Esta proposta de atividade de Ciências da Natureza é destinada aos estudantes do 7º ano dos anos finais do Ensino Fundamental
CONDUTORES E ISOLANTES TÉRMICOS
O calor é uma forma de energia que se propaga de um corpo de maior temperatura ao que apresenta menor temperatura. Sua propagação se dá de três maneiras: condução, convecção e radiação. A condução ocorre quando o calor é transferido de partícula a partícula, de um material para outro, sem que haja deslocamento significativo de matéria. Este processo é especialmente importante quando estudamos os condutores e isolantes térmicos.
Condutores térmicos são materiais que facilitam a transferência de calor. Metais, como os de cobre e de alumínio, são materiais bastante utilizados em situações onde é desejável a rápida dissipação de calor, como em utensílios de cozinha, radiadores de carros e dissipadores de calor em aparelhos eletrônicos. Em uma panela, por exemplo, o alumínio transfere rapidamente o calor do fogão para os alimentos, permitindo que estes cozinhem uniformemente. Dessa maneira, usando utensílios de metal, é importante ter atenção para evitar acidentes.
Por outro lado, isolantes térmicos são materiais que dificultam a passagem de calor. Exemplos incluem a lã, o poliestireno e a fibra de vidro, que encontramos em casacos, embalagens térmicas e isolamentos de casas, nessa ordem. Tais materiais mantêm ambientes aquecidos ou refrigerados, por minimizar as trocas de calor com o ambiente externo.
A seleção de materiais com base em suas propriedades térmicas é crucial em diversas situações do cotidiano. Uma delas é a garrafa térmica, que combina vácuo (que é também isolante térmico, por eliminar a condução e convecção do calor) e materiais refletivos. Isso reduz a radiação térmica, mantendo líquidos quentes ou frios por longos períodos.
Outro exemplo é o coletor solar. Ele é utilizado para converter a energia solar em calor. Este dispositivo emprega metais como condutores térmicos para captar e transferir calor eficientemente a um fluido transportador. Ele, por sua vez, pode ser usado para aquecimento de água ou geração de energia.
No contexto de construções sustentáveis, a escolha de materiais isolantes é decisiva para reduzir o consumo de energia. Uma boa isolação térmica mantém o ambiente interno confortável e sem a requisição de sistemas de aquecimento ou ar-condicionado. Isso contribui significativamente na economia de energia elétrica.
A compreensão dessas propriedades não só fundamenta o uso de tecnologias existentes, como também inspira a inovação. Um exemplo recente de aplicação dessa compreensão é o desenvolvimento de tintas isolantes, capazes de refletir a radiação solar e reduzir significativamente a necessidade de climatização em edifícios.
Esses princípios de transferência de calor não apenas explicam o funcionamento de muitos dispositivos e sistemas, mas também nos desafiam a pensar sobre como os materiais ao nosso redor são escolhidos ou podem ser melhor utilizados para solucionar problemas práticos do dia a dia.
QUESTÃO 1
Jordana possui uma garrafa térmica composta por tampa e base isolantes, paredes espelhadas e, entre elas, vácuo.
A) Além da tampa e base isolantes, qual outro item da garrafa pode ser considerado isolante térmico?
B) Explique de forma simplificada sobre o funcionamento da garrafa térmica, relacionando-o aos itens isolantes e condutores térmicos.
Observe atentamente a imagem a seguir, para responder às questões 2 e 3.
QUESTÃO 2
Cristiane preparava seu jantar quando o telefone tocou. Como era uma ligação importante, desligou o fogo e deixou a colher descansando junto à panela. Ao retornar, quase queimou a mão. Nesse sentido, é correto afirmar que
(A) Cristiane usava a colher número 1.
(B) foi utilizada a colher de número 2.
(C) a temperatura da panela aumentou.
(D) foi utilizada uma colher isolante.
QUESTÃO 3
Considerando o objetivo de utilização de cada uma das colheres da imagem 2, podemos substituir a colher
(A) número 1 por uma colher de pau.
(B) número 1 por outra feita de acrílico.
(C) 2 por uma colher feita de cobre.
(D) de número 2 por outra, de teflon.
QUESTÃO 4
Um grupo de escoteiros pretende criar uma cabana, a partir de materiais reaproveitados, para uma exposição com o tema “escotismo no frio do inverno”. Assim, eles precisam escolher materiais que mantenham o interior da cabana confortavelmente aquecido sem uso excessivo de energia. Considerando a necessidade de um bom isolamento térmico, qual material poderia ser adotado para essa cabana? Explique a sua resposta.
| Autoria | Mariana Araguaia |
| Formação | Ciências Biológicas |
| Componente curricular | Ciências da Natureza |
| Habilidade | (EF07CI03) Utilizar o conhecimento das formas de propagação do calor para justificar o uso de determinados materiais (condutores e isolantes) na vida cotidiana, explicar o princípio de funcionamento de alguns equipamentos (garrafa térmica, coletor solar etc.) e/ou construir soluções tecnológicas a partir desse conhecimento. |
| Referências | CARNEVALLE, M. R. Araribá mais Ciências: 7º ano: ensino fundamental: anos finais. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2018. 272 p. GOIÁS. Documento Curricular para Goiás – Ampliado. Volume III Ensino Fundamental Anos Finais. Disponível em <https://sme.goiania.go.gov.br/site/index.php/institucional/documentos-oficiais-2/category/27-documentos-gerais>. Acesso em 02/02/2024. ______. Documento Curricular para Goiás – Ampliado – Cortes Temporais. CONSED; UNDIME, 2019. p. 143. Disponível em <sme.goiania.go.gov.br/site/index.php/institucional/documentos-oficiais-2>. Acesso em 02/02/2024. HIRANAKA. R. A. B.; HORTENCIO, T. M. A. Inspire Ciências: 7º ano: ensino fundamental: anos finais. 1. ed. São Paulo: FTD, 2018. 256 p. |