Anna Oliveira
Confira a atividade sobre Materiais Condutores e Isolantes Térmicos, elaborada para o 7º ano do Ensino Fundamental, com gabarito e alinhada à BNCC. Pronta para usar, com tudo para sala de aula.
Nesta atividade, os alunos irão compreender a diferença entre temperatura, calor e sensação térmica, analisando situações do cotidiano em que materiais conduzem ou dificultam a passagem de calor. As questões trabalham condução, convecção, radiação, equilíbrio térmico, escolha de materiais em objetos do dia a dia e soluções tecnológicas, como garrafa térmica, coletor solar e embalagens térmicas.
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Questões
- Em uma cozinha, três colheres ficaram sobre a mesma mesa durante a noite: uma de metal, uma de madeira e uma de plástico. Pela manhã, uma aluna tocou nas três e disse: “A colher de metal está mais fria que as outras”.
A melhor explicação científica para essa sensação é:
a) A colher de metal realmente ficou com temperatura menor que as outras.
b) A colher de metal conduz calor mais rapidamente, retirando calor da mão da aluna com maior velocidade.
c) A madeira esquenta sozinha durante a noite, por isso parece menos fria.
d) O plástico impede totalmente qualquer troca de calor com a mão.
- Um estudante quer levar chá quente para a escola usando uma garrafa comum. Ele pensa em envolver a garrafa com diferentes materiais: papel-alumínio, tecido, jornal amassado e uma camada de plástico bolha.
a) Qual desses materiais ajudaria a reduzir a perda de calor por condução? Explique.
b) Por que o jornal amassado e o plástico bolha podem funcionar melhor do que uma folha lisa de papel?
c) O papel-alumínio ajudaria mais contra qual forma de propagação do calor: condução, convecção ou radiação? Justifique.
- Em um mesmo quarto, o piso de cerâmica e o tapete ficam expostos à mesma temperatura ambiente. Mesmo assim, ao pisar descalço, o piso parece mais frio.
Explique por que isso acontece usando as ideias de temperatura, calor e sensação térmica.
- Uma empresa vai fabricar uma panela para uso doméstico. Ela precisa escolher materiais para três partes: fundo da panela, cabo e tampa.
Assinale a alternativa mais adequada:
a) Fundo de madeira, cabo de metal e tampa de isopor.
b) Fundo de metal, cabo de madeira ou silicone e tampa com pegador isolante.
c) Fundo de plástico, cabo de vidro e tampa de tecido.
d) Fundo de borracha, cabo de alumínio e tampa de papel.
Explique sua escolha.
- Leia o texto abaixo:
| A garrafa térmica foi criada para conservar a temperatura dos líquidos por mais tempo, mantendo bebidas quentes ou frias. Para isso, ela possui paredes duplas, com um espaço entre elas onde há pouco ar ou quase nenhum ar, chamado de vácuo. Esse espaço dificulta a passagem de calor por condução e convecção. Além disso, muitas garrafas térmicas têm uma superfície interna refletora, que ajuda a diminuir a troca de calor por radiação. A tampa bem vedada também é importante, pois impede a entrada e a saída de ar, reduzindo a perda ou o ganho de calor. Assim, a garrafa térmica não produz calor nem frio: ela apenas dificulta as trocas de calor com o ambiente. |
Uma garrafa térmica não “cria calor”. Ela apenas dificulta as trocas de calor entre o líquido e o ambiente.
a) Por que a tampa bem fechada ajuda a manter a temperatura do líquido?
b) Qual é a função do espaço com pouco ar ou vácuo entre as paredes da garrafa?
c) Por que algumas garrafas térmicas possuem superfície interna espelhada?
d) Se a garrafa térmica fosse feita apenas de metal fino, sem isolamento, ela funcionaria bem? Explique.
- Um grupo de alunos fez o seguinte experimento: colocou pequenas porções de manteiga na ponta de três colheres: uma de metal, uma de madeira e uma de plástico. Depois, colocou a outra ponta de cada colher em contato com água quente.
a) Em qual colher a manteiga deve derreter primeiro?
b) Que propriedade do material explica esse resultado?
c) Como esse experimento poderia ser melhorado para ficar mais justo e confiável? Cite dois cuidados.
- Uma família comprou sorvete no mercado e demorou 25 minutos para chegar em casa. O sorvete foi colocado dentro de uma sacola comum, junto com alimentos quentes recém-comprados na padaria.
Ao chegar em casa, o sorvete estava quase derretido. Sobre essa situação, responda:
a) O que favoreceu a transferência de calor para o sorvete?
b) Que tipo de embalagem poderia reduzir esse problema?
c) Explique por que colocar alimentos quentes e frios na mesma sacola não é uma boa escolha.
- Leia o texto abaixo:
| Em muitos bairros, algumas casas ficam muito quentes durante os dias de Sol forte. Isso acontece principalmente em moradias com telhado de zinco, pouca ventilação e poucas áreas de sombra ao redor. O metal do telhado absorve calor rapidamente e pode transferir parte desse calor para o interior da casa, aumentando a sensação de abafamento. Quando há poucas janelas ou pouca circulação de ar, o calor fica acumulado nos cômodos. Além disso, a ausência de árvores ou coberturas externas faz com que paredes e telhados recebam radiação solar direta por muitas horas. Por isso, pensar nos materiais usados na construção e em formas de reduzir a entrada de calor é importante para melhorar o conforto térmico das casas. |
Em um bairro, muitas casas ficam extremamente quentes durante a tarde. Uma turma sugeriu quatro soluções:
I. Pintar o telhado de cor clara.
II. Colocar manta térmica abaixo do telhado.
III. Plantar árvores próximas às casas.
IV. Trocar todos os móveis por móveis de metal.
a) Quais propostas podem ajudar a diminuir o calor dentro das casas?
b) Escolha duas propostas e explique cientificamente por que elas funcionam.
c) Qual proposta não ajudaria e poderia até piorar a sensação térmica? Explique.
- Um coletor solar simples pode ser usado para aquecer água. Em um modelo caseiro, a água passa por canos escuros expostos ao Sol, dentro de uma caixa com tampa de vidro e material isolante na parte de baixo.
Relacione cada parte à sua função:
- Canos escuros
- Tampa de vidro
- Material isolante na base
- Água em circulação
( ) Reduz a perda de calor para a parte inferior da caixa.
( ) Absorvem melhor a energia da radiação solar.
( ) Recebe calor e o transporta para o reservatório.
( ) Ajuda a manter o calor no interior da caixa e permite a entrada de luz.
- Você foi convidado a criar uma “marmita térmica escolar” de baixo custo para manter o alimento quente por mais tempo. O projeto precisa usar materiais simples, seguros e reutilizáveis.
a) Escolha pelo menos três materiais que poderiam ser usados no projeto.
b) Explique a função de cada material escolhido.
c) Que erro de construção poderia fazer a marmita perder calor rapidamente?
d) Sua solução serviria também para manter um alimento frio por mais tempo? Explique.
Habilidades trabalhadas
| Código | Descrição |
|---|---|
| EF07CI02 | Diferenciar temperatura, calor e sensação térmica nas diferentes situações de equilíbrio termodinâmico cotidianas. |
| EF07CI03 | Utilizar o conhecimento das formas de propagação do calor para justificar a utilização 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. |
Gabarito da atividade de Condutores e Isolantes Térmicos
Atividade 1: Alternativa b. A colher de metal conduz calor com mais facilidade, retirando calor da mão rapidamente. Por isso, a sensação é de frio, mesmo que as colheres estejam na mesma temperatura ambiente.
Atividade 2:
a) Tecido, jornal amassado e plástico bolha podem ajudar, pois dificultam a condução de calor.
b) Porque o ar preso entre as camadas funciona como isolante térmico, reduzindo a troca de calor.
c) O papel-alumínio ajuda principalmente contra a radiação, pois reflete parte da energia térmica.
Atividade 3: O piso de cerâmica e o tapete podem estar na mesma temperatura, mas a cerâmica conduz calor melhor. Ao tocar o pé, ela retira calor do corpo mais rapidamente, causando sensação de frio. O tapete é isolante e retira calor mais lentamente.
Atividade 4: Alternativa b. O fundo de metal conduz bem o calor da chama para o alimento. O cabo de madeira ou silicone reduz a condução de calor para a mão. A tampa pode ser de material resistente, mas precisa ter pegador isolante para evitar queimaduras.
Atividade 5:
a) A tampa reduz a troca de calor por convecção, impedindo a saída de ar quente e a entrada de ar frio.
b) O vácuo ou a pouca presença de ar reduzem a condução e a convecção.
c) A superfície espelhada reflete a radiação térmica.
d) Não. O metal fino conduziria calor rapidamente, fazendo a bebida perder ou ganhar calor com facilidade.
Atividade 6:
a) Na colher de metal.
b) A alta condutividade térmica do metal.
c) Usar colheres de tamanhos parecidos, colocar a mesma quantidade de manteiga em cada colher, manter a mesma temperatura da água, iniciar o teste ao mesmo tempo e medir o tempo de derretimento.
Atividade 7:
a) A sacola comum não isolou bem o sorvete, e os alimentos quentes transferiram calor para ele.
b) Uma bolsa térmica, caixa de isopor ou embalagem com camadas isolantes.
c) Porque ocorre transferência de calor dos alimentos quentes para os frios, aproximando as temperaturas e acelerando o derretimento do sorvete.
Atividade 8:
a) I, II e III.
b) Pintar o telhado de cor clara ajuda a refletir mais radiação solar. A manta térmica dificulta a passagem de calor para o interior da casa. As árvores fazem sombra e reduzem o aquecimento direto das paredes e telhados.
c) A proposta IV. Móveis de metal podem conduzir calor rapidamente e aumentar o desconforto ao toque, além de não resolver o aquecimento da casa.
Atividade 9:
3 - Reduz a perda de calor para a parte inferior da caixa.
1 - Absorvem melhor a energia da radiação solar.
4 - Recebe calor e o transporta para o reservatório.
2 - Ajuda a manter o calor no interior da caixa e permite a entrada de luz.
Atividade 10: Resposta pessoal, mas deve apresentar coerência científica. O aluno pode citar pote com tampa bem vedada, tecido grosso, bolsa térmica, isopor, papel-alumínio, plástico bolha ou manta térmica. Deve explicar que materiais isolantes reduzem trocas de calor e que frestas, tampa mal fechada ou contato direto com superfícies frias favorecem a perda de calor. A solução também pode manter alimentos frios, pois o isolamento dificulta tanto a entrada quanto a saída de calor.
