F02A000 – Conteúdo Programado e Objetivos

F02A000 – Conteúdo Programado e Objetivos

2. Calor, ambiente e usos de energia

  1. Fontes e trocas de calor
  • Identificar fenômenos, fontes e sistemas que envolvem calor para a escolha de materiais apropriados a diferentes situações ou para explicar a participação do calor nos processos naturais ou tecnológicos.
  • Reconhecer as propriedades térmicas dos materiais e os diferentes processos de troca de calor, identificando a importância da condução, convecção e irradiação em sistemas naturais e tecnológicos.
  • Utilizar o modelo cinético das moléculas para explicar as propriedades térmicas das substâncias, associando-o ao conceito de temperatura e à sua escala absoluta.
  1. Tecnologias que usam calor: motores e refrigeradores
  • Compreender a relação entre variação de energia térmica e temperatura para avaliar mudanças na temperatura e/ou mudanças de estado da matéria em fenômenos naturais ou processos tecnológicos.
  • Identificar a participação do calor e os processos envolvidos no funcionamento de máquinas térmicas de uso doméstico ou para outros fins, tais como geladeiras, motores de carro etc., visando à sua utilização adequada.
  • Identificar o calor como forma de dissipação de energia e a irreversibilidade de certas transformações para avaliar o significado da eficiência em máquinas térmicas.
  1. O calor na vida e no ambiente
  • Compreender o papel do calor na origem e manutenção da vida.
  • Reconhecer os diferentes processos envolvendo calor e suas dinâmicas nos fenômenos climáticos para avaliar a intervenção humana sobre o clima.
  • Identificar e avaliar os elementos que propiciam conforto térmico em ambientes fechados como sala de aula, cozinha, quarto etc., para utilizar e instalar adequadamente os aparelhos e equipamentos de uso corrente.
  1. Energia: produção para uso social
  • Identificar as diferentes fontes de energia (lenha e outros combustíveis, energia solar etc.) e processos de transformação presentes na produção de energia para uso social.
  • Identificar os diferentes sistemas de produção de energia elétrica, os processos de transformação envolvidos e seus respectivos impactos ambientais, visando às escolhas ou análises de balanços energéticos.
  • Acompanhar a evolução da produção, do uso social e do consumo de energia, relacionando-os ao desenvolvimento econômico, tecnológico e à qualidade de vida ao longo do tempo.

3. Som, imagem e Informação

  1. Fontes sonoras
  • Identificar objetos, sistemas e fenômenos que produzem sons para reconhecer as características que os diferenciam.
  • Associar diferentes características de sons a grandezas físicas (como freqüência, intensidade etc.) para explicar, reproduzir, avaliar ou controlar a emissão de sons por instrumentos musicais ou outros sistemas semelhantes.
  • Conhecer o funcionamento da audição humana para monitorar limites de conforto, deficiências auditivas ou poluição sonora.
  1. Formação e detecção de imagens
  • Identificar objetos, sistemas e fenômenos que produzem imagens para reconhecer o papel da luz e as características dos fenômenos físicos envolvidos.
  • Associar as características de obtenção de imagens a propriedades físicas da luz para explicar, reproduzir, variar ou controlar a qualidade das imagens produzidas.
  • Conhecer os diferentes instrumentos ou sistemas que servem para ver, melhorar e ampliar a visão: olhos, óculos, telescópios, microscópios etc., visando utilizá-los adequadamente.
  1. Gravação e reprodução de sons e imagens
  • Compreender, para utilizar adequadamente, diferentes formas de gravar e reproduzir sons: discos, fita magnética de cassete, de vídeo, cinema ou CDs.
  • Compreender, para utilizar adequadamente, diferentes formas de gravar e reproduzir imagens: fotografia, cinema, vídeo, monitores de tevê e computadores.
  1. Transmissão de sons e imagem
  • Conhecer os processos físicos envolvidos nos diferentes sistemas de transmissão de informação sob forma de sons e imagens para explicar e monitorar a utilização de transmissões por antenas, satélites, cabos ou através de fibras ópticas.
  • Compreender a evolução dos meios e da velocidade de transmissão de informação ao longo dos tempos, avaliando seus impactos sociais, econômicos ou culturais.

Objetivos Complementares da Disciplina

Termodinâmica: Lei zero da Termodinâmica, 1ª Lei da Termodinâmica, 2ª Lei da Termodinâmica

  1. Compreenda o conceito de fluído e o conceito de pressão num líquido ou num gás, aplicando esses conceitos a outras situações cotidianas reais.
  2. Compreenda a Teoria Cinética dos Gases como um modelo construído é válido para o contexto dos sistemas gasosos definidos como ideal, assim como a importância desse mode–lo para o desenvolvimento das ideias da termodinâmica.
  3. Compreenda o ar como uma mistura de gases que exerce uma pressão, por todos os lados, nos objetos que nele se encontram.
  4. Explique fenômenos físicos (ou aplicações do conceito) utilizando o conceito de pressão atmosférica e pressão em líquidos – por exemplo, o porquê da necessidade de dois furos em latas (de óleo, leite condensado etc.).
  5. Conceba, através da interpretação da teoria cinética, que a energia interna de um corpo é uma função da sua temperatura.
  6. Apreenda o quadro teórico da termodinâmica composto por leis e conceitos fundamentais (temperatura, calor e entropia), diferenciando, conceitualmente, calor e temperatura.
  7. Interprete a temperatura como uma medida de agitação de átomos e moléculas, medida indiretamente a partir das propriedades térmicas dos materiais.
  8. Compreenda o calor como energia transferida em sistemas onde os corpos encontram-se a diferentes temperaturas e que ele se transfere espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.
  9. Compreenda o equilíbrio térmico como resultado de um processo irreversível que ocorre espontaneamente, do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura, nunca o contrário.
  10. Perceba a Primeira Lei da Termodinâmica como o Princípio da Conservação de Energia e associe a degradação da energia à Segunda Lei da Termodinâmica.
  11. Compreenda que a variação da energia interna de um sistema pode ocorrer através da realização de trabalho ou pela troca de calor.
  12. Diferencie calor específico e calor latente, utilizando estes conhecimentos em situações reais, por exemplo, no aquecimento e vaporização da água e nos processos de transferência de calor em tecidos humanos, por exemplo, o suor.
  13. Compreenda que calor e trabalho são formas de transferências de energia e que ambos podem produzir variação da energia interna de um sistema.
  14. Compreenda a degradação da energia nos processos físicos espontâneos como um princípio universal, enunciado pela Segunda Lei da Termodinâmica, tal qual o princípio da conservação da energia, enunciado pela Primeira Lei da Termodinâmica.
  15. Compreenda a equivalência entre o aumento da desordem nos processos espontâneos e a impossibilidade de transformar integralmente calor em trabalho em operações cíclicas, e, também, que essa impossibilidade limita o rendimento das máquinas térmicas.
  16. Compreenda a entropia como uma variável de estado do sistema que mede a desordem e que nos processos espontâneos a entropia cresce, relacionando-a com a Segunda Lei da Termodinâmica.
  17. Identifique a escala Kelvin como uma escala de temperatura relacionada à energia e o 0 (zero) K como a temperatura na qual o rendimento de uma Máquina de Carnot é máxima, reconhecendo que essa temperatura (o zero absoluto – 0K) corresponde àquela cuja entropia é mínima ou tendendo a zero (Terceira Lei da Termodinâmica) e o porquê da impossibilidade de sua obtenção.
  18. Compreenda o papel das radiações eletromagnéticas nas trocas de energia, relacionando a temperatura com a frequência da radiação eletromagnética.
  19. Reconheça os diferentes processos térmicos (por exemplo, a convecção e a condução térmica) presentes nos ciclos atmosféricos (por exemplo, a evaporação e a condensação), considerando os fatores naturais da região do globo (como, por exemplo, a proximidade do mar e a altitude que influenciam no clima).
  20. Identifique, qualitativamente, condutores térmicos a partir de suas propriedades, como a condutividade, relacionando esse conhecimento às aplicações em construções, equipamentos, utensílios domésticos etc.
  21. Compreenda a linguagem matemática nos modelos físicos e utilize estes modelos em aplicações práticas, reconhecendo os limites de validade para cada situação, por exemplo, a necessidade de uma Teoria Cinética dos Gases para o entendimento das máquinas térmicas durante o desenvolvimento das leis da termodinâmica.

Óptica: A natureza da luz e suas propriedades

  1. Compreenda a existência de certas rupturas no processo histórico da ciência (por exemplo, a catástrofe do ultravioleta), causada pelo surgimento de problemas não explicáveis pelo corpo teórico aceito e legitimado por uma comunidade científica, mas promovendo o desenvolvimento de novos conhecimentos, por exemplo, a quantização da energia.
  2. Compreenda a luz como radiação eletromagnética localizada dentro de uma pequena faixa do espectro eletromagnético, relacionando os comprimentos de onda às cores deste espectro.
  3. Compreenda a luz como pacotes de ondas (energia quantizada) que pode interagir com a matéria, apresentando alguns comportamentos típicos de partículas e outros, de ondas, ou seja, o entendimento da luz a partir do comportamento dual onda-partícula.
  4. Compreenda os fenômenos de difração, interferência e polarização como evidências do caráter ondulatório da luz, e o efeito fotoelétrico como típico do comportamento corpuscular da luz.
  5. Compreenda a natureza dual (onda-partícula) presentes nas interações de partículas atômicas com a matéria, por exemplo, a difração com um feixe de elétrons.
  6. Reconheça os fenômenos luminosos como refração, reflexão, dispersão, absorção e espalhamento, utilizando esses conhecimentos para explicar, por exemplo, a formação do arco-íris e a cor do céu dentre outros fenômenos.
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