura ou menor a temperatura?

49. Alunos: Maior.

50. Professor: Vamos falar de pressão novamente, quando menor o volume, o que vai

acontecer, pessoal, com a pressão, em uma transformação isotérmica?

51. Alunos: Vai aumentar.

52. Professor: Isso é igual ao que Rafaela falou do elevador e da sala.

53. Isabella: Sou muito didática (risos).

54. Bernardo: Pera aí. Se eu amentar o volume, a superfície de contato também aumenta e

aumentando a superfície de contato, a pressão aumenta.

55. Anna: Mas por que que a pressão diminui, Gabriel? Se está aumentando a superfície de

contato?

38

56. Alfredo: A pressão e área são inversamente proporcionais, porque é força sobre área,

então quando você aumenta a área, a pressão diminui.

57. Professor: Considere que a partícula é a ponta da sua caneta, se ela bater aqui (na mesa

de um aluno) ou aqui (no quadro) com a mesma força, ela não vai ter a mesma pressão?

58. Bruna: Vai ter a mesma, uai.

59. Gisele: A área da ponta da caneta é a mesma, então vai ter a mesma pressão.

60. Bernardo: Apesar de eu amentar a superfície de contado, eu aumento o que não é

superfície de contato também, o espaço entre as moléculas.

61. Professor: Então, o que aumenta mais, o espaço ou a superfície de contato?

62. Alunos: O espaço.

63. Professor: Por que?

64. Bernardo: Porque o espaço é volume.

65. Alfredo: Ah é... A área vai crescer ao quadrado e o volume vai crescer ao cubo.

66. Professor: Então é por isso que, quando aumenta o volume em uma transformação

isotérmica, a pressão diminui, pois o volume crescerá muito mais do que a área.

67. Isabella: Nó, que doido, não tinha pensando nisso antes, agora eu entendi. Mas, Gabriel,

só para confirmar, a velocidade das moléculas serão as mesmas.

68. Bruna: Sim, porque a temperatura é constante. Mas se a temperatura for diferente,

Gabriel, e o volume diminuir, a pressão vai aumentar e a temperatura também, né?!


70. Alfredo: Porque elas vão estar muito próximas umas das outras gerando contato e

consequentemente irá ficar quente.

71. Bernardo: As moléculas têm energia e, quando passa umas nas outras, elas vão perder

energia e gerar calor.

72. Professor: Isso. Parabéns pela nossa discussão sobre transformação isotérmica,

pressão, temperatura e volume, futuramente vou dar aula para vocês sobre essa

transformação e mais duas: a isovolumétrica e a isobárica. Ok, o discurso de hoje,

entenderam?

73. Alunos: Sim.

Através do diálogo de aproximadamente 15 minutos, houve várias passagens

interessantes, mas principalmente a passagem da 55 a 65, quando eles envolveram com o

aumento do volume do recipiente, o volume aumenta mais do que a área da superfície do

39

recipiente, e, devido a isso, a pressão diminui em uma transformação isotérmica. O diálogo foi

admirável.

4.2.4.2 Aula 7

Apresentei o vídeo “Balão na pressão” do Grupo F, pois, como já havia escrito no

subtítulo 4.2.2.6, houve várias frases durante apresentação, curtas e muito abrangentes, em

relação ao experimento, ou seja, a apresentação não foi aprofundada, consequentemente, fez

parecer que o experimento é simples, como se pode notar por essas falas: “Quando aquece

dilata, quando esfria contrai”; ou “Quando a gente diminui a temperatura... diminui o volume”;

ou ainda “A gente vai fazer o processo inverso, que o recipiente vai estar quente, então quando

a gente colocar o balão já murcho, e ir no frio, o recipiente vai puxar o balão.”

Sobre essas frases, foram introduzidos esses vídeos em etapas, para discutir o

característico diálogo geral dos alunos, e tornar o experimento e as justificativas mais

investigativos.

Diálogo:


Local: Sala de aula

No diálogo, eu comecei sobre a primeira pergunta superficial do experimento

1. Professor: Ela disse (na apresentação do Grupo F) que a água vai evaporar e o vapor da

água vai encher o balão.

2. Professor: O quê que ela falou, gente?

3. Isabella: O vapor da água vai encher o balão.

4. Professor: O que vocês acham, levanta a mão, levanta a mão aí... É isso que vai

acontecer? E por que acontece? E se acha que o vapor que enche o balão ou não?

Mostrando o vídeo novamente, há ruídos e risos quando eles se veem na televisão.

40

5. Gisele: Aí que bonitinho (ela se mencionou).

6. Professor: Aí, pessoal; fala, Isabella (está com a mão levantada).

7. Isabella: É porque o... o... o... gás evapora e enche o balão, ou é porque o volume que

expande?

8. Gisele: O volume que expande, porque se fosse o gás evaporando, teria que ter uma região

ali que teria que “supetá”.

9. Professor: Não entendi.

10. Gisele: Claro que sim, professor.

11. Bernardo: O gás não evapora (com expressão de desprezo).

12. Gisele: O balão ocupou o gás porque se expandiu, tanto que encheu o balão, entendeu?

Caso contrário, se fosse o gás evaporando teria que ter uma região no vácuo, sem nada...

Gente, faz favor, vocês nem para falar sobre o experimento e fica aí me recriminando.

13. Bernardo: Ela faz isso com todo mundo.

14. Gisele: Vocês me cortaram e ele não entendeu, eu vou explicar...

15. Professor: Pera aí, galera, calma aí, gente (expressão e tom de voz normal).

16. Professor: Fala, Gustavo.

17 Gustavo: Os dois, foi expansão do gás e a evaporação.

18. Professor: Então como se encaixam os dois?

19. Joaquim: A água líquida tem um volume menor que o gasoso, então o gás ocupa um

espaço maior, as moléculas vão sair mais aceleradas.

20. Professor: Aceleradas?

21. Joaquim: Elas estão quentes.

22. Ubiratan: Pressão e volume do gás mudam, pressão não muda nesse caso?

23. Professor: Olha... na verdade olhando um todo pode tudo variar. Mas se tivesse uma

transformação, seja ela isotérmica, isocórica ou isobárica... Qual dessas que é a mais

próxima? Nesse experimento?

24. Gustavo: Isobárica, é porque... aquecendo a água, o volume vai aumentar e a pressão

vai continuar constante.

25. Professor: A temperatura vai aumentar ou diminuir?

26. Bruna: Vai aumentar, a chapa quente serve justamente para isso.

41

27. Professor: Nós estudamos há um tempo atrás que, quando você tem troca de estado

físico, há troca de calor, mas não há o quê? Lembrando que isso quando a água é pura.

28. Alfredo: Variação de temperatura.

29. Professor: Então aqui (aponto para o vídeo pausado, no instante que começa a encher o

balão) está tendo um aumento de temperatura?

30. Bruna, Alfredo e Bernardo: Não (simultaneamente).

31. Bernardo: Ele está na temperatura constante e tem gente que falou que ele está

aumentando a temperatura.

32. Joaquim: Fui eu que falei, Bernardo, mas então eles não vão estar mais acelerados?

Por que a mudança de estado físico?

33. Bernardo: Se eles estão mais acelerados, vai ter mudança de temperatura, como não há

mudança de temperatura, eles não estão acelerados.

34. Joaquim: Mas o fogo ainda está lá aquecendo, então tá tendo mudança de temperatura.

35. Gisele: Gente, se ela ficar com a temperatura constante, as moléculas vão atingir um

ponto que elas não vão mais expandir, e ela vai é trocar de estado.

36. Alfredo: Ela vai funcionar como uma isotérmica.

37. Professor: Então por que ela subiu?

38. Alfredo: O volume aumentou, ué!

39. Bernardo: Até ela subir a temperatura aumenta (está falando quando a água está líquida),

o processo todo não é isotérmico.

40. Professor: Concordo, Bernardo, mas podemos considerar neste ponto de tornar líquido

para vapor.

41. Alfredo: Nesse ponto o vapor é maior que o líquido (dilatação que está mencionando),

funcionando como uma isotérmica, então o volume vai aumentar.

42. Bruna: Mas não tem como um líquido... líquido... começar a evaporar sem que ele esteja

como um aumento ou diminuição de temperatura, dependendo do estado.

43. Professor: Aí que tá, na panela de pressão, quando a panela dá pressão, você já pode

diminuir o fogo, porque lá já está na temperatura de ebulição.

44. Bruna: Tá eu sei que... olha, eu concordo que não há variação de temperatura, mas

concordo com o que o Bernardo falou, não vai ser no processo todo.

42

45. Gustavo: O negócio é quando chega na temperatura de 100°C, aí não há variação de

temperatura. Só depois que ela transforma toda (transformação do gás para o líquido) que

ela começa a variar de temperatura.

46. Professor: Isso, Gustavo, então olha o vídeo... No processo temos água ainda?

47. Bruna: Tem.

48. Professor: Então olha... O balão está começando a encher com a água ainda no

erlenmeyer. Ou seja, nesse processo ela é uma isotérmica, pois está no processo de ebulição,

agora por que o balão subiu? Essa é a pergunta.

49. Marcos: É porque quando transforma de água para o gás tem um maior volume

ocupando espaço que a água líquida não tinha.

50. Ubiratan: Não entendi, professor.

51. Bruna: A gente pode falar então que... o... o... tá. Aumenta porque o gás se expande, mas

o gás em si ele aumenta porque o volume aumenta e a densidade diminui, então a tendência

dele é subir e em contato com o balão ele expande no balão?

52. Professor: Ótima observação, mas lembramos que já existia gás no erlenmeyer, antes de

a gente esquentar o recipiente, então... com mais o vapor d’agua, que é mais dilatado do que

o líquido, e o gás que já tinha no erlenmeyer, o balão vai subir. O que você não entendeu,

Ubiratan?

53. Ubiratan: Ué, você falou que a temperatura é constante, mas por que... (inaudível).

54. Professor: Vocês querem ver o vídeo de novo? Olha no vídeo vocês observam que quando

está esquentando o balão não mexe, olha... (o vídeo está sendo reproduzido). Então nessa

parte que o balão não está mexendo, o que está acontecendo?

55. Alfredo: Está aumentando a temperatura da água.

56. Professor: Ah, teve um certo momento no vídeo que uma pessoa falou que quando aquece

dilata.

57. Gisele: Foi a Evelyn.

58. Professor: Ô Evelyn, foi você?

59. Gisele: Olha aí no vídeo.

Olhei e vimos que foi realmente a Evelyn que falou, mas voltei no ponto onde a água estava

aquecendo para fazer a seguinte pergunta.

43

60. Professor: O que a Evelyn falou está certo?

61. Alfredo: Não, apesar da água dilatar também.

62. Professor: Ô Evelyn, cuidado para você não ser muito superficial com isso, apesar que

no experimento ocorreu a dilatação, não podemos falar curto e grosso essa frase, se o

processo todo envolve várias coisas, tanto que nós estamos discutindo até agora, ok?

63. Evelyn: Ok.

64. Alfredo: Professor, e o gás que já estava no balão, ele vai esquentar também?

65. Bernardo: O fogo está esquentando somente a água, quando começa o processo de

ebulição, o gás que tem contado com o ar que estava antes, que acho que pode aumentar um

pouco.

66. Ubiratan: Professor, então a pressão está aumentando?

67. Professor: A pressão está aumentando, gente?

68. Alfredo: A pressão de dentro está aumentando.

69. Gustavo: A pressão está aumentando, mas depois dá uma diminuída.

70. Alfredo: O volume aumenta, a pressão também aumenta.

71. Professor: Eu sei que nós estudamos na aula passada, então eu vou perguntar de novo:

o que é pressão? Pressão para vocês é o quê?

72. Bruna: É a quantidade de vezes de colisões que bate na superfície.

73. Professor: Vamos considerar assim, então. A quantidade média de colisão na superfície

interna de um recipiente, ok? Então nesse experimento a pressão vai aumentar ou diminuir?

74. Bernardo: Tende a aumentar.

75. Alfredo: Tende a aumentar.

76. Isabella: Ô professor, pera aí. Mas como expande o volume, aumenta a pressão, não

ficaria igual?

77. Bernardo: Uma hora ela tende a diminuir, porque se a pressão ficar maior que a externa,

o balão ia encher até estourar.

78. Professor: Se a pressão foi maior na parte de fora, em relação ao interior, o que pode

acontecer?

79. Bernardo: O balão murcha, entra para dentro.

80. Gisele: Que é o segundo experimento da gente.

44

81. Professor: Então quando você tem esse experimento, igual está no vídeo, gente, a

transformação em certo momento vai ser isotérmica, exatamente porque não há variação de

temperatura quando está mudando de estado físico, tudo bem? Por que, aqui ó (aponto para

o vídeo), o balão não está enchendo até que a água chega a quantos graus?

82. Marcos: A 100 graus.

83. Professor: Então quando chega lá, o balão sobe, por quê? Porque a água que era líquida

virou vapor, e isso que a gente está falando, o vapor é... é... u... u... maior que o volume do

líquido, né, gente? Deu para entender? Olha... olha lá... (mostrando o vídeo).

Risos na sala porque o balão subiu.

84. Professor: Por que o balão não enche mais de ar?

85. Bernardo: Porque a temperatura fica constante, só vai encher mais um pouco, quando

a água do recipiente virar vapor.

86. Professor: Não esquece que tem que continuar com a fonte esquentando para não perder

calor com o ambiente.

Mostrando o experimento, quando ela coloca o recipiente em uma vasilha com água gelada,

então o balão murchou extremamente rápido.

87: Professor: Você viu o que ela falou? Abaixou a temperatura, diminui o volume. Não

pode ser assim, viu, pessoal? Tem que explicar um pouco mais. Então por que que aconteceu

isso? Por que o volume diminui?

88. Marcos: Porque diminui a velocidade das partículas.

89. Bruna: Ô professor, é porque o vapor que tinha ali... a tendência dele é voltar no estado

líquido, né?! Aí quando ele volta para o estado líquido, o volume dele diminui.

90. Isabella: Exatamente isso.

91. Alfredo: Aaaa... eu ia falar isso.

92. Bruna: Desculpa, Alfredo.

93. Professor: Muita gente acha que esses experimentos são simples, mas quando a gente

aprofunda um pouco, complica um pouquinho, vocês tinham essa noção? É muito legal, né?

94. Joaquim: Repete o que ela falou.

45

95. Professor: Ela falou basicamente que aconteceu o processo reverso, o processo reverso

é o quê? Você tem essa transformação, o volume é muito grande, certo? E aí quando há um

pequeno tempo de transformação isotérmica, o vapor vira líquido e consequentemente o

volume diminui.

Mostrando o vídeo do segundo experimento do Grupo F, eu parei em uma parte que a

Giovana falou, que as moléculas iriam expandir em agitação. Perguntei para a classe.

96. Professor: E aí, pessoal, ela quis dizer o quê?

97. Joaquim: Aumentar a agitação.

98. Bruna: E nesse momento não tem agitação porque é uma isotérmica.

99. Professor: Tá vendo?

100. Gisele: Então a água vai ficar parada? (ela queria dizer, a agitação das moléculas)

Porque quanto maior a temperatura mais agitação.

101. Bernardo: Ô Gisele, acabamos de discutir que não é assim (nervoso).

102. Gisele: Então ela vai estar o quê, gente?

103. Bernardo: Ela vai estar constante.

104. Gisele: Então tá, gente, você não está sabendo explicar, então pare de falar e deixa o

professor explicar.

105. Professor: Calma, Gi, não precisa ficar assim.

106. Gisele: Então fala para ele parar de me criticar.

107. Bernardo: Vou ficar quieto.

108. Professor: Gisele, as moléculas vão aumentar na agitação quando a água está variando

a temperatura, por exemplo de 80°C a 100°C, mas quando chega no 100° as moléculas não

param, elas permanecem agitadas na temperatura de 100º, está ocorrendo a transformação

do líquido para o gasoso. Então, o balão aumenta de volume, porque o volume do vapor é

maior que o do líquido. Basicamente por isso.

109. Gisele: Entendi, mas... Agitação das moléculas é relacionada a temperatura, não é?

110. Professor: É.

46

Nesse momento, eu estou acabando de mostrar o experimento do vídeo. O segundo

experimento do Grupo F era basicamente esquentar o recipiente com pouca água, até ferver,

depois introduzir o balão no gargalo e colocar na água fria.

111. Professor: Eu sei que a gente fala muito errado, eu falo muito errado quando estou

aqui, dando aula para vocês, gostaria que você soubesse, Gisele, que não fica preocupada

se você errou ou não, você acertou em muitas coisas, mas alguns detalhes têm que ser

corrigidos, mas lembrando que você é muito inteligente e isso é para o bem da física (risos).

Desculpe qualquer coisa, ok? Mas você falou um erro e esse erro é que o frasco puxa o

balão. Isso é correto?

112. Bruna e Alfredo: Não.

113. Gisele: Viu, gente, eu não sou de jogar na rua não (risos).

No momento o vídeo é apresentado, para todos os alunos observarem o balão sendo inflado

dentro do frasco.

114. Professor: Então, gente, o que aconteceu?

115. Marcos: É porque a pressão externa é maior que a interna.


117. Ubiratan: Porque as moléculas diminuem a velocidade... não, não, não.

118. Gisele: Não (falou com voz alta para tirar a fala do colega). Segundo você que diz

agora... (inaudível)

119. Professor: Isso, Gisele. Agora a questão é essa por que? Naquele momento a pressão

interna é menor que a pressão externa?

120. Joaquim: Um pouco de vapor de água saiu quando começou a evaporar, aí quando...

é... coloca na água fria, o vapor vira líquido, a pressão fica menor, e aí a pressão de fora

empurra o balão para dentro.

121. Alfredo: Quando entra em contato com a água fria o vapor condensa, fazendo o volume

diminuir (inaudível), então a pressão diminui. O que aconteceu na latinha que implodiu.

122. Bruna: Diminuindo o volume, a colisão nas paredes vão diminuir, né, professor?

47

123. Professor: Sim, Joaquim, você falou a resposta correta. O líquido se condensa...

Consequentemente há menos colisões nas paredes, ou seja, pressão interna é pequena. Então

simplesmente o balão é empurrado para dentro, porque a externa é maior que a interna...

Vocês querem anotar essas definições?

124. Alunos: Quero.

No momento do ditado sobre as definições, eu cancelei a gravação, pois a aula já estava

no fim.

O áudio da descrição foi de 33 minutos e 37 segundos, com várias passagens

interessantes quanto à curiosidade e à investigação.

4.2.5 Aulas expositivas – Aulas 8 e 9

As aulas 8 e 9 foram inteiramente expositivas, como de costume na maioria das aulas

do ano, mas a diferença dessas aulas expositivas, devido ao conhecimento e dos experimentos

e dos diálogos das aulas anteriores, tornou um espaço mais formalizado, com perguntas e

curiosidades, sempre voltando aos experimentos trabalhados. Assim, houve a concentração da

grande maioria sobre o estudo selecionado.

O planejamento da aula está nos Apêndices J e K, sobre as transformações gasosas e Lei

Geral dos Gases.

48

5 ANÁLISE DOS DADOS E DISCUSSÕES

No extrato 1 evidencia-se que, ao formular a questão problematizadora, o professor

estimulou um diálogo baseado na POE. Esse extrato é retirado da aula 5, quando mostrado o

vídeo da apresentação do experimento “Implodindo uma latinha”. No vídeo houve a situação

das duas primeiras tentativas de não implodir a latinha.

Professor: Por que turma, a latinha não implodiu na primeira e na segunda vez?

1. Alfredo: Eles colocaram muita água na latinha.

2. Bruna: Não, acho que tiraram a latinha do fogo e esperou muito tempo para depois

colocar no gelo, acho que daria certo se fosse muito rápido.

Lembrando que não demostrei no vídeo a terceira chance, que ocorreu a implosão.

3. Alfredo: Até pode ser, Bruna, mas acho que com muita água não dá muito vapor.

4. João (participou do grupo): Eu acho que a agua que nós colocamos não estava gelada.

5. Isabella: Pior que é mesmo, olha a grande quantidade de água e o pouquinho de gelo...

(risos)

Extrato 1: Trecho da transcrição do diálogo da aula 5.

A questão tornou-se investigativa, pois foi perguntado porque o experimento não saiu

como esperado na primeira e segunda tentativas; isso gerou uma questão problematizadora e

dialógica, pois um grupo de aluno falou sua hipótese, houve interação entre eles e, por último,

estimulou-se a estratégia da POE, pelo fato de aluno da afirmativa 4 justificar da sua maneira o

que pode ter ocorrido de errado, sendo ele que realizou o experimento.

A estratégia do predizer, observar e explicar fica evidente quando há diálogos realizados

em sala de aula.

- Predizer é a formulação de hipóteses, pelas quais os alunos criaram justificativas para

explicar por que não saiu como esperado nas duas primeiras tentativas.

- Observar é a questão de retomada de experiência vividas. Como foi a apresentação dos

alunos da latinha que não implodiu, assim a retomada foi feita com ajuda dos vídeos

gravados nas apresentações. O extrato 2 mostra o aluno Alfredo querendo observar

novamente o que houve.

49

Professor: Será que o erro é da água não muito gelada? Ou a grande quantidade de água

na latinha? Ou ainda a demora de virar do fogo para o gelo?

7. Bruna: Professor, não foi a demora porque agora que estou vendo, na segunda chance

eles não demoraram e a latinha não murchou.

8. Professor: Então foi o quê?

9. Paulo (participou do grupo): Acho que também não é a água gelada não, eu lembro que

ela estava muito gelada, eu acho que realmente foi que esquentamos muito pouco e não deu

muito vapor de água para se condensar, tanto que na terceira vez deu certo, porque

esperamos mais tempo.

10. Alfredo: Professor, repete o vídeo para mim, quando a gente estava olhando o primeiro

e o segundo vídeo?


No diálogo número 7 do extrato 2, a aluna Bruna observa que na segunda chance eles

não demoraram a virar a latinha, então o problema não era a demora de levar a latinha ao

encontro com a água gelada, e no diálogo 10, Alfredo pede para repetir e observar novamente

para confirmar sua hipótese.

- Explicar refere-se à retomada de hipóteses iniciais ao confronto de novo conhecimento,

como no extrato 3.

11. Alfredo: Olha lá, tá vendo? Falei que vocês colocaram muita água no primeiro e no

segundo?

12. Professor: Por que, Alfredo, você acha que muita água não dá certo?

13. Bruna: Eu acho que Alfredo está certo, Gabriel.

14. Alfredo: Eu acho que com muita água não vai ter muito vapor condensado fazendo

murchar a latinha quando joga na água gelada.

Nesse momento, mostrei a terceira parte do experimento, quando a latinha implodiu.

15. Isabella: Eles colocaram menos água dessa vez, então foi isso...

16. Alfredo: Tá vendo, com pouca água ele esquenta mais rápido, gera mais vapor de água

e quando condensa a latinha implode.

50

17. Paulo: Concordo que foi pouca água, na primeira e na segunda vez, eu coloquei muita

água, talvez a pressão não foi forte o suficiente para espremer a latinha quando tinha muita

água lá dentro.


O Alfredo confirma a sua hipótese, fazendo com que outros alunos, principalmente o

Paulo, que participou dessa apresentação, expliquem novamente o que realmente houve; O

aluno Paulo, no diálogo 17, com participação e ajuda dos colegas, reitera a hipótese e confirma

que Alfredo está certo.

O autor Campanario, referenciado no trabalho da Rosa, destaca que essa estratégia da

POE permite que o aluno resgate seu conhecimento e possa compreender que a ciência também

serve para situações e problemas do cotidiano. Sendo devidamente importante usar essa

estratégia, para os estudantes poderem analisar, observar, relacionar e criar problemas que em

muitos casos passam despercebidos os efeitos físicos no cotidiano.

51

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Pesquisadores em educação compartilham a ideia de que o ensino de ciência,

atualmente, está desenvolvendo conteúdo programático segundo o livro didático,

principalmente quando se destinam a ilustrar ou comprovar teorias, o que acarreta a limitação

da construção do conhecimento do aluno. Outro ponto negativo, e não menos importante, é a

falta de interação entre o professor e os alunos em sala de aula, gerando o desestímulo dos

alunos em relação a matéria.

Por isso, é importante que os alunos compreendam mais sobre o ensino de ciência, de

uma forma diferenciada e investigativa. Araújo e Santos (2003) afirmam e enfatizam que é

necessário realizar atividades investigativas em sala de aula. Carvalho e seus colaboradores

(1995) destacam também que as atividades diferenciadas têm que apresentar situações

problematizadoras, questionadoras e dialógicas, para os alunos adquirirem a construção do seu

conhecimento.

Este trabalho apoia-se nessa visão do conhecimento científico dos alunos praticando

uma forma investigativa e diferenciada. O exemplo dessa prática foram os estudantes serem

direcionados constantemente ao processo dialógico, no espaço da sala de aula, que é de suma

importância na reconstrução do conhecimento. Tanto que levantaram hipóteses, construíram

perguntas, dialogaram os seus resultados e construíram linguagens direcionadas a ciências. Os

autores Mortimer e Scoot (2003) confirmam essa metodologia, dizendo que as práticas

discursivas apresentam uma ferramenta de grande valia para analisar as interações e a produção

de significados.

Outro ponto importante neste trabalho diferenciado foi o fato de usar os vídeos nas

apresentações dos experimentos, e utilizá-los posteriormente ao longo das discussões em salas

de aula, pois essa ferramenta ajudou a trabalhar a consciência de ideias individuais, pensamento

do próprio pensamento, e o estímulo na participação dos alunos. É relevante dizer que foi essa

metodologia que estimulou a metacognição através da estratégia POE (predizer, observar e

explicar), para consequentemente alavancar o diálogo dos alunos em um caráter investigativo.

Como disseram os pensadores, Gunstone e Northfiel, referenciados no trabalho da Rosa, a

metacognição ajuda a formação de hipótese dos estudantes, de modo que, nos diálogos,

desenvolve um ambiente de confronto de ideias relevantes ao aprendizado no estudo da ciência.

52

Há vários momentos nos diálogos que evidenciam a estratégia da POE, na aula 6, por

exemplo, o diálogo começou com um problema que houve na própria apresentação “Lei Geral

dos Gases”, do Grupo D, quando o aluno que assistira à apresentação perguntou: “Mas por que

quando há um aumento de pressão o volume aumenta?”. Os alunos não souberam explicar esse

motivo na apresentação. O extrato 4 indica o início dessa discussão.

1. Professor: Por que com uma maior temperatura o volume aumenta?

2. Bruna: Uai, (expressão de certeza) quando as moléculas se agitam elas vão se expandir.

3. Professor: As moléculas se expandem?

4. Bruna: Não! (Expressão de dúvida) Quando elas estão agitadas, elas vão alcançar áreas

maiores.

5. Professor: Por que, quando elas estão agitadas, alcançam maiores áreas?

6. Bruna: Uai... Elas estão movimentando, Gabriel (expressão de incomodada pelas

perguntas). Quando em menores temperaturas, elas ficam mais juntinhas, a área vai ser

pequena porque elas estão mais unidas, quando você aquece a tendência é elas se separarem,

e se elas se separam, vão alcançar maior área, que aumenta o volume.

Extrato 4: Trecho da transcrição da aula 6.

No extrato 4 é observada a primeira questão problema, que, ao longo das respostas, gera

outras questões problemas no decorrer do diálogo, como está evidenciado também no extrato

5, quando Bernardo, Isabella e Paulo apresentam opiniões diferentes.

20. Professor: Pessoal, aqui nesse desenho (eu desenhei no quadro um recipiente de forma

cilíndrica e com um êmbolo móvel), você tem um recipiente com o volume pequenininho,

tudo bem? Tudo bem?

21. Alfredo e Bruna: Aham.

22. Professor: E tem as moléculas aqui ó, elas estão agitadas, e é isotérmica.

23. Isabella: Mesma temperatura.

24. Professor: O que vai acontecer quando eu aumentar... o volume? O que vai acontecer

com as moléculas?

25. Bernardo: Vai diminuir a velocidade.

26. Alfredo: Não, porque se diminuir a velocidade vai diminuir a temperatura.

53

27. Professor: Pera aí, o que vai acontecer? Vai ficar com a mesma velocidade?

28. Isabella: Vai ficar com a mesma velocidade.

29. Professor: E o que acontece com a pressão?

30. Bernardo: Aumenta.

31. Isabella: Fica igual.

32. Paulo: A pressão diminui.


A estratégia do POE com o “predizer” evidencia-se no extrato 6, devido à discussão

sobre diferentes tipos de pensamento sobre pressão, como no diálogo 35 e 37.

Vale a pena ressaltar também a “Observação” quando o Alfredo apresenta a relação do

experimento que ele apresentou com a discussão de pressão. Isso só confirma que os alunos

usaram experiências já vividas.

35. Bernardo: Aumenta área de contato, por isso aumenta a pressão.

36. Professor: Pera aí! Um fala que aumenta a pressão, e Alfredo fala que a pressão diminui.

37. Isabella: Quando ela está em área menor, menos espaço para percorrer,

consequentemente ela vai bater mais na parede. E quando tiver um espaço maior, ela vai ter

mais espaço para percorrer, ela vai ficar, tipo, vai bater menos nas paredes. É a mesma

coisa ficar trancado no elevador e na sala, na sala a gente bate muito menos nas paredes do

que o elevador (risos).

38. Professor: E você, Bernardo?

39. Bernardo: Vou ver aqui, eu estou pensando na fórmula que eu li.

40. Professor: Não pensa na fórmula, pensa no que você acha.

41. Alfredo: É igual ao meu experimento (o experimento é o Apêndice F). No momento em

que a seringa ficou aberta, o volume aumentou e a pressão diminui, e se aperta a seringa, o

volume diminui aumentando a pressão.


O extrato 7 confirma e conclui a pergunta investigativa e a resposta correta sobre a

pressão menor quando o volume aumenta em uma transformação isotérmica, fazendo, assim,

solucionar o problema do experimento. O aluno Bernardo, diálogo 60, “explica” ao perceber

54

que o espaço também aumenta e que o mesmo cresce ao cubo, enquanto a área do recipiente,

ao quadrado.

54. Bernardo: Pera aí. Se eu amentar o volume, a superfície de contato também aumenta e

aumentando a superfície de contato a pressão aumenta.

55. Anna: Mas por que a pressão diminui, Gabriel? Se está aumentando a superfície de

contato?

56. Alfredo: A pressão e área são inversamente proporcionais, porque é força sobre área,

então quando você aumenta a área, a pressão diminui.

57. Professor: Considere que a partícula é a ponta da sua caneta, se ela bater aqui (na mesa

de um aluno) ou aqui (no quadro) com a mesma força, ela não vai ter a mesma pressão?

58. Bruna: Vai ter a mesma, uai.

59. Gisele: A área da ponta da caneta é a mesma, então vai ter a mesma pressão.

60. Bernardo: Apesar de aumentar a superfície de contado, eu aumento o que não é

superfície de contato também, o espaço entre as moléculas.

61. Professor: Então, o que aumenta mais o espaço ou a superfície de contato?

Grande parte da sala: O espaço.


63. Bernardo: Porque o espaço é volume.

64. Alfredo: Ah é... a área vai crescer ao quadrado e o volume vai crescer ao cubo.


Durante as atividades, a minha intenção esteve de acordo com os objetivos

metodológicos do PCN, pois foi trabalhado e explorado a contextualização e também foi

desenvolvido e engajado o conhecimento prático da experimentação. Faço minhas as palavras

do PCN:

Os objetivos do Ensino Médio em cada área do conhecimento devem envolver, de

forma combinada, o desenvolvimento de conhecimentos práticos, contextualizados,

que respondam às necessidades da vida contemporânea, e o desenvolvimento de

conhecimentos mais amplos e abstratos, que correspondam a uma cultura geral e a

uma visão de mundo. Para a área das Ciências da Natureza, Matemática e Tecnologias.

(BRASIL, 2000, p. 9)

55

O desenvolvimento dessa pesquisa concedeu, para mim, educador e discente, uma

aprendizagem muito relevante, no sentido da importância que o trabalho investigativo apresenta

no Ensino Fundamental e Médio, e também o desenvolvimento estruturado e planejado para

alcançar o objetivo mais importante, que é a construção do conhecimento pelos alunos.

O ensino de física foi enaltecido, pois partiu de ideias problematizadoras investigativas,

em relação ao estudo dos gases, sendo esse estudo predeterminante ao longo do conteúdo

programático da termologia. De acordo com Moreira (2004), a termologia não pode ser

ensinada como conceito isolado. Assim, aos estudantes, foram gerados interesses sobre o

conteúdo mencionado, justamente pelas constantes dúvidas e questionamentos provocados

durante o diálogo.

Este trabalho, apesar de não ter sido o suficiente para analisar e discutir todos os

experimentos através do diálogo, obteve expressivos materiais e dados para analisar as

atividades investigativas com as importantes ferramentas e estratégias metodológicas.

A pesquisa também poderá ser usada como fonte para investigações futuras, como as

possibilidades de mediação do professor favorecidas pela proposta da atividade. Outra

possibilidade é mostrar como é relevante o diálogo investigativo durante o trabalho em sala de

aula, em razão de levar o aluno a pensar, analisar e gerar hipóteses sobre o conteúdo

mencionado.

56

REFERÊNCIAS

ARAÚJO, M. S.; ABIB, M. L. V. S. Atividades experimentais no ensino de Física: diferentes

enfoques, diferentes finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 25, n. 2, jun. 2003.

AZEVEDO, M. C. P. S. Ensino por investigação: problematizando as atividades em sala de

aula. Ensino de ciências: unindo a pesquisa e a prática, São Paulo, p. 19-32, 2004.

BRASIL ESCOLA. Um site educativo para benefício principal dos estudantes. Disponível em:

<http://www.brasilescola.com/>. Acesso em: 23 out. 2013.

BRASIL. Ministério da Educação. Parâmetros Curriculares Nacionais. Brasília, 2000.

CARVALHO, A. M. P. et al. Ciências no ensino fundamental: o conhecimento físico. São

Paulo: Scipione, 1998.

GRINGS, E. T. O; CABALLERO, C; MOREIRA M, A. Possíveis indicadores de invariantes

operatórios apresentados por estudantes em conceitos da termodinâmica. Pesquisa em Ensino

de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 28, n. 4, p. 463-471, 2006.

HODSON, D. In Search of a Meaninful Relationship: an exploration of some issues relating to

integratin in Science and Science education. International Journal of Science Education, 14(5),

p. 541-566, 1992.

MOREIRA, M. A. A Teoria dos Campos Conceituais de Vergnaud. O ensino de Ciências e a

investigação nesta área. Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto

Alegre, p. 7-32, 2004.

NEVES, M. S.; CABALLERO, C.; MOREIRA, M. A. Repensando o papel do trabalho

experimental, na aprendizagem da Física, em sala de aula: um estudo exploratório.

Investigações em Ensino de Ciências, Rio Grande do Sul, v. 11, n. 3, p. 383-401, 2006.

NEWTON, V. B.; HELOU, R. D.; GUALTER, J. B. Tópicos de Física 2 – Termologia,

Ondulatória, Óptica. 18. ed. São Paulo: Saraiva, 2007.

57

PONTOCIÊNCIA. Um portal voltado para os professores, alunos e entusiastas da ciência.

Disponível em: <http://www.pontociencia.org.br/>. Acesso em: 13 nov. 2014.

REIGOSA, C. E.; JIMÉNEZ, M. P. La cultura científica en la resolución de problemas en el

laboratorio. Enseñanza de las Ciencias, 18, p. 275-284, 2000.

ROSA, C.T.W. A metacognição e as atividades experimentais no ensino de Física. Educação

Científica e Tecnológica, Santa Catarina, 2011.

VALADARES, E. C. Propostas de experimentos de baixo custo centrados no aluno e na

comunidade. Química Nova na Escola, Espaço Aberto, Belo Horizonte, n. 13, 2001.

YOUTUBE. Um site de compartilhamento de vídeos. Vídeo direcionado ao experimento Lei

Geral dos Gases Ideais. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=Bu0mhhNOt_o>.

Acesso em: 13 nov. 2014.

ZANON, D. A. V.; FREITAS, D. A aula de ciências nas séries inicias do ensino fundamental:

ações que favorecem a sua aprendizagem. Revista interdisciplinar de estudos da cognição:

ciência e cognição, v. 10, p. 93-103. Disponível em: <http://www.cienciasecognicao.org>.

Acesso em: 22 out. 2013.

58

APÊNDICE

Apêndice A

O trabalho

Procedimento:

- Vocês irão fazer uma apresentação em grupo, dos experimentos físicos.

- Os experimentos apresentam fontes, com ajuda do manuseio e o resumo da teoria do

conteúdo apresentado.

- Os grupos serão divididos conforme o experimento.

- Os sentidos ordinários das apresentações será conforme o experimento que obtiver.

- Apresentação será em15 dias.

- Terá 3 dias de apresentação.

- Haverá gravação de vídeos, nos experimentos.

- Posteriormente, os vídeos serão mostrados, em sala de aula, para abrir um espaço dialógico

sobre a física nos experimentos.

Experimentos:

- Grupo A, 5 alunos, “Quantidade de movimento”. 1º a apresentar.

- Grupo B, 2 alunos, “Implodindo uma latinha”. 2º a apresentar.

- Grupo C, 2 alunos, “A vela que levanta água”. 3º a apresentar.

- Grupo D, 4 alunos, “Lei Geral dos Gases”. 4º a apresentar.

- Grupo E, 3 alunos, “Pressão e volume dos gases”. 5º a apresentar.

- Grupo F, 4 alunos, “Balão na pressão”. 6º a apresentar.

- Grupo G, 6 alunos, “Cinética dos gases”. 7º a apresentar.

Apresentação:

- Apresentação terá 20 minutos no máximo.

- A passagem de um grupo para o outro é de 5 minutos.

- Haverá penalidades se o tempo for diferente do mencionado.

59

Observação:

- As perguntas poderão ser feitas durante a apresentação, mas que levante a mão antes de

perguntar.

- Não poderá existir atrasos, impreterivelmente.

60

Apêndice B

A vela que levanta água

Onde encontrar o material? Em supermercados e farmácias.

Quanto custa o material? Até 10 reais.

Tempo de apresentação: Até 10 minutos.

Dificuldade: Fácil.

Segurança: Seguro.

Introdução

Neste trabalho vamos fazer uma clássica, simples e curiosa experiência.

Material utilizado

Um pouco de água, vela, um prato, garrafa de vidro ou erlenmeyer, corante, isqueiro.

Primeiro passo é pegar o prato, que de preferência deve ser fundo, e colocar a vela no fundo

do mesmo; para começar vamos derreter um pouquinho o fundo da vela e colá-la no prato.

Segundo passo: nós iremos tingir a água de vermelho e colocá-la no prato.

Terceiro passo: agora chegou a hora de ver a água subir, para isso é só acender a vela e

colocar a garrafa em cima dela.

Conclusão: a explicação científica é que quando colocamos a garrafa ou o erlenmeyer em

cima da vela, a garrafa se enche de ar quente, todo o ar frio sai; então, quando ela é colocada

em cima da água, por causa da diminuição do oxigênio, a chama e a temperatura do ar dentro

da garrafa vão diminuindo, e quando a temperatura de um gás cai, a pressão desse gás

diminui. É o que acontece dentro da garrafa, a pressão diminui e ela compete com a pressão

atmosférica que está fora, a pressão atmosférica ganha fazendo a água entrar.

61

Apêndice C

Balão na pressão

Onde encontrar o material? Em casa.




Segurança: Requer cuidados básicos.

Introdução

Você consegue encher um balão usando um Erlenmeyer, água e uma fonte de calor? De

quantas maneiras?

Materiais utilizados

Balões de borracha, recipiente de vidro do tipo Erlenmeyer (preferencialmente de vidro

pirex), água.

Passo 1

Enchendo com vapor

Coloque um pouco de água na garrafa, coloque o balão na boca da garrafa (estique um pouco

o balão, como se fosse enchê-lo). Coloque a garrafa para aquecer.

62

Passo 2

Condensando

Quando o balão estiver crescendo, tire a garrafa da fonte aquecedora. Mergulhe a garrafa na

água fria e observe.

Passo 3

Algo diferente

Tire o balão e coloque a garrafa para aquecer novamente, aguarde até que a água entre em

ebulição, quando a taxa de ebulição for alta (alta fervura), tire a garrafa da fonte aquecedora

e coloque o balão na boca da garrafa.

Passo 4

Ao contrário?

Mergulhe a garrafa na água fria e observe.

Clique para assistir ao vídeo: <http://www.youtube.com/watch?v=jnuGFDANECg>.

63

Passo 5

O que acontece

Quando colocamos, no primeiro momento, a garrafa para aquecer com o balão no seu

gargalo, o volume do balão aumentou devido ao aumento da temperatura do ar no interior da

garrafa e devido à mudança de estado da água. Quando a garrafa esfriou, o volume do balão

diminuiu novamente e, nesse caso, se a temperatura final for igual à temperatura inicial, o

volume diminuirá até se igualar ao volume inicial do balão antes do aquecimento. Quando,

no segundo momento, nós deixamos a água entrar em ebulição para depois colocarmos o

balão, o volume da garrafa estava preenchido por vapor de água que, ao esfriar, voltou a ser

água líquida, fazendo a pressão no interior da garrafa cair. Assim, a pressão atmosférica

“encheu” o balão no interior da garrafa.

Passo 6

Para saber mais

Para um gás, nas temperaturas acima de zero grau Celsius, a sua pressão, o seu volume e sua

temperatura são grandezas físicas que se relacionam pela equação PV=nRT (P=pressão,

V=volume, n=número de mols, R=constante universal dos gases, T=temperatura). Essa

equação explica o aumento de volume do gás quando aumentamos a sua temperatura. Por

outro lado, quando uma substância pura atinge seu ponto de ebulição, todo o calor absorvido

por essa substância é utilizado para aumentar o volume da mesma, ou seja, nesse momento

ocorre o maior aumento de volume por calor recebido.

64

Apêndice D

Implodindo uma latinha de alumínio






Introdução

Você consegue amassar uma lata de refrigerante? E sem tocá-la?

Materiais necessários

- Uma lata de alumínio de refrigerante;

- Água;

- Pinça ou garra capaz de segurar a lata;

- Recipiente transparente com boca larga;

- Fogão ou outra fonte de calor.

Passo 1

Adicione água fria no recipiente até aproximadamente 3/4 de altura. E adicione um pouco de

água na lata, que seja o bastante para tampar todo o fundo.

Passo 2

Com a ajuda da garra, aqueça a lata na chama. Depois da ebulição, espere até começar a sair

“vapor”.

65

Passo 3

Retire a lata rapidamente do fogo e coloque-a no recipiente de modo que sua boca fique

completamente dentro da água fria.

Passo 4

E veja o que irá acontecer.

Clique para assistir ao vídeo: <http://www.youtube.com/watch?v=bea-jfqYGDU>.

Passo 5

O que acontece?

Inicialmente, a lata contém pequena quantidade de vapor de água e diferentes gases. Quando

a água entra em ebulição, aumenta a quantidade de vapor de água dentro dela. Esse vapor

pode ser observado, pois o vapor de água em contato com ar atmosférico tende a se

condensar, tornando-se visível. Esse vapor ocupa grande parte do volume da lata. Quando

ela é submergida no recipiente, o vapor de água contido lá dentro se condensa rapidamente.

Como o volume da água é muito maior no estado gasoso do que no líquido, o volume de gás

contido na lata diminui, deixando um espaço vazio. Diminuindo o volume dos gases, a

66

pressão interna também diminui. E como a pressão fora da lata está maior, ela força as

paredes de alumínio, deformando a lata.

Passo 6

Saiba mais...

A lata de refrigerante é ideal para o experimento, pois possui uma parede fina de alumínio, o

que faz com que a pressão externa seja suficiente para amassar a lata. Caso o experimento

fosse feito com outro material mais resistente ou com paredes mais rígidas de alumínio, não

daria certo, pois a pressão externa não teria força suficiente para amassar a lata e a água que

estava no recipiente seria “sugada” para dentro da lata.

67

Apêndice E

Modelo didático: Cinética dos gases


Quanto custa o material? Entre 10 e 25 reais.


Dificuldade: Difícil.


Introdução

Este é um dispositivo didático que permite reproduzir, de maneira similar, o comportamento

de um gás. Boyle e Mariotte estudaram o comportamento dos gases em meados do século

XVII. Usando este instrumento, o professor é capaz de ensinar a Lei dos Gases de uma

maneira lúdica e eficiente. Neste modelo as esferas coloridas retiradas da cabeça de alfinetes

de mapas representam as moléculas de um gás, o motor elétrico de um carrinho de brinquedo

agita as esferas e essa agitação representa a temperatura (T) de um gás, e a distância entre os

dois êmbolos representa o volume (V) ocupado pelo gás. Ainda com esse mesmo modelo é

possível estudar o modelo físico proposto por Clapeyron.

Obs.: Se no lugar desse transformador for colocado um outro com posições 1,5V; 3,0V; 4,5V;

6,0V; 7,5V; 9,0 e 12V, facilmente encontrado em camelôs, é possível variar a velocidade do

motor e consequentemente o grau de agitação das bolinhas também irá variar, possibilitando

aí estudar os modelos físicos propostos por Charles e Gay-Lussac, e a Lei Geral dos Gases.


- Uma garrafa PET;

- Um motorzinho elétrico;

- Um disco de plástico rígido, tampinha de alimento em conserva;

- Um pedaço de arame rígido e leve;

- Cartolina, cola, tesoura e compasso;

- Um transformador variável (3,0Volts a 12Volts);

- Canudo para refresco;

68

- Alfinetes para mapas;

- Madeira para construção do suporte.

Passo 1

Clique para assistir ao vídeo: <http://www.youtube.com/watch?v=ilZvI6WY-w0>.

69

Apêndice F

Pressão e volume – Gases

Onde encontrar o material? Em supermercados e farmácias.

Quanto custa o material? até 10 reais.

Tempo de apresentação: até 20 minutos.


Segurança: Seguro.

Introdução

Esta demonstração consiste em uma forma simples de estudar a relação entre pressão e

volume de um gás.

Retirado de: APEC – Livro do 6º ano. São Paulo: Scipione, 2008. (Coleção Construindo

Consciências).


- 1 pequeno balão de aniversário;

- 1 seringa de 20mL (ou maior), sem agulha;

- 1 tesoura;

- 1 pedaço de barbante.

Passo 1

Mãos à obra

Coloque um pouco de ar no balão.

70

Passo 2

Vá comprimindo o ar dentro do balão até formar um balãozinho. Se for o caso, deixe escapar

um pouco do ar para que o balãozinho tenha o tamanho adequado para caber com alguma

folga dentro da seringa.

Passo 3

Enrole a ponta do “balãozinho” de forma a aprisionar o ar.

71

Passo 4

Amarre o “balãozinho” com um barbante.

Passo 5

Corte as sobras do barbante e do balão e coloque o “balãozinho” dentro da seringa.

72

Passo 6

Coloque o “balãozinho” no interior da seringa mantendo o êmbolo na parte superior.

Passo 7

Puxe o êmbolo tampando a ponta da seringa e observe o que acontece com o balão. Faça

também o inverso, comprima o êmbolo tampando a ponta da seringa.

Comprimindo o ar no interior da seringa. Expandindo o ar no interior da seringa.

Passo 8

O que acontece

Ao tamparmos a ponta da seringa, estamos confinando certa quantidade de ar que rodeia o

balãozinho e exerce pressão sobre ele. O ar no interior do balão também exerce pressão.

Quando o volume do balão para de variar, podemos admitir que as pressões do ar, interna e

73

externa, equilibram-se. Quando puxamos lentamente o êmbolo, aumentamos o volume do

gás contido na seringa sem variarmos sua temperatura.

Como previsto pela Lei de Boyle, a pressão que esse gás exerce diminui. Com isso, a pressão

no interior do balão torna-se momentaneamente maior que aquela em sua parte externa e o

volume do balão aumenta.

Já quando empurramos o êmbolo, a situação inverte-se. Diminuímos o volume do ar contido

na seringa sem variar sua temperatura. Como pressão e volume são inversamente

proporcionais, a pressão dentro da seringa aumenta. Com isso, a pressão externa sobre o balão

torna-se momentaneamente maior que a interna e este diminui de volume.

Passo 9

Para saber mais

APEC – Livro do 6º ano. São Paulo: Scipione, 2008. (Coleção Construindo Consciências).

Veja também

Vídeo que mostra a realização de experimento semelhante:

<http://www.youtube.com/watch?v=QldLPbf7k8U>.

74

Apêndice G

Átomos em movimento

Onde encontrar o material? Em casa, supermercado e papelaria.

Quanto custa o material? Entre 10 e 25 reais.




Introdução

Uma analogia macroscópica que permite visualizar o comportamento de um gás “ideal”, no

qual as interações entre moléculas são desprezíveis (distância média entre as moléculas muito

grande, ou seja, gases com baixas concentrações) e as colisões são frontais, com conservação

de energia e momento linear.


- Cinquenta bolinhas de isopor de 2,5cm de diâmetro;

- Lixeira de plástico com furos na parede lateral (de 1,5cm a 2cm), através dos quais é

possível acompanhar as bolinhas de isopor (“moléculas”) em movimento;

- Papelão;

- Secador de cabelo.

Passo 1

Recorte um disco de papelão um pouco menor que a lixeira (cerca de 2cm de diferença). Faça

uma alça de papelão e fixe-a no disco (êmbolo).

Passo 2

Coloque as bolinhas de isopor dentro da lixeira e tampe-a com o disco.

Passo 3

Direcione o jato de ar do secador de cabelo como indicado e veja o que acontece com as

bolinhas.

75

Passo 4

Diminua o volume disponível para elas empurrando o êmbolo para dentro.

Passo 5

O que acontece

Este “experimento” permite visualizar a pressão como resultado dos vários choques das

bolinhas com as “paredes do recipiente. Com o “êmbolo” fixo em diferentes posições e

aumentando-se a intensidade do jato de ar, é possível verificar o que acontece com o “gás”

quando a sua temperatura é aumentada.

76

Apêndice H

Lei Geral dos Gases

Onde encontrar o material? Em escola, lojas de esportes, farmácias.




Segurança: Cuidados básicos.

Experimento 1

Introdução

Lei de Boyle – condição isotérmica


Garrafa PET e conta-gotas

Passo 1

Coloque no conta-gotas líquidos com anilina.

Passo 2

Encha a garrafa de água.

Passo 3

Coloque com cuidado o conta-gotas na garrafa e feche a garrafa.

Passo 4

Aperte a garrafa e observe o que acontece.

Passo 5

O que acontece

Aumentando a pressão na garrafa, faz-se com que o volume no conta-gotas aumente e este

afunde. Ao diminuir a pressão na garrafa, o volume no conta-gotas volta ao normal, e o

líquido nele presente sai

77

Experimento 2

Introdução

Lei de Charles – condição isobárica


Bolinha de tênis de mesa, um recipiente com água e uma chapa aquecedora.

Passo 1

Amasse a bolinha.

Passo 2

Coloque a bolinha na água.

Passo 3

Aqueça a água e observa o que acontece.

Passo 4

O que acontece

Aumentando a temperatura da bola, faz-se com que o seu volume aumente, e que a bola volte

ao estado original.

Experimento 3

Introdução

Lei de Gay-Lussac – condição isovolumétrica


Bola de tênis de mesa, erlenmeyer e chapa aquecedora.

Passo 1

Coloque a bolinha no bico do erlenmeyer.

Passo 2

Coloque água no erlenmeyer.

78

Passo 3

Esquente o erlenmeyer com a chapa aquecedora.

Passo 4

O que acontece

O aumento da temperatura faz com que a bola no topo mova-se, devido ao aumento de

pressão.

Experimento 4

Lei de Charles – condição isovolumétrica


Erlenmeyer, rolha e chapa aquecedora.

Passo 1

Coloque a rolha no bico do erlenmeyer.

Passo 2

Coloque água dentro do erlenmeyer.

Passo 3

Aqueça o erlenmeyer.

Passo 4

O que acontece

O aumento da temperatura levou que a pressão aumentasse e que a rolha saísse disparada.

79

Apêndice I

Perguntas

1. O aumento da pressão, com a condição da temperatura constante, faz com que o volume

aumente ( )? Diminua ( )? Justifique.

2. O aumento da temperatura, com a condição da pressão constante, faz com que o volume

aumente ( ) ou diminua ( )? Justifique.

3. O aumento da temperatura, com a condição do volume constante, faz com que a pressão

aumente ( ) diminua ( ) ? Justifique.

80

Apêndice J

Planejamento da aula

- Explicar as propriedades dos gases

Para descrever o estado gasoso, são necessárias quatro grandezas: pressão, volume,

temperatura e quantidade.

- Orientar as grandezas escalares

1m3 = 1000L; 1cm3 = 1ml; 1dm3 = 1L = 1000ml

- Explicar a relação de temperatura e agitação das moléculas

Temperatura = grau de agitação das moléculas

- Explicar e relembrar: Pressão = Força / Área

81

- Explicar Lei de Boyle – Temperatura Constante P*V = constante

- Explicar Lei de Charles – Pressão constante V/T = constante

- Explicar Lei de Charles e Gay-Lussac – Volume constante P/T = constante

82

Apêndice K

Planejamento da Aula

- Explicar e revisar cada transformação gasosa

- Explicar a equação geral dos gases

- Aplicar como exemplo os exercícios da página 92, exercício 47, e página 93, exercícios

48 e 49.

NEWTON, V. B; HELOU, R. D; GUALTER, J. B. Tópicos de Física 2 – Termologia,

Ondulatória, Óptica. 18. Ed, São Paulo: Saraiva, 2007.

- Explicar Equação de (Clapeyron) e sua constante

PV = nRT

83

Anexo I

Aluno A

1. Com o aumento da pressão, o volume tende a aumentar também. São grandezas

proporcionais. Tenhamos como exemplo simples a fórmula P = V/T.

A partir da fórmula podemos observar que o volume aumenta caso a pressão aumente.

2. Com aumento da temperatura, o volume aumenta. Isso se explica pelo coeficiente de

dilatação dos materiais. Não importa a pressão no ambiente desde que esta permaneça

constante. Todos materiais possuem um coeficiente de dilatação, onde o material se expande

e jamais se contrai com elevação de temperatura.

3. Quanto maior a temperatura, menor é a pressão. Demonstra que temperatura e pressão

são grandezas inversamente proporcionais.

84

Anexo II

Aluno B

1. Diminui, já que quando se aumenta, por exemplo, a pressão em uma garrafa, o volume da

mesma diminuí, passando assim para o conta-gotas, que vai afundar, já que encherá com

água.

2. Aumenta, já que quando aumentarmos a temperatura de uma mesma latinha, a mesma se

expande. E quando congelarmos a latinha, ela se contrai, devido a temperatura extrema.

3. Aumenta, já que quando aumentarmos a temperatura de uma mesma latinha, a pressão

vai ser maior a ponto de fazer com que se expanda. E na temperatura baixa, a pressão menor

faz com que contraia.

85

Anexo III

Aluno C

1. Só se aumentar a pressão interna de um recipiente seu volume interno diminui, uma vez

que o espaço interno diminui.

2. Quando se eleva a temperatura de um recipiente, seu volume interno diminui, visto que,

aumentando a agitação das moléculas, o espaço interno diminui, assim como o volume.

3. Ao se elevar a temperatura, as moléculas ficam mais agitadas, criando mais energia e

aumentando a pressão interna de um recipiente.

86

Anexo IV

Aluno D

1. Pelo experimento da seringa, quando apertado o volume do balão que está dentro diminui,

e quando afrouxa diminui a pressão e o volume aumenta.

2. Pode ser explicado pela teoria da dilatação, pela qual, quando se aumenta a temperatura

de tal objeto, o mesmo aumenta de volume.

3. A pressão aumenta, pois, com o aumento da temperatura, a agitação das moléculas

também aumenta, ocasionando uma pressão maior.

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