COMO PODEMOS EXPLICAR A VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DA ÁGUA QUANDO

COLOCADA EM COPOS DE CONSTITUIÇÃO DIFERENTES?

Kayo Luis Fonseca Melo1

Tharcio Gonzaga de Oliveira2

Andrela Garibaldi Loureiro Parente3

Situação problema:

O título dessa investigação surgiu do seguinte questionamento: Por que o café com leite esfria

mais rápido em um copo de vidro do que em um copo de alumínio? Geralmente, não gostamos de

tomar café ou café com leite em um copo de alumínio, pois fica mais quente. Resolvemos investigar

utilizado a água ao invés do café e fazer observações em copo constituídos de diferentes materiais.

Partimos da idéia de que o copo de alumínio conserva mais calor do que um copo de vidro.

Metodologia:

Para desenvolver esse trabalho desenvolvemos os seguintes estudos:

Pesquisa bibliográfica para responder as seguintes questões:

1) Qual a diferença entre sensação térmica e temperatura?

2) O que acontece quando aquecemos um líquido?

3) O que acontece quando deixamos de aquecer um líquido? dentre outros.

Pesquisa experimental para testar a variação da temperatura da água em diferentes tipos de copo.

Materiais usados: Copos (de vidro, de plástico, de alumínio, de porcelana), termômetros, água

quente, lamparina, cronômetro-relógio.

Procedimento:

1) Aquecemos uma certa quantidade de água até ferver, nesse momento medimos a

temperatura.

2) A água fervida foi transferida para o copo. O copo estava debaixo de um suporte que estava

preso o termômetro.

1 Aluno da 1a série do ensino médio da Escola Estadual de Ensino Médio Governador Alexandre Zacharias de Assunpção. Belém - Pará 2 Aluno da 1a série do ensino médio da Escola Estadual de Ensino Médio Governador Alexandre Zacharias de Assunpção. Belém – Pará.3 Professora da Secretaria Executiva de Educação do Estado do Pará.

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3) Anotamos a temperatura inicial Observamos a variação da temperatura durante vinte

minutos. Dentro desse tempo registramos a temperatura de 5 em 5 minutos.

4) Esse procedimento foi feito para cada um dos copos utilizados.

5) Dados da experiência:

O volume de água aquecida foi de 100 mL.

A água foi aquecida até a fervura. Nesse momento a temperatura registrada era de

aproximadamente 100 0C.

A temperatura ambiente estava em torno de 30 0C.

Sistemas em estudo

Figura 1: Copos utilizados no experimento.

Resultados e discussões.

O desenvolvimento dos procedimentos permitiu que fizéssemos o seguinte registro:

Tabela 1: Primeira

observação do

comportamento da

temperatura.

COPO

(material)

T (0C)

t = 0

T (0C)

t = 5 min

T (0C)

t = 10 min

T (0C)

t = 15 min

T (0C)

t = 20 min

ALUMÍNIO 80 63 53 50 45

PORCELANA 76 59 51 45 41

VIDRO 83 67 58 52 48

PLÁSTICO 78 62 51 46 42

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Tabela 2: Segunda

observação do

comportamento da

temperatura.

Como podemos explicar a variação da temperatura da água quando colocada em copos de

constituição diferentes?

Partindo da observação de nossos registros verificamos que a

temperatura no copo de vidro permanece maior em relação ao copo de

alumínio. Isso pode ser visto tanto na Tabela 1 quanto na Tabela 2.

Quando aquecemos a água a agitação térmica das moléculas que

constituem a água aumenta, o que pode ser visto pelo aumento de

temperatura. Ao deixarmos de aquecer um líquido sua temperatura

diminui gradativamente, pois o líquido troca calor com o ambiente. No

caso dos copos utilizados no experimento a troca de calor acontece com

o ar e com o material que constitui o copo. Se a temperatura registrada

no copo de alumínio é menor do que no copo de vidro podemos dizer

que a troca de calor no copo de alumínio é maior. Assim, podemos

dizer (e isso pode ser percebido pela sensação térmica) que ficará mais

quente o copo de alumínio.

Nesse sentido, vale ressaltar a diferença entre sensação térmica e temperatura. A sensação

térmica (TOLEDO, 1982) é a impressão térmica que temos ao tatear um objeto. Segundo ele, é a

primeira noção de temperatura. Tal critério é impreciso. Já a temperatura é a medida que dá idéia do

grau de agitação das partículas (átomos ou moléculas) que constituem o corpo, isto é, quanto maior o

estado de agitação daquelas partículas tanto maior será sua temperatura.

Dissemos que o líquido quente troca calor com o ambiente e que essa troca é maior no copo de

alumínio do que no copo de vidro, pois os valores de temperatura da água dentro do copo de alumínio é

menor do que no copo de vidro. Tal fato pode ser compreendido pela capacidade térmica do material

COPO

(material)

T (0C)

t = 0

T (0C)

t = 5 min

T (0C)

t = 10 min

T (0C)

t = 15 min

T (0C)

t = 20 min

ALUMÍNIO 81 58 46 40 36

PORCELANA 73 58 50 44 40

VIDRO 81 64 55 49 45

PLÁSTICO 74 61 51 45 41

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que constitui o copo. O valor encontrado é 0,65 kcal/h *m* ºC para o vidro e de 175 kcal/h *m* ºC

para o alumínio.

Com as observações, medições e pesquisa compreendemos porque não gostamos de tomar café

com leite em um copo de alumínio. Tendo um valor de condutibilidade térmica maior, o copo de

alumínio troca mais calor com o líquido. Já o copo de vidro, por ter o coeficiente de condutibilidade

menor que o alumínio troca menos calor e é por isso que não esquenta tanto quanto o copo de alumínio.

Entretanto, isso não quer dizer que o líquido (no caso a água) que se encontra dentro do recipiente

possua a temperatura maior. Tal consideração e interpretação contradizem nossa hipótese inicial.

Podemos ainda fazer algumas previsões. Podemos prever que o coeficiente de condutibilidade é

maior no copo de porcelana do que no copo de plástico, pois a temperatura, no momento inicial, no

copo de porcelana é menor em relação ao copo de plástico. Isso nos faz considerar que a troca de calor

no copo de porcelana é maior.

Referências:

http://pt.wikipedia.org/wiki/capacidadetérmica.

TOLEDO, R. I. N. Os fundamentos da física. 3ed. São Paulo: Moderna, 1982. (Volume 2)

PARANÁ, D. N. S. Física. 5ed. São Paulo: Ática, 1998. (Volume 2).

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