Atividades Experimentais

Objetivo:

Mostrar que a sensação de frio ou quente depende da condutividade térmica do objeto tocado.

Contexto:

Em um determinado ambiente, uma sala por exemplo, todos os objetos ficam na mesma temperatura: a temperatura ambiente. Neste ambiente quando se toca um objeto bom condutor de calor, metal por exemplo, tem-se a impressão que a temperatura é menor que a temperatura dos demais objetos que são mau condutores de calor, como a madeira. Na sala por exemplo, isso acontece ao tocar os móveis de madeira e as partes de metal ou o piso. Tem-se a impressão que a parte de metal ou o piso está mais frio que a madeira dos móveis. Isso acontece por que a nossa sensação de frio ou calor é o fluxo de calor do corpo para o ambiente ou vice-versa. Fluxo de calor é a quantidade de calor que passa de uma região de temperatura mais alta para uma região de temperatura mais baixa num determinado tempo. Quando se toca em um objeto mau condutor de calor, há pouca passagem de calor da pele para o objeto (considerando que a pele está mais quente que o objeto). Além disso, a temperatura da pele se iguala rapidamente à temperatura da superfície tocada. Pele e superfície do objeto rapidamente chegam na mesma temperatura pois o objeto é mau condutor de calor e segura em sua superfície o calor recebido. Quando se toca um objeto bom condutor de calor, há passagem de grande quantidade de calor da pele para o objeto (considerando que a pele está mais quente que o objeto). O fluxo é contínuo, pois o calor que chega da pele à superfície do objeto condutor é conduzido para todo o objeto. Assim, a temperatura da pele só iguala à temperatura do objeto quando todo o objeto estiver na mesma temperatura que a pele, o que demora um certo tempo. Durante esse tempo, a superfície do objeto continua com a temperatura menor que a da pele, passando nos sensação de frio. Ocorre processo semelhante se os objetos tocados estiverem mais quentes que a pele.

Idéia do experimento:

A idéia é segurar duas vasilhas, uma em cada mão, contendo a mesma quantidade de água quente à mesma temperatura, sendo uma vasilha feita de material bom condutor de calor e outra feita de material mau condutor de calor. Para isso usa-se um recipiente de alumínio e uma caneca de porcelana. O fluxo de calor da água para a mão é maior no recipiente de alumínio que na caneca de porcelana, por isso tem-se a sensação que o recipiente de alumínio está mais quente que a caneca. O fluxo de calor na caneca é menor porque a porcelana não conduz calor tão bem quanto o alumínio. Apesar de se ter a sensação que a temperatura do recipitente de alumínio é maior que a temperatura da caneca, ambos estão na mesma temperatura, que é a temperatura da água dentro deles.
Esta experiência pode ser feita usando água gelada ao invés de água quente. Novamente, devido à condutividade do alumímio ser mais alta que a da porcelana, se tem a impressão que o recipiente de alumínio está mais frio.

Material:

* Uma caneca de porcelana
* Um copo de alumínio - Pode ser uma lata de refrigerante.
* Água quente - O suficiente para encher a caneca e o copo.

Montagem:

* Despeje a mesma quantidade de água quente dentro da caneca de porcena e dentro do copo de alumínio.
* Espere alguns segundos para que a caneca de porcelana fique na mesma temperatura que a água quente.
* Segure o recipiente de alumínio e a caneca, uma em cada mão.
* Sinta a temperatura de cada um deles.

Comentários:

* Se quiser esquentar água em sala de aula, use a lamparina e o recipiente do anexo 1.
* Pode-se usar copo de alumímio em vez de latinhas.
* Experimente fazer a mesma experiência usando água gelada.

Esquema de montagem: