Um Projeto de Aprendizagem Simples: Construir um Termoscópio Caseiro

Por que este texto? Isto aqui é EAD? Leia a nota anti-patrulha!

Premissas Básicas

Um projeto de aprendizagem, como o nome sugere, é uma proposta de trabalho onde, aqueles que se envolvem na realização do mesmo, aprendem alguma coisa!

Repare que a palavra chave aqui é: aprender. Não tem como objetivo nota/avaliação, nem é algo obrigatório!

Quem deveria se envolver com este projeto? Aqueles que querem ocupar parte do seu tempo ocioso (se você não tem tempo ocioso, por qualquer motivo, este projeto não é para você! E não há nenhum problema com isso!) para manter alguma rotina de aprendizagem!

Objetivos

Objetivos Gerais

Objetivos Específicos

  • Experimentar o Método Científico;
  • Estimar/quantificar grandezas físicas;
  • Explorar qualitativamente temperatura, grandezas termométricas, relação pressão x temperatura numa transformação gasosa a volume (quase) constante e dilatação térmica.

O que eu preciso?

Ítens obrigatórios:

  • Vontade de aprender fazendo;
  • Um pequeno recipiente de vidro com tampa (você pode improvisar uma tampa);
  • Um canudo transparente ou algo semelhante (carga vazia de caneta tipo “bic”);
  • Água ou álcool isopropílico* (ou o álcool líquido* que você dispuser);
  • Massa de modelar ou cola ou “durepox”.

Ítens facultativos:

  • Caneta ou tinta para escrever no recipiente;
  • álcool isopropílico* (ou o álcool líquido* que você dispuser);
  • Uma maneira de registrar sua construção (registrar em fotos as etapas, bloco de anotações de “laboratório”);
  • Corante para alimentos;

Como vocês devem ter notado, o álcool, está no obrigatório e no facultativo :-) É possível fazer só com água! Mas uma mistura de água e álcool dilata mais facilmente e melhora o funcionamento do termoscópio.

Vou descrever aqui, as etapas deste projeto, usando apenas texto e imagens (não vou usar vídeos). No final deste texto, na parte de referências, há links para alguns vídeos. Faço esta escolha para que este texto fique mais acessível para aqueles que tem limitações de plano de dados ou de banda de internet!

Use os comentários deste texto para compartilhar suas descobertas e dicas práticas de construção ou para tirar suas dúvidas!

Um resumão de como funciona

A diferença entre um termômetro e um termoscópio é que este último não tem uma escala numérica (escala termométrica)!

Tanto o termômetro quanto o termoscópio utilizam uma grandeza sensível a variação de temperatura. No nosso caso o volume do líquido dentro do termoscópio. Por isso, se você puder, use um corante no líquido!

Num canudo (fino), as variações de volume são mais fáceis de serem visualizadas! (Você saberia explicar, com base no conceito de volume de um cilindro?)

O ar contido dentro do termoscópio também aumenta de temperatura e com isso sofre um aumento de pressão (supondo o termoscópio com a tampa bem vedada e sem vazamento de ar) e contribui, também, para que a coluna de líquido dentro do canudo mude de tamanho! Você pode explorar esse fato quando seu termoscópio estiver pronto! E, no futuro, podemos tentar entender/explorar esse fenômeno!

Agora chega de blá, blá, blá e vamos colocar a mão na massa, quer dizer, no termoscópio!

  1. Escolha o recipiente que será o corpo do seu termoscópio: Prefira um material transparente e bom condutor de calor* (vidro por exemplo). No meu caso escolhi a garrafinha das fotos abaixo:

  2. Preencha cerca de 60% do volume do recipiente com sua mistura: Idealmente metade do volume do líquido com água (~30%) e a outra metade com álcool (~30%) e finalmente adicione (uma gota ou menos de corante (de qualquer cor)! ATENÇÃO: Não manuseie o álcool perto de chamas ou fontes de calor intenso. Peça a ajuda de um adulto se for o seu caso!
    OBS1: Caso não tenha álcool nem corante (comprei o meu corante na padaria), lembre-se que eles são facultativos!
    OBS2: Se você botar muito corante (como eu fiz) as paredes do canudo e do recipiente podem atrapalhar a leitura! Não repita meu erro! É só uma gotinha!
  3. Faça o furo na tampa do recipiente e coloque o canudo: Os dois detalhes importantes aqui são: O canudo deve ficar inserido dentro do líquido mas sem encostar no fundo do recipiente. A vedação do recipiente (tampa e furo por onde passou seu canudo (no meu caso usei a carga de caneta)) tem que ser a mais perfeita possível (para não escapar ar, com o aumento de pressão)!

  4. Depois que o termoscópio estiver pronto vamos testá-lo: Escolha dois copos transparentes com a mesma quantidade de água. No primeiro use água com uma pedra de gelo (ou água gelada) e no outro, a mesma quantidade de água, mas água aquecida (não precisa deixar ferver!) veja imagens abaixo! Repare a altura da coluna (do termoscópio) nos dois casos (certifique-se que o nível da água externa se aproxime da parte de ar interna). Você saberia explicar por que isso?

Algumas questões que você pode investigar com seu termoscópio e/ou pensar sobre sua construção!

  • A coluna de líquido sobe (ou desce) mais rápido quando você coloca a parte do líquido ou a parte do ar em contato térmico com o que você quer medir?
  • O que seria necessário fazer para converter esse termoscópio num termômetro rudimentar?
  • Você consegue imaginar um procedimento (caseiro) para calibrá-lo com os pontos de fusão e ebulição da água?
  • Por que é necessário que o recipiente do termoscópio seja de vidro (e não de plástico ou material orgânico)?
  • Qual a importância de se usar um bloco de anotações durante a construção do termoscópio?

Referências

Outros

  • Caso tenha dúvidas, use os comentários abaixo!
  • Caso construa seu termoscópio fotografe o mesmo! Publique em alguma mídia social e coloque o link nos comentários. Ou envie a foto, com seus dados para os créditos, para: cp2 arroba sergioflima ponto pro ponto br
  • Caso tenha dicas que julgue úteis para que outros possam fazer seus termoscópios de maneira mais simples ou dicas práticas de construção, use os comentários abaixo!
  • Tem alguma crítica ou sugestões para este projetinho? Use os comentários abaixo!
Prof. Sérgio Lima

Sobre Prof. Sérgio Lima

Prof. Física no Colégio Pedro II , entusiasta de aprendizagens colaborativas e de Recursos Educacionais Abertos
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