ELIZABETH SETIM MIRANDA SEED – UFPR – PDE

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ESTUDO DO CALOR E DA TEMPERATURA PARA O ENSINO FUNDAMENTAL E SUA CONTEXTUALIZAÇÃO

HISTÓRICA.

2007/2008

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ELIZABETH SETIM MIRANDA SEED – UFPR – PDE

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ESTUDO DO CALOR E DA TEMPERATURA PARA O ENSINO FUNDAMENTAL E SUA CONTEXTUALIZAÇÃO

HISTÓRICA.

Orientação IVANILDA HIGA

PAUL F MILCENT

Co-orientação PENÉLOPE GIACOMITH

Correção ortográfica

ANA CORDEIRO DE PAULA

2007/2008

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Aos alunos e professores do Colégio Euzébio da Mota,

Sem os quais não teria realizado este trabalho.

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CONCEITO E HISTÓRICO DO CALOR ............................................................................. 4 E DA TEMPERATURA PARA O ......................................................................................... 4 ENSINO FUNDAMENTAL .................................................................................................. 4 Unidade I – Envolvendo os estudantes a partir do conceito de calor ..................................... 6

Atividade 1 – Conceito de calor muda?........................................................................ 7 Atividade 2: Você sabe de onde vem o calor?............................................................... 9 Atividade 3 – Calor nasce? ........................................................................................... 10

Unidade II – Explorando o conceito de calor ....................................................................... 11 Atividade 4 - Porque o metal ao ser atritado aquece? ................................................ 12 Experimento de Joule ................................................................................................... 13 Atividade 5 : Quantos conceitos de calor existem? ...................................................... 15 Atividade 6: Vamos produzir um texto sobre calor? ................................................... 16 Atividade 7 - O que é caloria? ..................................................................................... 17 Atividade 8 – Vamos fazer um cardápio? .................................................................... 18 Atividade 9– Afinal, devemos nos preocupar com a alimentação? .............................. 19 Atividade 10 – Produção de texto sobre alimentação saudável.................................... 20

Unidade III – Explicando a propagação do calor ................................................................. 21 Atividade 11 – Como o calor é transportado nos sólidos? ........................................... 22 Atividade 12– Entendendo a condução ........................................................................ 23 Atividade 13– Como o calor se propaga nos líquidos? ................................................ 24 Atividade 14 – Afinal, o que é densidade? ................................................................... 25 Atividade 15 – Demonstrando a expansão do ar em bexigas ....................................... 26 Atividade 16 – Refletindo sobre a convecção .............................................................. 27 Atividade 17 - Entendendo a irradiação ....................................................................... 29 Atividade 18 – Refletindo sobre a importância do calor no nosso planeta .................. 30 Atividade 19– Discutindo o conceito de calor e temperatura ....................................... 31 Atividade 20 - Quente ou Frio? ................................................................................... 32 Atividade 21- Dilatação Térmica ................................................................................ 33 Atividade 22 – Todos os sólidos dilatam da mesma forma? ........................................ 34 Atividade 23 – Todos os termômetros são iguais? ....................................................... 35 Atividade 24 - O termômetro de mercúrio ................................................................... 36 Atividade 25 – Se existem tantas escalas termométricas como se entender? ............... 38

Unidade IV – Aprofundando o conhecimento ...................................................................... 40 Atividade 26 – Refletindo sobre o aquecimento global ............................................... 41 Atividade 27 - Visualizando o aquecimento global..................................................... 42 Atividade 28 - O Brasil produz energia? ..................................................................... 43 Atividade 29 - Pensando um mundo melhor ............................................................... 44 Atividade 30 - Debate sobre sustentabilidade ............................................................. 45 Atividade 31 - Expressando meus pensamentos... ...................................................... 46

Unidade V – Ampliando as perspectivas .............................................................................. 47 Atividade 32 - Você é o representante da nossa comunidade! .................................... 48

Referências ........................................................................................................................... 49

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CONCEITO E HISTÓRICO DO CALOR

E DA TEMPERATURA PARA O

ENSINO FUNDAMENTAL

O calor está presente em todos os momentos de nossa vida, seja em aparatos científicos ou tecnológicos preenchendo nosso cotidiano, apresentando-nos constantemente novas questões. Fazendo com que o exercício da cidadania implique, necessariamente, em posicionar-se diante da ciência e da tecnologia implicando necessariamente em uma nova postura quando pensamos em uma melhor qualidade de vida.

Como ser cidadão sem discutir as estratégias para investimentos energéticos, por exemplo, e como fazê-lo se não compreendermos o que é calor? Também consideramos impossível compreender o que é calor sem associá-lo à energia ou sem compreender como estes conceitos evoluíram no decorrer da história.

Sentimos também a necessidade de diferenciar o conhecimento científico do senso comum e de outras formas de conhecimento. Compreendendo que o conhecimento científico é apenas mais uma forma de ver e explicar o mundo, assim como os conhecimentos religiosos, culturais, orientais, etc, e que a apreensão dos diferentes tipos de conhecimento, ou seja, a transposição das ”fronteiras culturais”, é importante e que podemos fazê-lo respeitando o que historicamente somos(GIOPPO, 2006).

Desta constatação surgiu a idéia da elaboração desta apostila que apresenta uma proposta composta de atividades teórico-prático-histórica, baseada em valores sociais universais, principalmente de cooperação e solidariedade nos trabalhos em equipe, que consideramos fundamentais para a formação dos estudantes.

Nos valeremos dos relatos dos cientistas e das demonstrações de seus experimentos para a montagem de aulas práticas com a intenção de levar os alunos a desconstruírem e reconstruírem seus conhecimentos, baseando-nos no princípio de que não há ensino se não houver aprendizagem.

Utilizando-se da história da ciência para ensinar ciência, trazendo os aspectos históricos e científicos do tema calor para a sala de aula, bem como das biografias dos cientistas, mostrando que não desenvolveram o conhecimento científico confinados em laboratórios, dissociados da realidade, e sim fizeram da vida e do mundo seu laboratório natural, tornando o aprendizado algo multicultural e ou etnobiológico.

Buscando facilitar o entendimento do conteúdo para a sua aplicação nas turmas do ensino fundamental regular e EJA optou-se por uma abordagem fenomenológica fundamentada na termodinâmica.

Durante todo o processo ensino-aprendizagem estaremos trabalhando para que os alunos construam o seu conteúdo conceitual através da participação nas atividades, oportunizando-lhes a argumentação e o exercício da razão, em vez de fornecer-lhes respostas prontas ou impor-lhes nossos próprios pontos de vista transmitindo uma visão fechada das ciências.

Procuramos demonstrar que as ciências não são conhecimentos prontos e, sim, conhecimentos contextualizados que todos os dias estão se aprimorando através das

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observações dos fatos e necessidades que nos acompanham no dia-a-dia. Cremos que o entendimento da natureza é um dos objetivos primários da educação.

Mostrando que as atividades práticas são muito mais que motivação, são instrumentos que propiciam a construção e aprendizagem de conceitos e modelos científicos, através da interação entre atividade experimental e o desenvolvimento destas concepções com experimentos realizados a partir de uma base conceitual, cabendo ao professor interligar o trabalho prático à elaboração do conhecimento cientifico do aluno (Barbosa et al, 1999).

Para avaliarmos a aprendizagem dos alunos e conseqüentemente, se ocorre ensino. Nos valemos do modelo instrucional denominado ciclo 5E de aprendizagem, pois a observância de suas etapas possibilita a implementação de um processo de avaliação mais efetivo (Gioppo, 2006).

Para tanto este caderno pedagógico está dividido em 5 Unidades, buscando através delas o aprendizado realmente significativo.

Na unidade I – Envolvendo os estudantes a partir do conceito de calor, buscamos os conhecimentos prévios dos estudantes sobre o tema.

Na segunda etapa – Explorando o conceito de calor, trazemos os conceitos que foram dados ao calor durante a história da humanidade percebendo então que são fatos historicamente construídos por pessoas que viveram o seu tempo e procuraram deixar o mundo um lugar melhor para se viver, também nesta fase buscamos desestruturar o conhecimento prévio e trazer o novo.

Já na terceira – Explicando a propagação do calor - buscamos trabalhar o novo conceito de calor de forma a se tornar algo que explique melhor o mundo e de forma mais significativa o conceito que o aluno tinha anteriormente.

Na quarta etapa – aprofundando o conhecimento – buscamos fazer com que o aluno visualize a importância do calor no seu cotidiano e relacione o novo conceito apreendido com seu cotidiano de forma que não seja mais esquecido.

Na última etapa do trabalho – ampliando as perspectivas - buscamos nos educandos atitudes críticas de forma a perceber como compreender o conceito de calor pode melhorar nossas vida.

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Unidade I – Envolvendo os estudantes a partir do conceito de calor

Iniciamos nosso caderno pedagógico com 3 atividades articuladas no sentido de

levar o aluno a engajar-se no estudo do conceito do calor e sua importância para todas as atividades diárias que nos cercam.

Este engajamento é importante pois desperta o interesse dos alunos pelo estudo do calor ao mesmo tempo em que desvela e expressa suas representações a respeito, ou seja suas idéias alternativas, levando-os a reconhecer que existem diferentes interpretações do conceito de calor.

Assim, com alunos participativos e o professor ciente de suas concepções alternativas terá subsídios para avaliar e decidir com que estratégias será iniciada a abordagem do conceito de calor.

Neste sentido a unidade é formada por 3 atividades relacionadas a seguir: Atividade 1 = Conceito de calor muda? Atividade 2 = Você sabe de onde vem o calor? Atividade 3 = Calor nasce?

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Atividade 1 – Conceito de calor muda?

Desde a pré-história as pessoas observaram a existência do calor e tentaram explicá-la de alguma forma. Inicialmente de forma mitológica, ou seja, através de narrativas de tempos fabulosos ou heróicos referentes a deuses ou a aspectos da condição humana, contando como um fato natural, histórico ou filosófico. Estas narrativas chamam-se mitologia e foi criada num tempo muito anterior a ciência, em que esta ainda não tinha seu espaço e nem a explicação para os fenômenos incompreendidos pelo homem do período que, para tanto, tinha a necessidade de criar ou inventar explicações. Vamos analisar duas explicações mitológicas para o conceito de calor, a grega e a hindu, por apresentarem aspectos bem diferentes, embora ambas apresentem o calor como presente dos Deuses.

Na mitologia grega, Héstia, simbolizada pelo fogo e pela lareira, representava os laços familiares. Filha de Cronos (tempo) e Reia (fertilidade), era irmã de Zeus do qual recebeu a honra de ser venerada em todos os lares, sendo considerada, nas histórias mitológicas, a personificação da moradia estável, onde as pessoas se reuniam para orar e oferecer sacrifícios aos deuses. Era adorada como protetora das cidades, das famílias e das colônias.

Sua chama sagrada brilhava continuamente nos lares e templos. Todas as cidades possuíam o fogo de Héstia colocado no palácio onde se reuniam as tribos. Esse fogo deveria ser conseguido direto do sol.

Quando os gregos fundavam cidades fora da Grécia, levavam parte do fogo da lareira como símbolo da ligação com a terra materna e, com ele, acendiam a lareira onde seria o núcleo político da nova cidade. A tocha olímpica é uma representação deste ritual.

Sempre fixa e imutável, Héstia simbolizava a perenidade da civilização.

imagem de Héstia http://images.elfwood.com/art/l/a/lachristensen/hestia_greekgoddess.gif

“Já repararam que até hoje quando queremos unir grupos fazemos fogo? Você já pensou quantas lareiras, churrasqueiras, e pizzarias de forno à lenha temos em nossa cidade? É necessidade ou ritual? Já parou para pensar o que você sente diante de uma fogueira? Seriam estes costumes heranças da nossa origem?“

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Imagem de Agni www.journeywithjesus.net/Essays/agni.gi

Senso comum define algo que sabemos mas não conseguimos nem demonstrar nem

justificar, porém, se conseguirmos fazê-lo, passamos a chamá-la de conhecimento científico.

Assim as ciências estão sempre em busca da verdade, que depende da tecnologia disponível para comprová-la, ou justificá-la.

Diferentemente, na mitologia hindu, a divindade que representa o “fogo” é Agni, que possui dez mães (irmãs ou criadas), que representam os dez dedos do homem que inicia o fogo e dois pais que representam os dois paus que, ao serem friccionados de modo intenso, criam fogo. Sendo ele um mensageiro dos deuses e para os deuses, é eternamente jovem, porque o fogo é re-aceso todos os dias; mas ele também é imortal. Em algumas histórias acerca dos deuses hindus, Agni é o enviado à frente nas situações perigosas. Até hoje, nos Matrimônios Hindus, são dadas 7 voltas ao redor do fogo sagrado, previsto pela Lei Matrimonial Hindu, sem o qual o casamento não é valido.

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Atividade 2: Você sabe de onde vem o calor?

Objeto aquecido

Explicação de onde vem o calor

Vela acesa ..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Mão na luva ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................

Chama do fogão

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................................................................................................................................ A sala de aula ................................................................................................................................

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O que significa a palavra CALOR? Como as coisas esquentam? ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... O que significa a palavra FRIO? Como as coisas esfriam? ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Qual a importância do calor na sua vida? Cite alguns exemplos de situações onde o calor esteja presente:

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Atividade 3 – Calor nasce?

1. OBJETIVO: observar o conceito de calor trazido pelos alunos. Equipes com 2 a 3 alunos).

2. MATERIAL: - latinhas de alumínio (vazias); - lixa para metal, cola, barbante, enfeites para o porta canetas;

3. PROCEDIMENTO:

a. Cada grupo deverá se organizar para que cada membro tenha uma tarefa; b. Execução do porta-caneta. (utilizar lixa 100 para soltar a parte superior e

enfeitá-las).

4. DADOS OBTIDOS

observação Características da latinha durante a retirada da tampa início

Após 10 minutos Ao término

5 .QUESTÕES NORTEADORAS:

5.1. Uma vez que nós estamos trabalhando em equipe e cada membro é fundamental para a obtenção dos resultados, informe a função de cada um nesta equipe:

Nome dos participantes da equipe Função de cada um no experimento

5.2. Foi possível observar mudanças na temperatura da latinha durante o atrito com a lixa enquanto foi realizado o procedimento de retirada da tampinha? 5.3. Pense num recipiente com água aquecida. Imaginam que deve ocorrer alguma alteração durante o aquecimento? Descreva. 5.4. Discuta com seu grupo e descrevam como fogo esquenta a água: 5.5. Discuta com seu grupo e descrevam como o atrito aqueceu a latinha: 5.6. Como vocês definem o calor? 5.7. Como vocês definem o frio?

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Unidade II – Explorando o conceito de calor

Nessa unidade são apresentadas 7 atividades com o objetivo de estimular nos alunos atitudes que favoreçam o trabalho cooperativo, levando-os a entender como o conhecimento científico é construído, compreendendo calor como energia em trânsito e utilizando o conceito de calor em várias situações a fim de ajudá-los a compreender o processo de *cruzar fronteiras culturais, ou seja, entender que há mais de uma forma de pensar sobre um determinado assunto. São elas: Atividade 4 = Por que o metal ao ser atritado aquece? Atividade 5 = Quantos conceitos de calor existem? Atividade 6 = Vamos produzir um texto sobre calor? Atividade 7= O que é caloria? Atividade 8 = Vamos fazer um cardápio? Atividade 9 = Afinal, devemos nos preocupar com a alimentação? Atividade 10 = Produção de texto sobre alimentação equilibrada * Cruzar fronteiras é um termo cunhado na década de 1990 para a educação em ciências que pressupõe uma abordagem intercultural/multicultural que considera a cultura do cidadão da ciência e outras culturas (Gioppo,2006).

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Atividade 4 - Porque o metal ao ser atritado aquece?

Foi esta a pergunta que se fez Benjamin Thompson, o conde Rumford, que na época

trabalhava para o governo da Baviera, como supervisor na fabricação de canhões para o Exército. Esse trabalho era executado cavando-se um orifício no interior de um cilindro maciço. Durante o processo, o ferro se aquecia, e para arrefecê-lo o orifício era então mantido cheio de água. Mas a água fervia, precisando ser periodicamente substituída.

Como ciência, o calor foi inicialmente considerado como uma substância que desprendia de um corpo e passava para outro. O primeiro a trazer este conceito acredita-se ter sido Tales de Mileto(624 a.C.-558 a.C.). Este conhecimento foi transmitido por seus sucessores: Platão, (427-347 a.C.), Aristóteles (384-322 a.C.), Galeno (129-200 d.C.), Gassendi (1592-1627 d.C.) e Boyle (1627-1691 d.C.), entre outros.

Em 1760, o químico francês Antonie Lavoisier associado ao físico escocês Joseph Black é que introduziu o termo “calórico” para esta substância e estabeleceu a base da calorimetria, atribuindo a existência de um fluido indestrutível em todos os corpos o qual era responsável pela ocorrência do correspondente fenômeno de aquecimento e resfriamento dos corpos. Baseado neste conceito, um corpo só se aquecia se estivesse em contato com um corpo que, possuindo o “calórico”, transferiria esta substância para o outro aquecendo-o ou queimando-o. Este conceito era capaz de explicar satisfatoriamente muitos fenômenos físicos como a queima de uma vela, o aquecimento de uma panela no fogo, a queima de um carvão, etc.

Thompson aceitava a hipótese de que, para a água ferver era necessário fornecer-lhe calórico. Portanto, segundo as concepções vigentes, havia uma transferência aparentemente ininterrupta de calórico do ferro para a água. Tentava-se explicar o fato pela hipótese de que, quanto mais finamente dividido um material, menor sua capacidade em reter calórico. Thompson, porém, observou que a água fervia mesmo depois que as ferramentas perdiam seu corte, e não mais eram capazes de subdividir o metal do canhão. Além disso, esse mecanismo não obedecia há um princípio que justificava a aceitação de muitas idéias abstratas em física; o princípio da conservação. De fato, neste caso havia duas quantidades que não se conservavam; a energia mecânica (que provocava o atrito), que devia ser continuamente despendida, e o calórico, que era incessantemente criado. Após realizar uma série de experiências e tentar explicá-las a partir da teoria do calórico, Thompson resolveu tentar outro caminho.

Em 1798, comunicou a Royal Society inglesa que...“raciocinando sobre esse

assunto, não devemos nos esquecer de considerar circunstância mais notável, ou seja, a de

que a fonte de calor gerado por atrito, nestas experiências, era visivelmente

inexaurível...parece ser extremamente difícil, se não realmente impossível, formar uma

idéia definida de alguma coisa capaz de ser excitada na maneira pela qual o calor era

excitado e transmitido nessas experiências, a menos que essa coisa seja movimento”.

Isso contribuiu para derrubar a teoria do calórico, ao mesmo tempo em que lançou o conceito de que o trabalho mecânico é o verdadeiro responsável pelo aparecimento do calor no ato de furar os canhões.

A nova teoria só foi plenamente desenvolvida anos mais tarde, graças ao trabalho de muitos pesquisadores, entre eles, James Prescott Joule, um industrial inglês que se dedicava à física. Obcecado pelas experiências bem feitas e pelas medidas precisas, realizou uma

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série de observações sobre o calor e seus efeitos. Estas experiências são fundamentais para a compreensão do conceito de energia, e, portanto, para o entendimento da primeira lei da termodinâmica.

Experimento de Joule

O principal feito de Joule consistiu em medir a quantidade de calor que se produz

quando uma dada quantidade de energia se transforma. Isso foi feito través de experiências, com as quais comprovou que o calor realmente decorre do movimento. Sendo que a realizada em 1824, tornou-se clássica pela sua engenhosidade. Os resultados que permitiu alcançar eram afetados por uma incerteza de 5% o que, para os padrões da época, era uma excelente precisão. Joule não empregou mais que um recipiente cheio de água, um termômetro, dois corpos pesados e uma haste metálica dotada de algumas pás.

foto do geocities (sala de física)

O experimento inicia-se ao soltar o peso e observar a agitação da água.

Como os pesos eram conhecidos, o volume de água e a altura da qual os pesos eram soltos, Joule calculou o trabalho realizado pelos pesos dos corpos e, por meio do termômetro, observou a elevação da temperatura da água (no caso seria 0,01º C que não poderemos detectar). Durante o tempo de queda dos corpos, as variações de suas energias cinéticas puderam ser consideradas praticamente nulas devido ao atrito no conjunto pás de agitação/água.

Ao repetir o experimento, ele notou uma proporcionalidade entre o calor absorvido pela água e o trabalho realizado na queda dos corpos. O valor ficou conhecido como equivalente mecânico do calor, e o resultado, em valores atuais, 1 caloria(c) equivale a 4,18J (joules). A unidade de energia, no sistema internacional de unidades (SI), é joule (J) em homenagem ao cientista.

Hoje, sabemos que o calórico não existe e que o calor é uma forma de energia que passa de um corpo a outro em função da diferença de temperatura entre eles. A temperatura está relacionada com a energia cinética média dos átomos ou das moléculas (algumas

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moléculas movem-se mais rapidamente que outras). Quanto maior essa energia, maior a temperatura do corpo.

Quanto mais quente estiver um corpo, maior o movimento, a agitação, a vibração ou ainda, maior a energia cinética de cada uma de suas partículas (átomos e moléculas). Quando esfregamos as mãos uma na outra elas ficam mais quentes. Isto também acontece quando lixamos um pedaço de madeira ou metal: ambos aquecem. Qual a razão disso? Parte da energia empregada para movimentar as mãos está sendo usada para vencer o atrito, ou seja, a resistência ao deslizamento de uma mão sobre a outra. Isso significa que mais uma vez a energia do movimento está se transformando em calor. Quanto mais calor um material recebe, mais quente ele fica, ou seja, mais elevada se torna sua temperatura, e mais aumenta a vibração de suas moléculas. Depois de apresentar seu experimento Joule foi em lua de mel nas famosas cachoeiras de Chamonix, nos Alpes suíços, onde, observando as grandiosas cataratas resolveu verificar sua teoria, para decepção de sua esposa ela tinha levado um termômetro em sua mala, mas os resultados foram insignificantes quando comparados com o tamanho da cachoeira devido a perda de calor que sofre para o ambiente.

Representação do experimento de Joule feito pelos alunos

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Atividade 5 : Quantos conceitos de calor existem?

Conceitos de calor

Explicações

Segundo a Mitologia Grega

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Segundo a Mitologia Hindú

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. Segundo Tales de Mileto

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Segundo Lavoisier .................................................................................................................... .................................................................................................................... ................................................................................................................... ................................................................................................................... .

Segundo Tompson .................................................................................................................... .................................................................................................................... ................................................................................................................... ................................................................................................................... .

E a sua opinião .................................................................................................................... .................................................................................................................... ................................................................................................................... ................................................................................................................... .

Explique porque o conceito de calórico foi derrubado? Qual a importância do experimento de Joule para a compreensão do conceito de calor?

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Atividade 6: Vamos produzir um texto sobre calor?

COLÉGIO ESTADUAL EUZÉBIO DA MOTA Curitiba, 19 de agosto de 2008. Nome:......................................................................................................... Faça uma redação explicando o conceito de calor. Como o calor era visto de forma mítica, como o conceito de calor foi abordado de forma científica e como este conceito evolui. Explique também, o conflito de Benjamin Thompson em relação ao conceito de calor e a importância deste conflito. Conclua colocando sua opinião sobre a importância de se compreender o conceito de calor para nossa vida. (lembre-se toda redação deve ter começo, meio e fim.)

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Atividade 7 - O que é caloria?

Uma caloria é a quantidade de energia necessária para elevar 1º C, 1g de água de 15º /c para 16º C, ou seja, 1c = 4,18 J Onde C = caloria (unidade de calor) J = Joule (unidade de força) Relacionar calor e força foi fundamental para se calcular o gasto energético para máquinas à vapor, caldeiras e até o consumo calórico do corpo humano. Por isso a quantidade energética dos alimentos é expressa em calorias. Como as calorias representam números pequenos geralmente são expressos em seus múltiplos Kcal(kilocaloria) que significa 1000 calorias. Graças a relação estabelecida por Joule, a partir do conceito de calor estabelecido por Thompson é que podemos determinar, por exemplo qual nossa necessidade de alimentos necessários para nossas atividades físicas diárias, nos permitindo ter uma alimentação equilibrada. Ou seja, sem déficits ou excessos cometidos durante a alimentação.

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Atividade 8 – Vamos fazer um cardápio?

COLÉGIO ESTADUAL EUZÉBIO DA MOTA Curitiba, 19 de agosto de 2008. Nome:......................................................................................................... .................................................................................................................... se utilizando da tabela de calorias a seguir vamos montar um cardápio para um almoço com sua equipe, combinem entre vocês o que gostariam de comer juntos. Depois montem seus pratos e somem as calorias. Não esqueçam da bebida e sobremesa. almoço Alimento escolhido Quantidades

(porções) Calorias contidas (Kcal)

Vegetal cru ............................................................................................................ ...................................................... ......................................................

Vegetal cozido ............................................................................................................ ...................................................... ......................................................

Proteína ............................................................................................................ ...................................................... ......................................................

Carboidrato ............................................................................................................ ...................................................... ......................................................

Bebida ............................................................................................................ ...................................................... ......................................................

sobremesa ............................................................................................................ ...................................................... ......................................................

1. Qual o total calórico da refeição? 2. Considerando as tabelas abaixo, verifique que atividades físicas seriam necessárias para gastar o almoço da tarefa anterior. Lembrem-se uma vez que vocês almoçaram juntos, nada melhor do que gastarem esta energia juntos também. Atividade proposta: ....................................................................................Duração:............... Gasto calórico da atividade: .................. As tabelas de calorias dos alimentos e de atividades físicas estão no final da apostila como anexo I.

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Atividade 9– Afinal, devemos nos preocupar com a alimentação?

ASSISTIR AO FILME – A DIETA DO PALHAÇO

A dieta do palhaço

Neste documentário, o cineasta Morgan Spurlock resolveu ser a cobaia para o tema de sua produção, sobre a indústria da comida fast food nos EUA. Comendo, rigorosamente, somente alimentos de uma lanchonete fast food famosa no mundo inteiro - três vezes ao dia durante todos os dias do mês -, Spurlock prova os efeitos mentais e físicos de se comer somente alimentos vendidos nesse tipo de lanchonete. Enquanto faz essa experiência, Spurlock mostra a cultura do fast food nos EUA. Responda as questões após assistir ao filme: No início do filme como era a alimentação do Morgan, antes de começar sua alimentação em fast foods? ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Faça uma lista com os erros alimentares mais comuns. ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Morgan diz em certo momento que a maior parte de suas lembranças de infância são com sua mãe cozinhado. Qual a importância deste fato para explicar o fato dele morar numa cidade campeã de obesidade e não ser gordo? ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ No filme é mostrada a situação de uma escola que consegue resolver os problemas disciplinares dos alunos através de algumas atitudes. Quais são elas? Descreva esta escola.

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Atividade 10 – Produção de texto sobre alimentação saudável

Refletindo sobre a sua alimentação: Sua alimentação é equilibrada? Isto reflete na sua forma física?

Fazer uma redação: Tema “Eu como para viver ou vivo para comer”.

(lembre-se toda redação deve ter começo, meio e fim.)

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Unidade III – Explicando a propagação do calor

Nesta unidade são apresentadas uma série de 15 atividades, com o objetivo de ampliar o conhecimento dos alunos referentes ao conceito de calor, possibilitando o “cruzamento de fronteiras culturais”. De forma a articular seus pensamentos e a empregar uma linguagem que utilize termos mais precisos que facilitem a comunicação. Ao mesmo tempo que traz à tona outras concepções, ampliando as explicações e abordagens de conceitos da termodinâmica que foram estudados nas duas etapas anteriores do ciclo 5E de aprendizagem.

São elas: Atividade 11 – Como o calor é transportado nos sólidos? Atividade 12 - Entendendo a condução. Atividade 13 – Como o calor se propaga nos líquidos? Atividade 14 – Afinal, o que é densidade? Atividade 15 – Demonstrando a expansão do ar em bexigas. Atividade 16 – Refletindo sobre a convecção. Atividade 17 – Entendendo a irradiação. Atividade 18 - Refletindo sobre a importância do calor no nosso planeta. Atividade 19 – Discutindo o conceito de calor e temperatura. Atividade 20 – Quente ou Frio? Atividade 21 – Dilatação térmica. Atividade 22 – Todos os sólidos se dilatam da mesma forma? Atividade 23 - Todos os termômetros são iguais? Atividade 24 – O termômetro de mercúrio Atividade 25 – Se existem tantas escalas termométricas, como entendê-las?

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Atividade 11 – Como o calor é transportado nos sólidos?

O transporte de calor é uma questão física com leis simples e não há necessidade de

um conhecimento aprofundado para compreendê-las. É necessário que se entenda o que é o calor, para se compreender como o calor afeta o sabor e a textura dos alimentos.

Hoje é consenso que calor é energia em trânsito devido a uma diferença de temperatura, ou seja, sempre que existe uma diferença de temperatura em um meio ou entre meios diferentes, ocorre, necessariamente, transferência de calor.

A energia é o que há de supremo no Universo (é o que cremos, pois dela depende a própria VIDA e sua manutenção). Apresenta-se sob diversas formas: calor, luz, microondas, eletricidade, etc.Todas essas formas têm algo em comum: podem ser utilizadas para mover coisas. Isto se aplica até à culinária doméstica, em que a energia (geralmente sob a forma de calor) acrescentada aos alimentos executa sua tarefa movendo as moléculas da comida, que se movem e se reorganizam para tornar o prato mais digerível e de textura mais palatável. Hoje o conceito de calor como movimento é corriqueiro, por exemplo, o cozimento das moléculas de albumina na clara de um ovo. Quando em temperatura ambiente, esta proteína se apresenta como esferas frouxamente entrelaçadas mas, a medida que vai se aquecendo, se desenrolam e movem-se acabando por se emaranhar e criar uma rede tridimensional que prende a água na clara do ovo, fazendo com que ela passe de líquida a sólida e de transparente a opaca.

Existem três processos de transferência de calor: � por condução, em que a energia térmica passa de uma molécula a

outra, até que todo o material esteja aquecido. Ocorre preferencialmente entre os sólidos.

� por convecção, em que o calor é levado de um ponto a outro de um fluído (gás ou líquido) pelo deslocamento das moléculas entre esses dois pontos. Esse deslocamento se dá pela diferença de densidade entre as moléculas; as mais quentes ficam mais leves e sobem; as mais frias, sendo mais densas, descem.

� por radiação em que o calor ou a radiação térmica se transmite de um corpo ao outro sem a presença de matéria entre eles.

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Atividade 12– Entendendo a condução

1. OBJETIVO: entender a propagação do calor em sólidos. 2. MATERIAL:

- barra de ferro com espessura de 5 mm; - velas; - fósforo; - suporte universal com garra. - cronômetro.

3. PROCEDIMENTO: colocar 2 cubos 1cm2 de manteiga sobre a barra de ferro distanciando 10 cm cada; aquecer uma das extremidades fixando a outra pela garra do suporte universal; observar o aquecimento e cronometrar. anotar os resultados obtidos.

4. DADOS OBTIDOS

Tempo de derretimento (s)

I II

5. QUESTÕES NORTEADORAS

Na barra a manteiga derrete ao mesmo tempo nos dois pontos? Qual delas derrete primeiro? Explique:

6. Utilizando o conceito de calor, como sua equipe explica o derretimento da manteiga?

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Atividade 13– Como o calor se propaga nos líquidos?

1. OBJETIVO: entender que a propagação do calor em sólidos depende do material utilizado. 2. MATERIAL: - 1 prato de plástico - 1 prato de vidro - 1 prato de metal - 3 cubos de gelo. - cronômetro.

3. PROCEDIMENTO: colocar 1 cubo de gelo sobre cada prato; aquecer uma das extremidades fixando a outra pela garra do suporte universal; observar o aquecimento e cronometrar. anotar os resultados obtidos.

4. DADOS OBTIDOS

Tipo do prato utilizado Tempo de derretimento (s)

PRATO DE VIDRO PRATO DE PLÁSTICO PRATO DE METAL

5.QUESTÕES NORTEADORAS 5.1. O gelo derrete da mesma forma em todos os casos? 5.2. Qual delas derrete primeiro? Explique:

6. Utilizando o conceito de calor como sua equipe explica o derretimento do gelo neste experimento?

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Atividade 14 – Afinal, o que é densidade?

Ao jantar, muitas vezes observei que alguns pratos especiais mantém a temperatura por muito mais tempo que

outros, e que as tortas de maçã...permaneceram quentes por um período de tempo surpreendente...sempre que queimei a boca

com elas, ou vi outras pessoas terem o mesmo infortúnio, sem tentar, mas em vão, descobrir de alguma maneira os motivos

responsáveis...por esse fenômeno surpreendente.

Conde Rumford

1. OBJETIVO: visualizar o processo de convecção. 2. MATERIAL: - 1 Becker de 500 ml; - 10 g de serragem colorida (azul, verde, vermelho); - 400 ml de água ; - base para aquecimento; - cronômetro; 3. PROCEDIMENTO: colocar a água mais a serragem para aquecer no Becker com água; observar o que acontece durante o aquecimento; 4. DADOS OBTIDOS TEMPO SERRAGEM 10 MINUTOS 15 MINUTOS 20 MINUTOS

Anotar o tempo que a serragem leva para chegar a superfície. 5. QUESTÕES NORTEADORAS O que acontece quando misturamos a serragem com a água? O que faz a serragem ir ao fundo do becker? O que faz a serragem ir à superfície? Como seu grupo explica este movimento?

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Atividade 15 – Demonstrando a expansão do ar em bexigas

Demonstração da expansão do ar em bexigas

(pedir para 4 alunos encherem 4 bexigas bem cheias e amarrar bem, colocá-las em uma conservadora com gelo por aproximadamente 10 minutos).

Vocês sabem por que o gelo flutua na água? A água é uma exceção, pois a 0º C seus átomos ficam mais separados por isso ela fica menos densa que a água no estado líquido. Sendo que a partir dos 4º C a água se comporta como os outros líquidos, ou seja, a energia recebida na forma de calor aumenta a distância média entre as moléculas e faz a água aumentar o volume. Este é o princípio dos termômetros. Pedir para que agora retirem as bexigas da conservadora. Irão observar que murcharam. Deixar fora até que eles encham novamente.

Quando a temperatura diminui o corpo, então, se contrai, como aconteceu com as bexigas, e à medida que se aquecem elas novamente tornam a ficar cheias. Se as levarmos ao sol, elas podem estourar porque o ar vai expandir e forçar as suas paredes.

Observem que tanto os sólidos, quanto os líquidos e os gases são capazes de expandir e contrair sob o efeito da variação da temperatura.

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Atividade 16 – Refletindo sobre a convecção Mantenha guerra contra seus vícios,

Paz com seus vizinhos e faça cada novo ano

encontrá-lo um homem melhor. - Benjamin Franklin-

O princípio da convecção foi descoberto por Rumford há pouco mais de 200 anos, a estudos de sua biografia nos trazem que ele começou a se preocupar com a convecção para tentar entender porque sempre queimar a boca com uma sopa de arroz que lhe trouxeram e que ele deixou de lado por mais de uma hora mostrando-se a primeira colher fria e desagradável e a segunda lhe queimando a boca, lembrou-se do incidente com as tortas de maçãs doze anos antes o que o deixou intrigado, porque na época acreditava-se que a água era bom condutor de calor. Então como explicar que esses pratos cheios de água não esfriavam mais depressa?

Buscando entender o que estava acontecendo realizou um experimento utilizando um termômetro especial com álcool em seu bulbo, cuja temperatura Rumford fizera se elevar bastante durante um experimento, e que depois deixara no parapeito de uma janela para esfriar. Para sua grande surpresa, viu “toda a massa de líquido numa movimentação muito rápida, correndo célere em duas direções opostas, para cima e para baixo ao mesmo tempo”. Examinado mais cuidadosamente, descobriu que “a corrente ascendente ocupara o eixo (central) do tubo, e a descendente corria pelos lados do tubo”.

Esse processo, que Rumford chamou de convecção, é comum da cozinha. Quando a água é aquecida numa panela, por exemplo, a parte que está no fundo sobe para o topo e é substituída por um fluxo de água fria, que é outra vez aquecida, por sua vez, de modo que há uma circulação contínua de água levando calor para todas as partes da panela.

A camada de água em contato com o fundo da panela está recebendo calor por condução. Mas, ao receber calor, essa camada fica menos densa que a água mais fria da parte de cima, por isso sobe. A água da parte de cima, mais fria, desce e substitui a água que subiu. Só que o processo se repete, e a água fica circulando pela panela, com a porção quente subindo e a fria descendo: são as correntes de convecção, que fazem com que toda a água da panela seja aquecida.

Como forma de transporte de calor, a convecção é muito mais eficiente que a condução, antigamente achava-se que a água era boa condutora de calor apenas porque ninguém antes de Rumford reconhecera que a convecção existia.

Ele realizou seus experimentos acreditando que a água na verdade era má condutora de calor e que seus problemas com as tortas de maçãs e sopas de arroz ocorreram porque o movimento livre de água tinha sido de algum jeito impedido nesses pratos.

E para comprovar sua suposição deliberadamente impediu a convecção em duas panelas de água quente dissolvendo amido em uma delas introduzindo um edredom na segunda, assim descobriu que a água nessas panelas esfriou muito mais devagar que a água quente numa panela à qual nada tinha sido acrescentado para atrapalhar o processo de convecção.

Rumford especulou (corretamente) que, em alimentos como maçãs cozidas e sopa grossa de arroz, as correntes de convecção são retardadas ou bloqueadas pela presença de fibras e substâncias dissolvidas que são liberadas durante o cozimento. A camada

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superficial pode esfriar, mas o material quente, no interior, não consegue ser transportado para a superfície por convecção.

Do mesmo modo, é provável que a convecção seja bloqueada num ovo que está sendo cozido, pois tudo indica que os gradientes de densidade induzidos pelo calor na clara não são suficientemente grandes para provocar um movimento considerável de material tão viscoso.

A convecção é ainda menos provável em alimentos como legumes ou carne assada, em que a água é mantida presa numa matriz de fibras. No entanto, mesmo lenta, a condução talvez seja o meio de transporte de calor predominante nesses alimentos. O que provoca um tempo relativamente longo para cozinhar estes alimentos, mas uma vez cozidos retêm o calor durante muito tempo.

Nos líquidos e gases a principal forma de transporte de calor é a convecção, onde há transporte de matéria, embora possa haver um pouco de condução, quando um gás ou líquido é aquecido a transmissão de calor se dá pelo deslocamento das moléculas (ou dos átomos) que formam a substância. Os ventos também surgem devido às diferenças de temperatura de um lugar para outro, o que provoca correntes de convecção na atmosfera. (brisas marítimas e brisas terrestres).

A fumaça aquecida que sai das chaminés das fábricas também sobe por convecção. E são as correntes de ar quente em ascensão que fazem com que os praticantes de asa delta subam em certos momentos do vôo. As aves de grande porte, como águias e falcões, também abrem as asas e se valem dessas correntes de convecção para planar.

A convecção acontece também nas geladeiras. Como o congelador ou o sistema de refrigeração fica na parte superior da geladeira, o ar nessa região esfria, fica mais denso e desce. O ar da parte inferior da geladeira, mais quente, sobe, mas ao entrar em contato com o congelador esfria e o processo se repete, formando correntes de convecção dentro da geladeira.

As roupas ajudam a reter uma camada de ar junto ao corpo, dificultando a troca de calor com o ambiente e protegendo-nos do frio. É o caso também do isopor, que tem microscópicas bolhas de ar dentro dele, porque o ar parado é um bom isolante térmico.

No frio, os pássaros eriçam suas penas, o que ajuda a reter uma camada maior de ar próximo à pele, diminuindo a perda de calor para o ambiente por isso as penas e pelos são bons isolantes térmicos. Já reparou que ao sentir frio seus pelos se arrepiam?

Benjamin Franklin, aos 36 anos, utilizou-se do princípio da convecção para construir um projeto de chaminé para lareira capaz de retirar com muita eficiência os gases da combustão e promover o aquecimento do ambiente gastando pouca lenha. Os gases de combustão elevavam-se até a chapa de ferro do fogão, aquecendo-a, eram então forçados a um movimento descendente por efeito de tiragem contornavam a parede da chaminé e finalmente se introduziam nesta ascendendo por convecção, o que diminuía a chance de tosses e febres nos moradores destas casas, comuns na época devido ao acúmulo de fumaça dentro de casa.

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Atividade 17 - Entendendo a irradiação

1. OBJETIVO: Observar que o calor também se propaga sem um meio material. 2. MATERIAL:

-Bastidores de madeira; -Plástico para segurar a água formada; -Pedaços de tecidos de vária cores (um para cada bastidor), alguns muito claros outros muito escuros; -Gelo (5 cubos para cada bastidor); -Becker para coletar a água formada ao final do experimento; - um balde com:1 lâmpada incandescente de 200 Watts, bocal, fio, e tomada;

3. PROCEDIMENTO: forrar bem os bastidores, primeiro com o pano depois com o plástico; colocar os cubos de gelo e acender a lâmpada; deixar por 10 minutos; retirar a água formada com cuidado para que se possa medir a quantidade. OBS: não encoste os dedos na lâmpada.

4. DADOS OBTIDOS

Cor dos tecidos Quantidade de água formada (ml)

claro escuro

5. Questões norteadoras: 5.1. foi possível observar diferenças entre as quantidades de água extraídas dos bastidores de cores diferentes? 5.2. o que pode ter provocado estas diferenças? 5.3. Como a sua equipe explica o derretimento do gelo utilizando o conceito de calor? 5.4. Como sua equipe dividiu as tarefas?

Nome dos membros da equipe Atividade realizada

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Atividade 18 – Refletindo sobre a importância do calor no nosso planeta

Iniciamos esta atividade assistindo ao filme uma verdade inconveniente de Al Gore,

pois é feita uma discussão com a turma fazendo um levantamento das causas, conseqüências e os caminhos possíveis para que seja possível reverter este processo.

Na seqüência dividimos os alunos em grupos para que juntos assinalem os pontos que mais chamaram a sua atenção, depois de discutida as questões climáticas do nosso planeta, cada grupo deverá apresentar na forma de um cartaz uma proposta. DISCUTIR COM SEU GRUPO AS CAUSAS, CONSEQÜÊNCIAS DO NOSSO DESCUIDO COM O PLANETA E COMO PODEMOS REVERTER ESTE QUADRO. MONTAR SUA PROPOSTA ATRAVÉS DE UM CARTAZ.

AQUECIMENTO GLOBAL

CAUSAS CONSEQÜÊNCIAS PROPOSTAS

COMO SUA EQUIPE ORGANIZOU AS ATIVIDADES PARA A CONFECÇÃO DO CARTAZ ?

Nome dos membros da equipe Atividade realizada

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Atividade 19– Discutindo o conceito de calor e temperatura Como avaliar o “quanto” as coisas são quentes ou frias é uma questão importante tanto no

dia-a-dia, quanto nos processos de industrialização, pois permitem a repetição das técnicas realizadas inicialmente por artesões experientes e também facilitam a comunicação pela sua exatidão.

Nós sentimos calor e frio porque nosso corpo é um receptor para o calor tal como o olho é para a luz. Para esta captação temos sensores na pele chamados de corpúsculos de Ruffini que captam a sensação de calor, sendo que elas chegam ao nosso cérebro através das terminações nervosas. Então podemos definir nossa reação diante desta situação.

Analise o caso: Certo dia um estudante de 13 anos, apresentava dor abdominal, dor de cabeça, mal-estar,

diarréia e desidratação. Sua mãe começou a temer que fosse salmonelose, uma vez que seu filho havia saído no dia anterior com uns amigos, comendo carne bovina e maionese.

Ela havia lido que nos últimos cinco anos foram registrados 749 surtos de infecção por salmonela, e destes, 277 foram causados especificamente pelo consumo de ovos ou maionese caseira contaminados, ficou muito preocupada. Para ter certeza que era salmonelose só faltou seu filho apresentar febre e calafrios.

Pensou em medir a temperatura de seu filho, mas o termômetro da casa estava quebrado. Como ela faria para verificar se realmente o filho estaria com febre?

Antes de prosseguir responda as questões abaixo: Questões Respostas Afinal o que é febre? Vocês já estiveram com febre? Como podemos saber se um indivíduo está com febre ou não sem um termômetro por perto?

Como podemos saber se um indivíduo está com febre ou não sem um termômetro por perto?

Ter febre é bom ou ruim? Alguém sabe qual é a temperatura normal de uma pessoa?

E com quantos graus dizemos que alguém está com febre?

Vamos construir uma lista das possibilidades?

Ao longo da história muito foi feito para que a temperatura de um corpo fosse medida com precisão. Pois determinar se uma pessoa está ou não com febre sempre é um problema se não temos um termômetro.

É possível que tenha sido Cláudio Galeno (129-200 d.C.), que propõe que calor e frio sejam representados em graus numéricos usando como único parâmetro de medida a sensação térmica. Assim ele criou a idéia de temperatura (tempera ou mistura de graus de calor).

Galeno, um grego nascido em Pergamo, onde iniciou seus estudos em filosofia e medicina, era médico dos gladiadores, especializado em cirurgia e dietética, num período onde não existiam antibióticos e as guerras eram muitas e sangrentas. Ele necessitava determinar com certa precisão se seus pacientes tinham ou não febre então estabeleceu o ponto zero como sendo o que chamou de “calor neutro”, que correspondia a uma mistura de porções iguais de gelo e água fervente. Galeno tornou-se famoso por ser médico particular do imperador Marco Aurélio e por suas conferências sobre medicina e higiene, que eram tão concorridas que Galeno as apresentava em um teatro. É considerado o primeiro fisiologista da história.

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Atividade 20 - Quente ou Frio?

1. OBJETIVO: perceber a relatividade destes conceitos e as dificuldades encontradas por Cláudio Galeno para saber se seus pacientes estavam ou não com febre.

2. MATERIAL: 3 cubas; água em diferentes temperaturas; toalha de mão termômetros em escala celsius;

3. PROCEDIMENTO: 3.1. Identificar as cubas com números romanos (I,II,III); 3.2. Na cuba I, colocar água a aproximadamente 4º C; 3.3. Na cuba II, colocar água a mais ou menos 20º C (ambiente); 3.4. Na cuba III, colocar água a aproximadamente 37º C; 3.5. Colocar a mão esquerda na cuba I e a direita na cuba III por dois minutos; 3.6. Agora, retirar as duas mãos da água ao mesmo tempo e colocá-las na cuba II. Anote a sensação do experimentador. Cuba I Cuba II Cuba III Mão esquerda Do jeito que está:

fria Do jeito que está: quente

----------------------

Mão direita ----------------- Do jeito que está: fria

Do jeito que está: morna

Q= quente F = frio M = morna

4. Responda: O que você sentiu ao colocar as mãos na cuba II? A água na cuba II está quente ou fria? Explique esta sensação tátil: A mão é um bom indicador de temperatura? Crie com seu grupo uma lista dos motivos pelos quais as pessoas, ao longo do tempo, se dedicaram a construir termômetros. 5. Conclusão da Equipe (na conclusão levantem as dificuldades que tiveram para medir a temperatura somente utilizando as mãos).

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Atividade 21- Dilatação Térmica

Observe que à temperatura ambiente a esfera metálica passa livremente pelo anel. Levando a esfera metálica à chama de uma vela por alguns minutos, isso não é mais possível. O que aconteceu com a esfera quando ela ganhou calor? O calor provocou o aumento das dimensões do corpo. Esse fenômeno é chamado de dilatação térmica e acontece em sólidos, líquidos e gases. A maioria dos corpos se dilata quando aquecida.

Quem construiu este anel foi o físico e professor holandês Willem Jacob's Gravesande (Hertogenbosch, 1688-Leiden, 1742), da Universidade de Leiden, que por isso recebe o nome de anel de Gravesande, formado por uma esfera de latão que passa justo pelo interior de um anel do mesmo metal; ao aquecer a esfera, ela não passa pelo anel, o que lhe permitiu demonstrar a dilatação dos sólidos. Nos seres vivos a elevação de temperatura (febre) pode ser boa por acelerar o metabolismo mas ao se elevar muito, destroem as moléculas de proteínas que formam nossas células, por isso quando estamos doentes é necessário que se tenha uma noção precisa da temperatura, pois febres baixas indicam que nosso organismo acelerou o metabolismo para combater uma doença e febre alta demais pode levar a morte. Nos casos de febre é importante procurar assistência adequada e não tomar medicamentos sem o conhecimento médico. Por sermos capazes de regular nossa temperatura somos chamados homotérmicos, assim como os demais mamíferos e as aves, já os que dependem da temperatura ambiente para regular sua temperatura são chamados pecilotérmicos (répteis, peixes, anfíbios).

Você conhece a expressão lagartear?

DEMONSTRAÇÃO:

ANEL DE GRAVESANDE

1. passar a esfera pelo anel à temperatura ambiente;

2. aquecer a esfera; 3. tentar passá-la novamente.

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Atividade 22 – Todos os sólidos dilatam da mesma forma?

1. OBJETIVO: perceber que todos os materiais no estado líquido se dilatam devido ao aumento do calor, embora a intensidade desta dilação dependa do tipo de material. 2. MATERIAL: - folha de papel dupla face (uma só metálica e uma só papel); - tesoura, lápis, régua, borracha; - vela e fósforo. 3. PROCEDIMENTO: 3.1.recorte uma lâmina de papel dupla face com várias formas geométricas, sempre duas iguais; 3.2.aproxime a face de alumínio da chama de uma vela por alguns segundos, observe; 3.3.agora, aproxime a outra face e observe; 3.4. repita o experimento com outras formas, sempre aquecendo conforme os procedimentos 3.2 e 3.3. 4. DADOS OBTIDOS: Descreva o que aconteceu em cada caso. ................................................................ .............................................................. 5. QUESTÕES NORTEADORAS: 5.1. O que acontece com as figuras ao serem aquecidas? 5.2. O que acontece com as figuras após esfriarem? 5.3. O tipo de deformação sofrida devido ao calor depende da forma geométrica? 5.6. Existe relação entre o Anel de Gravesande e os termômetros? 5.7. No seu dia a dia existe exemplos de dilatação? Cite. 5.8. Explique como os sólidos se dilatam utilizando o conceito de calor.

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Atividade 23 – Todos os termômetros são iguais?

”Medir tudo que é mensurável” -Galileu Galilei-

Galileu Galilei (1564-1642), apresentou o primeiro projeto de termômetro, o

termoscópio (que vem do grego skopeo que significa “vejo”), que era um termômetro aberto criado em 1592 e formado por uma haste de vidro tendo um bulbo na extremidade superior. Quando a outra extremidade da haste era colocada no interior da água, o nível do líquido subia e descia de acordo com a temperatura. Para medir a temperatura de um paciente com febre o bulbo era colocado na boca do paciente e anotavam onde ficava o nível da água.

Neste aparelho, se o paciente estivesse com febre, o nível da água diminuiria. O termoscópio é considerado o precursor do termômetro por se basear no fenômeno da dilatação dos corpos com a temperatura. Alguns dos instrumentos de medida de temperatura atuais se baseiam na expansão de líquidos quando são aquecidos, mas não todos.

O Termoscópio de Galileu por ser aberto tinha

muita influência da pressão atmosférica e diferente do termômetro, não apresenta escala graduada.

No entanto, a primeira publicação com a descrição deste aparelho é reconhecida como sendo de Santório (1561-1636). Este livro está exposto no Museu da escola superior da saúde em Lisboa e as imagens podem ser vistas no site www.estes.ifl.pt/museu.

Existe muita controvérsia sobre este assunto. Se foi Galileu ou Santório quem criou o termoscópio não se sabe ao certo. Acredita-se que Santório colocou em prática as idéias de Galileu. Todavia, é oportuno que se considere o feito ao grupo de pesquisadores da Universidade de Veneza, onde ambos trabalhavam juntos no mesmo laboratório de física e eram colegas no curso de medicina.

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Atividade 24 - O termômetro de mercúrio

O primeiro termômetro com escala surgiu por volta de 1702 ou 1708 e sua invenção

é atribuída a Olé Romer 1644-1710), da Universidade de Copenhagem; foi o primeiro termômetro graduado, feito à base de álcool. Em 1708, Romer foi visitado por Gabriel Daniel Fahrenheit (1686-1736), um jovem físico e químico alemão, nascido na cidade alemã de Danzig.

Fahrenheit estudou e viajou pela Grã-Bretanha e pelos Países Baixos, morou e trabalhou em Amsterdã, onde começou como comerciante e se tornou fabricante de instrumentos científicos. Após conhecer o físico Willem Jacob’s Gravesande (1688-1742), se dedicou à física experimental, especialmente à fabricação de aparelhos meteorológicos, buscando sempre uma maior precisão, passando a maior parte da vida entre a Holanda e a Inglaterra. Dedicou-se ao aperfeiçoamento dos processos e técnicas de fabricação de instrumentos como termômetros, barômetros, higrômetros e aerômetros, especialmente com o objetivo de obter leituras mais precisas, sendo que em 1714 criou o termômetro de mercúrio. “...Tentei construir um termômetro, mas devido a minha falta de experiência, meus

esforços foram em vão e tive que repeti-ls muitas vezes(...) Veio-me então à lembrança a

correlação com o barômetro, no qual tinha observado que a coluna de mercúrio se altera

um pouco pela elevação de sua temperatura. Daí procurei construir um termômetro de

mercúrio que não seria muito difícil de construir e através do seu uso, eu poderia fazer o

experimento que desejava(...) quando o termômetro ficou pronto, o resultado

correspondeu ao esperado e com prazer observei a verdade do fato”

-Fahrenheit-

Mais tarde, em 1742, no mesmo ano que era inventado o aço fundido, o astrônomo

sueco e professor em Uppsala, Anders Celsius (1701-1744), criou uma escala que utilizava como pontos de referência a solidificação e a ebulição da água. E a dividiu em 100 partes, por isso foi chamada de escala centígrada.Em 1948, por convenção Internacional, decidiu-se mudar seu nome para escala Celsius que hoje é usada em quase todos os países, seja no cotidiano das pessoas como na realização de muitos trabalhos científicos, devido a sua simplicidade e precisão. No início esta escala apresentava 0º para a água fervente e 100º para o congelamento da água.A inversão se deve ao sueco Carl Von Linné ou Carolus Linnacus (1707-1778).

Em 1846, Wiliam Thompson (Lord Kelvin) (1824-1907), matemático e físico irlandês da Universidade de Glasgow, nascido em Belfast, County Antrim hoje na Irlanda no Norte, estudando as propriedades do calor e a descoberta de Jacques Charles sobre a variação de volume dos gases concluiu que a -273º C a energia cinética de suas moléculas se anulariam. Sugeriu, então, que essa temperatura deveria ser considerada a mais baixa possível e chamou-a de zero absoluto. A partir dela, propôs uma nova escala termométrica (que posteriormente recebeu seu nome:escala Kelvin), a qual permitiria maior simplicidade para a expressão matemática das relações entre grandezas termodinâmicas. Hoje, a escala Kelvin é considerada a escala padrão para o Sistema Internacional de Unidades (S.I.).

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Atualmente são utilizadas várias escalas de temperatura, entre elas Celsius, Fahrenheit, Kelvin. Outras escalas seriam Réaumur e Rankine.

Empregam-se vários tipos diferentes de instrumentos para medir a temperatura; embora o termômetro seja mais comum, não é o único.

Alguns dos outros instrumentos são: 1. o elemento bimetálico = baseado na expansão de dois metais diferentes muito

utilizadas em termostatos ambientais, nos quais o movimento de uma extremidade abre ou fecha um contato elétrico.

2. termômetro de resistência = usado na indústria para medir a temperatura de processos baseado na mudança da corrente elétrica de um sensor provocada pela mudança de temperatura.

3. termistores = resistores termicamente sensíveis, pois suas resistências variam fortemente de acordo com a temperatura.

4. termopares – é usado como um termômetro colocando uma das junções em contato com o corpo cuja temperatura se que medir. A diferença de potencial gerada pode ser medida por um multivoltímetro na outra junção dos fios, baseia-se em dois fios de materiais diferentes, que tem suas extremidades soldadas e as juntas estão em diferentes temperaturas, há geração de uma força eletromotriz (FEM) e indução de uma corrente elétrica.

5. pirômetros óticos = O pirômetro, termômetro infravermelho, é um dispositivo que mede temperatura sem contato com o corpo/meio do qual se pretende conhecer a temperatura. Geralmente é usado para medir temperaturas superiores a 600º C. É tipicamente usado para medir a temperatura de metais incandescentes em fundições.

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Atividade 25 – Se existem tantas escalas termométricas como se entender?

Como foram criadas ao longo do tempo várias escalas termométricas, muitas ainda utilizadas, foi necessário se estabelecer maneiras de fazer conversões de uma escala em outra. São chamadas de conversões termométricas, muito fáceis de se efetuar desde que se aplique as fórmulas corretamente. As principais estão a seguir:

Conversão de algumas escalas termométricas

Conversão de para Fórmula

Celsius Fahrenheit °F = °C × 1.8 + 32

Celsius Kelvin K = C° + 273.15

Celsius Rankine °Ra = °C × 1.8 + 32 + 459.67

Celsius Réaumur °R = °C × 0.8

kelvin Celsius °C = K - 273.15

kelvin Fahrenheit °F = K × 1.8 - 459.67

kelvin Rankine °Ra = K × 1.8

kelvin Réaumur °R = (K - 273.15) × 0.8

Fahrenheit Celsius °C = (°F - 32) / 1.8

Fahrenheit kelvin K = (°F + 459.67) / 1.8

Fahrenheit Rankine °Ra = °F + 459.67

Fahrenheit Réaumur °R = (°F - 32) / 2.25

Rankine Celsius °C = (°Ra - 32 - 459.67) / 1.8

Rankine Fahrenheit °F = °Ra - 459.67

Rankine kelvin K = °Ra / 1.8

Rankine Réaumur °R = (°Ra - 32 - 459.67) / 2.25

Reaumur Celsius °C = °R × 1.25

Réaumur Fahrenheit °F = °R × 2.25 + 32

Réaumur Kelvin K = °R × 1.25 + 273.15

Réaumur Rankine °Ra = °R × 2.25 + 32 + 459.67

Para aplicações diárias, é sempre conveniente utilizar a escala Celsius, na qual 0º corresponde à temperatura onde a água congela e 100º corresponde ao ponto de ebulição da água ao nível do mar. Nesta escala, a diferença de temperatura de 1 grau é a mesma que 1 K de diferença de temperatura. A escala Celsius é essencialmente a mesma que a escala kelvin, porém com um deslocamento da temperatura de congelamento da água (273,16 K). Assim, a seguinte equação pode ser utilizada para converter Celsius em kelvin.

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K = °C + 273.15

Nos Estados Unidos a escala Fahrenheit geralmente é utilizada. Nesta escala, o ponto de congelamento da água corresponde a 32ºF e o ponto de ebulição a 212ºF. A seguinte fórmula pode ser utilizada para converter Fahrenheit para Celsius: °C = 5/9 · (°F - 32)

Tarefa:Vamos fazer algumas conversões termométricas?

Celsius Fahrenheit 1º C ........º F 23º C ........º F

45º C ........º Ra 98º C ........º R - 44º C ........K - 20º C ........º F ......º C 200º F .....º C 5º F 20º Ra ........o C

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Unidade IV – Aprofundando o conhecimento Iniciaremos o aprofundamento pela apresentação do filme: Uma Verdade

Inconveniente de Al gore que trata de várias questões sobre o aquecimento global e políticas públicas de energia.

Na seqüência os alunos buscaram através de pesquisas e discussões atitudes visando um mundo melhor que expressaram ao final com a elaboração de textos estabelecendo relações entre os fatores socio-ambientais e as políticas energéticas adotadas no nosso país, reconhecendo a importância do conhecimento científico como um dos fatores para a determinação das políticas públicas.

Neste processo será possibilitado, aos alunos, ampliar seus conhecimentos a partir de outros e múltiplos olhares que ultrapassem uma perspectiva uni-direcionada da ciência. Esta etapa está dividida em 6 atividades que estão apresentadas a seguir: Atividade 26 – Refletindo sobre o aquecimento global. Atividade 27 – Visualizando o aquecimento global. Atividade 28 - O Brasil produz energia? Atividade 29– Pensando num mundo melhor. Atividade 30 – Debate sobre sustentabilidade. Atividade 31 – Expressando meus pensamentos

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Atividade 26 – Refletindo sobre o aquecimento global

“O que está em jogo é a nossa capacidade de viver neste planeta”. (Al Gore) 1. Após assistir ao filme fazer uma lista das causas e conseqüências do aquecimento global

Aquecimento Global Causas Conseqüências

2.No filme são citados três fatores que provocam o colapso do planeta. Comente sobre cada um deles: Fatores que provocam o colapso do planeta Comentário Aumento da população

Revolução científica e tecnológica

Nossa maneira de pensar

4. Responda as questões abaixo: Temos que escolher entre economia e meio ambiente?............................................................ ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Podemos crescer economicamente sem destruir o planeta?...................................................... ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Cite algumas atitudes que podemos ter para evitar o aumento do aquecimento ou reduzir estes números. ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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Atividade 27 - Visualizando o aquecimento global

Elaborar um cartaz com o assunto que mais chamou atenção em cada um dos itens abaixo: -Provas de que o aquecimento global existe. - Fatores que provocam o colapso do planeta. - caminhos possíveis para enfrentar o aquecimento global.

AQUECIMENTO GLOBAL

CAUSAS CONSEQÜÊNCIAS SAÍDAS

Colocar comentários, gravuras, desenhos, etc. De forma que cada um dos grupos expressem o que entenderam do filme.

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Atividade 28 - O Brasil produz energia?

Considerando que a energia não pode ser criada nem destruída é sempre conservada, transformando-se de potencial em cinética e vice-versa. E energia como a capacidade que um corpo tem de realizar trabalho. 1. Vamos pesquisar quais são as formas de obtenção de energia utilizadas no nosso país e onde elas estão localizadas. Complete a tabela: Tipo de energia Locais de produção Quantidade produzida 2. Construa um gráfico para representar as quantidades produzidas em porcentagens, indicando quais os tipos de energia mais produzidas no Brasil. 3.Na seqüência vamos construir um mapa do Brasil indicando a localização destes pontos produtores de energia e fazer uma legenda mostrando os pontos de produção de energia renováveis e não renováveis.

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Atividade 29 - Pensando um mundo melhor

Construir uma maquete, demonstrando atitudes que podemos adotar para construirmos uma sociedade sustentável.

Esta maquete pode representar uma cidade, uma empresa, uma casa ou apartamento, onde apareçam situações ou o sistema completo, como uma cidade, bairro ou a nossa escola de forma que seja um local sustentável.

Neste espaço sua equipe deverá fazer uma representação/esquema da maquete que irão3 construir. Lista do material necessário para a construção da maquete.

Material Aluno responsável 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

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Atividade 30 - Debate sobre sustentabilidade Parte 1 = Vamos colocar as idéias que temos sobre a produção de energia, para que a nossa comunidade se torne sustentável. ATITUDES QUE TORNEM NOSSA ESCOLA SUSTENTÁVEL 1 2 3 4 5 6 7 Parte 2 = Vamos analisar as idéias trazidas e classificá-las. Idéias vantagens desvantagens Prazo de instalação 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

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Atividade 31 - Expressando meus pensamentos...

Nós só podemos ser compreendidos pelos outros quando conseguimos externar o que pensamos. Assim considere os fatores sócio-ambientais e suas relações com as políticas de energia utilizadas na nossa cidade, comparando-as com as condições que estudamos para construirmos uma sociedade sustentável para que as gerações futuras encontrem um mundo melhor e produza um texto, música, poesia, desenho ou faça outra proposta de manifestação que expresse sua opinião sobre o assunto, que expresse o que você pensa sobre uma ou mais das questões abaixo ou outra que você mesmo tenha sobre o tema: 1. Os índices de crescimento econômico são referência para sabermos as condições de vida da população? 2. Buscando uma sociedade sustentável. 3. Devemos impor também limites ao desenvolvimento? 4. Como se a Terra dissesse: “se continuares com esse jeito de consumir, tu, ser humano, e eu, Terra, vamos acabar”. 5. Até quando a Terra agüenta este tipo de desenvolvimento? 6. É necessário mudar a maneira como vivemos para termos um mundo melhor? 7. Podemos fazer escolhas sobre a forma que consumimos? 8. Nós somos capazes de evitar a destruição do nosso planeta devido ao aquecimento global? 9.Cada um de nós é a causa do aquecimento global e cada um pode fazer escolhas para diminuir isto: compras que fazemos, a eletricidade que usamos, carros que dirigimos, o que fazemos com nosso lixo... 10. outras, qual ......................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Forma de expressão:.................................................................................. Título:........................................................................................................ Questão(ões) a ser(em) respondida(s). ...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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Unidade V – Ampliando as perspectivas

Nesta unidade os alunos demonstram a sua aprendizagem, fazendo conexões entre os saberes do seu universo cultural e o conhecimento científico adquirido nos estágios anteriores do ciclo de aprendizagem, demonstrando serem capazes de “cruzar fronteiras”, isto é, demonstram reconhecer seus saberes, o conhecimento adquirido na família e comunidade, bem como compreender o conhecimento científico, os valores das ciências, seus métodos e contradições para que possam estar mais informados e tomar decisões que afetem o seu dia-a-dia, percebendo que é possível utilizar os diferentes tipos de conhecimento em distintas situações.

Esta unidade apresenta uma única tarefa que é uma proposta viável para tornar nossa escola sustentável.

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Atividade 32 - Você é o representante da nossa comunidade!

Você foi escolhido para ser o representante de nossa comunidade para buscar um apoio político e com ele implementar um plano de sustentabilidade dentro da escola.

Escolha um político (vereador, deputado, prefeito, senador, presidente...) e escreva uma carta para ele relatando suas preocupações com o efeito estufa, nossas dificuldades de saúde decorrentes da poluição e dê uma sugestão viável para que nossa comunidade possa diminuí-la ou reverter este processo de destruição. Caro.................................................................................. Título:........................................................................................................ ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................

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Referências

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Ensino Médio a partir de Concepções Prévias dos Estudantes e da História da

Ciência- tese de mestrado, 2003 Universidade estadual de Campinas-UNICAMP, disponível em www.bibliotecas.ufu.br/bibvirtual/teseslivros/teses.asp. acesso em 14/09/2007. FISHER, len. A ciência no cotidiano: como aproveitar a ciência nas atividades do dia-a-dia/ tradução, Helena Londres, ed. Jorge Zahar , Rio de Janeiro, 2004 GIOPPO, Christiane; Silva, Ricardo Vieira da; Barra, Vilma. A avaliação em ciências naturais no ensino fundamental. Curitiba; Ed. UFPR, c2006. OLIVEIRA, Daisy Lara de. Ciências nas salas de aula. Porto Alegre: Mediação, 1997. SANTOS, Flavia Maria Teixeira. Pesquisa em ensino de ciências no Brasil e suas metodologias/. – Ijuí: Ed. Unijuí, 2006 – (coleção educação em ciências) www.nutricaoempauta.com.br acesso em 25/11/2007 www.4.prossiga.br acesso em 25/11/2007 www.ciências.esw.uol.com.br acesso em 25/11/2007 www.br.geocities.com/saladefísica10 acesso em 25/11/2007 http://pt.wikipedia.org.wiki/Jean-Baptiste-Joseph-Fourier 12/02/2008 WWW.IF.UFRGS.B/public/ensino/vol4/n1v4_nl_a3.htm 15/9/2007 www.wikipedia.com.br , acesso em 15/9/2007 www.estes.ifl.pt/museu acesso em 21/11/07 http://www.faac.unesp.br/pesquisa/nos/bom_apetite/tabelas/cal_ali.htm http://www.sosobesidade.com/calorias-atividade.html#segmento1 http://www.faac.unesp.br/pesquisa/nos/bom_apetite/tabelas/cal_ali.htm www.journeywithjesus.net/Essays/agni.gi . imagem de Agni, deus indu acesso em 05.12.2008 http://images.elfwood.com/art/l/a/lachristensen/hestia_greekgoddess.gif imagem de Hestia acesso em 05.12.2008 www4.prossiga.br/.../fisicanaescola/Image300.gif imagem do termômetro de Galileu. Acesso em 05.12.2008