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O APLICATIVO DE CELULAR FÍSICA PARA O ESTUDO DA
TERMODINÂMICA
Elaboramos um software com o propósito de estimular o aluno no aprendizado
de conceitos relacionados à termologia e aos fenômenos do cotidiano. Esse software foi
nomeado apenas pela palavra Física. O aplicativo foi criado utilizando o sistema
operacional “android”, pois poderá ser usado em aparelhos celulares tipo “smartphones”
e tablet (considerando que unanimemente os estudantes da escola onde aplicamos a
intervenção possuíam esta tecnologia).
A seguir, descreveremos mais detalhadamente sobre a primeira unidade do
aplicativo, mostrando seu conteúdo teórico através de fotos ilustrativas e as questões
que foram aplicadas aos alunos na intervenção em sala de aula utilizando o Método de
Instrução pelos Colegas (IpC).
Introdução ao estudo da termologia
A logomarca do aplicativo é reconhecida através da ilustração do modelo do
átomo, segundo Rutherford (sistema planetário) e o sumário mostra os tópicos de
estudo.
Figura 1. Identificação e sumário respectivamente.
5.8.1.1 Conceitos importantes
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Inicialmente, o aplicativo denominado FÍSICA, conceitua o termo termologia,
conceitua a grandeza física temperatura, mostra figuras ilustrativas dos termos esfriou e
verão, bem como apresenta dois tipos termômetros.
Figura. Conceito de termologia, temperatura e termômetro.
Medidas da temperatura, pressão do vapor de água e esfigmomanômetro
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Figura. Pressão gasosa e pressão arterial.
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Exercício número 1 (um) com a questão proposta e ela assinalada corretamente.
O exercício abaixo tem por objetivo verificar se o aluno entende o significado de
calor. No exercício constam as opções SIM e NÃO; ao escolher a opção, logo abaixo
existe um retângulo de cor azul onde ele deve responder. Caso o aluno marque SIM,
então aparecerá na cor vermelha uma letra x maiúscula, informando que ele errou. Caso
o aluno marque NÃO, então aparecerá uma letra “v” de cor verde acima das opções,
informando que ele acertou, bem como estará escrito abaixo das opções o conceito de
calor, conforme as figuras abaixo.
Figura. Exercício número 1 e a questão proposta
Figura. Questão marcada incorreta e questão marcada correta, respectivamente.
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Exercício número 2 (dois) com a questão proposta e ela assinalada corretamente.
A questão de n° 2 constou da prova do ENEM (exame nacional do ensino
médio) no ano de 2016. Ela envolve a compreensão dos conceitos de temperatura, calor,
isolante térmico e as sensações de corpo quente e corpo frio.
Figura. Exercício número 2, questão proposta e questão marcada corretamente.
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Calor e fluxo de calor
Neste tópico são mostrados os conceitos de calor e de fluxo de calor, bem como
a equação do fluxo de calor segundo a lei de Fourier. As unidades de medida usuais do
fluxo de calor estão no final da figura à direita, lembrando que no Sistema Internacional
de Unidades as unidades são J (Joule)/s e KJ (kilojoule)/s.
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Figura. Representação do calor e do seu fluxo
Exercício número 3 (três) com a questão proposta e ela assinalada corretamente.
Esta questão tem por objetivo verificar se o aluno entendeu os conceitos de calor
e de fluxo de calor.
Figura. Exercício 3, exercício proposto e exercício resolvido.
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Balanço energético do calor absorvido e do calor refletido pela Terra
A figura abaixo mostra a quantidade de radiação incidente, absorvida e refletida
pela Terra. É importante ressaltar que 51% da radiação é absorvida pelo solo e pelos
oceanos.
Figura. Balanço energético da energia solar.
Fonte: Balanço Energético da Terra (Modificado de NASA)
Exercício número 4 (quatro) com a questão proposta e ela assinalada corretamente.
A questão de n° 4 faz parte da aplicação do IpC (instrução pelos colegas)
conforme mencionado no item 5.8.2, página 86 (segundo encontro). Trata-se de uma
questão do conteúdo calorimetria e envolve os conceitos de calor e temperatura, bem
como o comportamento da temperatura da água durante o processo de vaporização.
Figura. Exercício 4, questão proposta e questão resolvida.
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Exercício número 5 (cinco) com a questão proposta e ela assinalada corretamente.
A questão de n° 5 constou da prova do ENEM (exame nacional do ensino
médio) no ano de 2013.
Figura. Exercício 5 e questão proposta
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A seguir, veremos a questão número 5 (cinco) resolvida corretamente:
Figura. Questão 5 resolvida corretamente.
Conforme mencionamos anteriormente, detalhamos a unidade número 1 (um) do
aplicativo Física, onde estão presentes mais seis unidades: processos de propagação do
calor, dilatação dos sólidos e líquidos, escalas termométricas, calorimetria, estudo dos
gases e termodinâmica.
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No aplicativo consta também um “Quiz” (jogo de questionários que tem como
objetivo fazer uma avaliação dos conhecimentos sobre determinado assunto) que
fornece um ponto por cada questão resolvida corretamente. Por exemplo, o aluno Carlos
da 3ª série do ensino médio e da equipe D, dispôs-se a resolver o “Quiz”, e no final ele
conseguiu 4 (quatro) pontos. A figura abaixo ilustra seu resultado quantitativo,
sugerindo que ele refaça as questões porque seu rendimento foi insatisfatório.
Figura. Pontuação do aluno Carlos no Quiz
No aplicativo existe uma lista de exercícios com questões abertas resolvidas com
vistas a enriquecer os conhecimentos dos alunos. Contém também no aplicativo
questões abertas propostas para o aluno tentar resolvê-las e observar coo estão seus
conhecimentos acerca de determinado conteúdo.
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SUGESTÃO DE UMA SEQUÊNCIA PARA O USO DO APLICATIVO
As dificuldades que o professor pode encontrar, baseado em nossa experiência,
na aplicação do IpC poderão estar na proposta curricular e na carga horária que a escola
segue rigorosamente, pois algumas instituições escolares não permitem que o método de
instrução pelos colegas (IpC) seja aplicado no horário normal das aulas como no nosso
caso. Nesta intervenção pedagógica, a coordenação da escola apenas permitiu que o
método fosse aplicado em um turno diferente das aulas normais. Mesmo que a
intervenção pedagógica seja aplicada em outro turno, nada impede que bons resultados
sejam alcançados. A possibilidade de rendimento favorável pode ser a novidade do
método aplicado, a curiosidade do aluno em conhecer o aplicativo de Física, a
motivação na utilização do aplicativo, o conhecimento prévio dos estudantes no assunto
termologia, entre outros.
PRIMEIRO ENCONTRO: (uma aula de 60 minutos aproximadamente)
Após a apresentação do trabalho a ser desenvolvido entre o professor e os alunos
(aprox. 10 minutos), o professor fornecerá aos alunos o link do APK do APP1: para
instalação do aplicativo Física em seus aparelhos celulares, tirando-lhes alguma dúvida,
caso não consigam efetuar a instalação.
Em seguida, o professor entregará aos alunos um questionário composto de 10
(dez) questões abertas que serão respondidas por eles (os alunos terão 40 minutos para
responderem o questionário), com a finalidade de explorarmos seus conhecimentos
prévios sobre assuntos de termologia. O questionário pode englobar conceitos da
Termologia, com abordagem de fenômenos físicos que ocorrem no cotidiano,
envolvendo conceitos de calor, temperatura, escalas termométricas, mecanismos de
propagação de calor por condução, irradiação, convecção, calor sensível, calor
específico, calor latente, estudo dos gases, calorimetria e termodinâmica.
O primeiro questionário exploratório buscou investigar: Conhecimentos da
Física que estuda a energia térmica; ii) Quais instrumentos os alunos conheciam que
serve para mensurar a temperatura do corpo; iii) Qual o entendimento do estudante
sobre o conceito de temperatura de um corpo; iv) A compreensão dos mesmos sobre a
afirmação conceitual sobre a transferência de energia de um corpo para outro devido à
diferença de temperatura entre esses corpos; v) Um reflexão dos estudantes sobre o
1https://drive.google.com/drive/folders/1a5iKy6Cq6QG2_KGB1maisp_TS5ifCatR?usp=sharing_eip&ts=
5b0ac78f”
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seguinte problema: Na cantina de um Colégio, quando você mistura uma xícara de café
com outra de leite, onde a temperatura do café é bem superior que a do leite; após certo
tempo, tanto o café quanto o leite ficarão à mesma temperatura. Como chamamos a
transferência de calor de um corpo quente para um corpo frio, até que os dois fiquem na
mesma temperatura?; vi) Problematização acerca do problema em que todos os dias, os
alunos da 3ª Série do Ensino Médio deste Colégio reclamam que a sala de aula está
“muito fria”, assim questionando os alunos se o ar condicionado deve ser colocado na
parte superior da parede da sala e não no piso e também explorar conhecimentos sobre
a relação entre “muito fria” e a umidade da sala; vii) Se era possível resfriar um corpo
até atingir o ZERO absoluto e que pudessem justificar; viii) o que poderia ser feito para
aumentar a energia interna das moléculas de um gás perfeito; ix) Perguntamos por que
uma panela de pressão pode cozinhar um alimento mais rapidamente; x) Com referência
ao Estudo da Termodinâmica procuramos saber se os alunos conheciam os nomes das
curvas que aparecem em um gráfico de pressão x volume na representação de um Ciclo
de Carnot.
O aplicativo será denominado FÍSICA, explorando assuntos relacionados à
Termologia. Nele constará um índice com os seguintes tópicos: 1. Introdução ao estudo
da termologia; 2. Processos de propagação do calor; 3. Dilatação dos sólidos, líquidos e
gases; 4. Escalas termométricas; 5. Calorimetria; 6. Estudo dos gases; 7.
Termodinâmica. Constará ainda um “QUIZ” (testes de conhecimentos) e uma lista de
exercícios. Em cada tópicos haverá uma parte teórica, questões abertas e questões
fechadas do ENEM. Nessa primeira etapa, o objetivo é verificar qualitativamente o
conhecimento prévio de cada aluno sobre aspectos elementares da termologia
problematizando esses conhecimentos no uso do aplicativo.
No aplicativo constarão questões de livros-textos de Física para o Ensino Médio
e questões de vestibulares do ENEM (exame nacional de estudantes do ensino médio),
adaptadas para situações cotidianas e locais de vida dos estudantes. Nas questões
fechadas, tipo vestibular, conceituais utilizaremos o Método de Instrução pelos Colegas
(Peer Instruction), com a utilização dos cartões-respostas, com foi explicado na seção
que discutimos sobre esta estratégia, que foram entregues aos alunos como discutiremos
logo a seguir no segundo encontro.
A seguir, apresentamos a descrição dos encontros. Foram planejados para
acontecer ao todo 3 encontros de aproximadamente 2h totalizando 6 horas a
intervenção.
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SEGUNDO ENCONTRO: discussão conceitual sobre temperatura e calor (uma aula de
60 minutos aproximadamente).
Devem ser confeccionados cinco cartões-respostas de cartolina, onde cada cartão
registramos a letras: A, B, C, D, e E. Os cartões foram entregues para cada estudantes.
Em seguida inserimos foi no sistema digital (no aplicativo) uma descrição explicativa
dos principais assuntos da Termologia, com a finalidade de fornecer suporte para os
estudantes apropriarem-se dos aspectos conceituais do conteúdo.
Seguindo as orientações da estratégia de instrução pelos colegas explanamos em
aproximadamente 10 minutos conceitos de temperatura e calor. Após esta explicação,
deve ser solicitado individualmente, que respondessem às seguintes questões
contextualizadas e vinculadas ao Exame Nacional do Ensino Médio que reproduzimos
no aplicativo:
i) APLICATIVO: 1. Introdução ao estudo da termologia, exercício 2 – serão destinados
20 minutos para esta questão, para resolução, discussão, negociação).
02. (ENEM-2016) Nos dias frios, é comum ouvir expressões como: “Esta roupa é
quentinha” ou então “Feche a janela para o frio não entrar”. As expressões do senso
comum utilizadas estão em desacordo com o conceito de calor da termodinâmica. A
roupa não é “quentinha”, muito menos o frio “entra” pela janela. A utilização das
expressões “roupa quentinha” e “para o frio não entrar” é inadequada., pois o (a):
a) roupa absorve a temperatura do corpo da pessoa, e o frio não entra pela janela, o calor
é que sai por ela.
b) roupa não fornece calor por ser um isolante térmico, e o frio não entra pela janela,
pois é a temperatura da sala que sai por ela.
c) roupa não é uma fonte de temperatura, e o frio não pode entrar pela janela, pois o
calor está contido na sala, logo o calor é que sai por ela.
d) calor não está contido num corpo, sendo uma forma de energia em trânsito de um
corpo de maior temperatura para outro de menor temperatura.
e) calor está contido no corpo da pessoa, e não na roupa, sendo uma forma de
temperatura em trânsito de um corpo mais quente para um corpo mais frio.
ii) APLICATIVO: 1. Introdução ao estudo da termologia, exercício 4 – serão
destinados 20 minutos para esta questão, para resolução, discussão, negociação)
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04. (ENEM-2010) Em nosso cotidiano, utilizamos as palavras “calor” e “temperatura”
de forma diferente de como elas são usadas no meio científico. Na linguagem corrente,
calor é identificado como “algo quente” e temperatura mede a “quantidade de calor de
um corpo”. Esses significados, no entanto, não conseguem explicar diversas
situações que podem ser verificadas na prática.
Do ponto de vista científico, que situação prática mostra a limitação dos
conceitos corriqueiros de calor e temperatura?
a) A temperatura da água pode ficar constante durante o tempo que estiver fervendo.
b) Uma mãe coloca a mão na água da banheira do bebê para verificar a temperatura da
água.
c) A chama de um fogão pode ser usada para aumentar a temperatura da água em uma
panela.
d) A água quente que está em uma caneca é passada para outra caneca a fim de diminuir
sua temperatura;
e) Um forno pode fornecer calor para uma vasilha de água em seu interior com menor
temperatura do que a dele.
Seguindo a estratégia do Peer Instruction os alunos devem ser instruídos a
escolherem uma alternativa para a resolução da questão conceitual; em seguida
deveriam votar, apresentando o cartão-resposta com a opção escolhida. Pelo menos 70%
dos alunos acertassem a questão era preciso fazer um breve comentário e passar para a
questão ou tópico seguinte. Se menos de 30% dos alunos acertarem a questão, a
orientação é que pudéssemos revisitar o conteúdo e os alunos deveriam em seguida
fazer nova votação, ou poderemos fornecer a resposta da questão, caso considere
insuficiência de aprendizado ou problemas na redação da questão. Como dito, caso o
percentual de acerto da questão esteja entre 30% e 70%, então o Método de Instrução
por Colegas deve ser aplicado. Nesta situação deve-se organizar 5 (cinco) grupos com 4
(quatro) estudantes, para que os discutam, negociem e questionem entre si, com vistas a
chegarem a uma resposta de consenso; em seguida, deve ser feita uma segunda votação
e depois uma explanação, em seguida, passará para a questão ou tópico seguinte.
Para captar as discussões sobre as negociações de conceitos (nos momentos das
interações entre os estudantes), o professor observará as discussões entre os membros de
cada equipe e, em seguida, solicitar a cada equipe a resposta escolhida por consenso da
maioria.
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TERCEIRO ENCONTRO: discussão conceitual sobre o fluxo de energia (propagação
do calor, uma aula de 60 minutos aproximadamente).
No terceiro e último encontro, também com a mesma duração, o processo deve
ser continuado conforme a situação do encontro anterior, nesta situação didática deve
ser explorado os seguintes tópicos: processos de propagação do calor por condução,
convecção e irradiação. Buscamos discutir em aproximadamente 10 minutos sobre os
mecanismos de propagação do calor. Após esta explicação, solicitaremos
individualmente, que os alunos respondessem às seguintes questões:
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iii) APLICATIVO: 1. Introdução ao estudo da termologia, exercício 5 – serão
destinados 20 minutos para esta questão, para resolução, discussão, negociação).
01. (ENEM-2013) Em um experimento foram utilizadas duas garrafas PET, uma
pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto
médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma
lâmpada incandescente. Em seguida a lâmpada foi desligada. Durante o experimento,
foram monitoradas as temperaturas das garrafas: a) enquanto a lâmpada permaneceu
acesa e b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente.
Esquema que representa duas garrafas sendo aquecidas por uma lâmpada incandescente
A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante
todo experimento, foi
a) igual no aquecimento e igual no resfriamento.
b) maior no aquecimento e igual no resfriamento.
c) menor no aquecimento e igual no resfriamento.
d) maior no aquecimento e menor no resfriamento.
e) maior no aquecimento e maior no resfriamento.
iv) (APLICATIVO: 2. Processos de propagação do calor, exercício 2 – serão
destinados 20 minutos para esta questão para resolução, discussão, negociação).
02. (ENEM-2016) Para a instalação de um aparelho de ar-condicionado, é sugerido que
ele seja colocado na parte superior da parede do cômodo, pois a maioria dos fluidos
(líquidos e gases), quando aquecidos, sofrem expansão, tendo sua densidade diminuída
e sofrendo um deslocamento ascendente. Por sua vez, quando são resfriados, tornam-se
mais densos e sofrem um deslocamento descendente.
A sugestão apresentada no texto minimiza o consumo de energia, porque
a) diminui a umidade do ar dentro do cômodo.
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b) aumenta a taxa de condução térmica para fora do cômodo.
c) torna mais fácil o escoamento da água para fora do cômodo.
d) facilita a circulação das correntes de ar frio e quente dentro do cômodo.
e) diminui a taxa de emissão de calor por parte do aparelho para dentro do cômodo.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Caro professor(a), esperamos de alguma forma poder ter ajudado com a
apresentação desta proposta de ensino da Termologia. O aplicativo, como visto, foi
construído para ser usado pelos estudantes em seus celulares como forma de
integrarmos este recurso digital tão presente na vida dos alunos, mas muitas vezes mal
utilizados. O método da Instrução pelos Colegas pode ajudá-lo a perceber como anda o
entendimento dos alunos em relação a algum conceito da Física. O professor poderá ter
uma noção geral da turma e em certos momentos poderá ter que retomar o ensino para
tentar ajudar as dificuldades dos estudantes.
ALGUMAS REFERÊNCIAS
ALVES, Eliane Dias Gomes; VIEIRA, M. de F. Celular e sala de aula: dos limites às
possibilidades. In: Anais do XXI Workshop de Informática na Escola (WIE 2015).
2015.
BERNARDES, AOA. A utilização do celular por alunos do Ensino Noturno para o
Ensino de Física: Um estudo de Caso de um Colégio Público do Estado do Rio de
Janeiro. Acesso em, v. 16, 2018.
LEITE, Bruno Silva. M-Learning: o uso de dispositivos móveis como ferramenta
didática no Ensino de Química. Revista Brasileira de Informática na Educação, v. 22,
n. 3, 2014.
MONTEIRO, Marco Aurélio Alvarenga. O uso de tecnologias móveis no ensino de
física: uma avaliação de seu impacto sobre a aprendizagem dos alunos. Revista
Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, v. 16, n. 1, p. 1-15, 2016.
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NAGUMO, Estevon; TELES, Lucio França. O uso do celular por estudantes na
escola: motivos e desdobramentos. Revista Brasileira de Estudos Pedagógicos, v. 97,
n. 246, p 356-371, maio/ago 2016.
NOGUEIRA, Lemerton Matos; FERREIRA, R. S. Análise de invariantes operatórios
dos esquemas de estudantes do ensino médio em situações de
probabilidade. ENCONTRO NACIONAL DE EDUCAÇÃO MATEMÁTICA, v. 12.
RODRIGUES, Daniele Mari de Souza Alves. O uso do celular como ferramenta
pedagógica. 2015.
SANTOS, Madge Bianchi dos. Uma sequência didática com os métodos instrução pelos
colegas (Peer Instruction) e ensino sob medida (Just-in-time Teaching) para o estudo de
ondulatória no ensino médio. 2016.
