ORIENTAÇÕES DIDÁTICAS
Comentários sobre a atividade 1. Espera-se que os alunos digam que, se o fluxo de energia cessar, ou seja, se nenhuma forma de energia não for transformada em outra, a vida deixará de existir. Ao ilustrar a bola em queda, desenhe uma seta saindo de seu centro de massa e apontando para o solo, indicando que ela representa a força peso. Retome esse conceito, dizendo que ela é uma força que a Terra exerce sobre os corpos que fazem com que eles caiam em sentido ao centro do planeta. Diga que
TEMA 1
Equilíbrio termodinâmico 1. Você já estudou que a energia não pode ser criada ou destruída, ela apenas pode se transformar de
uma modalidade para outra. Isso significa que existe um fluxo de energia no ambiente. Mas o que pode acontecer se esse fluxo de energia cessar? Resposta pessoal.
GRAMADO: WEEDEZIGN/SHUTTERSTOCK.COM/ BOLA: ALEXAPICSO/SHUTTERSTOCK.COM
EQUILÍBRIO TERMODINÂMICO Inicie a aula com a questão oral, retomando alguns conceitos previamente trabalhados. Questione os alunos sobre o funcionamento de um carrinho elétrico. Peça para identificarem as transformações de energia que acontecem quando esse carrinho está ligado. Espera-se que eles respondam que a energia química está sendo transformada em energia elétrica, a qual, por sua vez, se transforma em energia mecânica relativa ao movimento das rodas, e energia térmica relacionada ao aquecimento da bateria. Em seguida, questione sobre o que aconteceria se toda a carga da bateria acabasse, de maneira que não ocorresse mais nenhuma reação química em seu interior. Espera-se que eles identifiquem que não haveria mais transformação da energia química em elétrica, nem desta em mecânica, cessando o movimento das rodas, e que também não haveria mais transformação de energia química em energia térmica, e a bateria iria esfriar até que sua temperatura entrasse em equilíbrio térmico com a temperatura do ambiente. Em seguida, passe para o exemplo da bola de boliche. Se achar interessante, desenhe na lousa a bola de boliche em duas situações: em queda, a certa altura do solo, e parada sobre ele.
Para iniciar nosso estudo, considere a situação descrita a seguir. Ela se refere a uma bola de boliche deixada sobre o solo. Mesmo em repouso, a bola de boliche sofre a ação de algumas forças, como a força da gravidade e a força de sustentação do solo. Então, embora a força da gravidade puxe a bola para baixo, o solo a sustenta, fazendo nela uma força para cima de mesma intensidade. Nessa situação, em que essas e todas as outras forças se anulam, pode-se dizer que a bola de boliche se encontra em equilíbrio mecânico. Agora considere que, na mesma situação anterior, a temperatura da bola de boliche seja idêntica à temperatura do ambiente. Nesse caso, também temos um equilíbrio térmico. Por fim, considere que nenhum material nessa situação sofra transformação química ao longo do tempo, ou seja, não ocorre a formação de nenhum produto novo. Nesse caso também está ocorrendo um equilíbrio químico.
A bola de boliche em repouso está em equilíbrio mecânico.
Os equilíbrios térmico, mecânico e químico são fatores que contribuem para o equilíbrio termodinâmico. O conceito de equilíbrio está relacionado ao fato de um objeto, ou sistema, se manter constante, inalterado, sem fluxo de energia. Essa condição é rara na natureza, pois indica que em um sistema não ocorre troca Sistema: parte do Universo que de calor, nem movimento, nem ocorre a formação de um se deseja observar ou analisar. novo material.
70 D3-CIE-F2-2047-V7-U01-C03-068-101-LA-G20.indd 70
essa força coloca a bola em movimento; neste caso, movimento de queda. Ao ilustrar a bola parada, reproduza a ilustração do livro no quadro, dizendo que o solo reage à força peso aplicando sobre a bola uma força de igual intensidade, chamada de força normal, mas em sentido oposto.
Como a bola está recebendo a ação de duas forças de mesma intensidade e direção, mas em sentidos opostos, elas se anulam, e a bola se mantém em repouso, em equilíbrio mecânico. Sobre a direção e o sentido de um movimento, veja o esquema.
A
C
B
D
11/5/18 18:38
As retas A e B possuem mesma direção e sentido; as retas C e D possuem mesma direção, mas sentidos opostos.
70
D2-CIE-F2-2047-V7-U01-C03-068-101-MP-G20.indd 70
11/6/18 8:32 PM
D3-CIE-F