Aquecedores Caseiros: Mão na Massa

Desenvolvida por: Leosan… (com assistência da tecnologia Profy)

Área do Conhecimento/Disciplinas: Física

Temática: Sustentabilidade e Termodinâmica

Nesta atividade, os alunos do 2º ano do Ensino Médio desenvolverão habilidades práticas ao projetar e construir aquecedores caseiros usando garrafas PET e materiais recicláveis. A atividade começa com a teoria sendo introduzida através de um vídeo em casa, seguindo o modelo de sala de aula invertida. Isso prepara os alunos para a fase prática em sala de aula, onde eles trabalharão em equipes, promovendo um ambiente hands-on de aprendizado. Cada equipe deve avaliar a eficiência de seus protótipos medindo a variação de temperatura alcançada e discutir como soluções sustentáveis podem ser aplicadas no design de aquecedores. Durante a construção, os alunos analisarão as variáveis termodinâmicas envolvidas, aprimorando sua compreensão sobre a física do calor, trocas térmicas e eficiência energética. A atividade não apenas reforça conceitos teóricos, mas também promove a conscientização sobre a sustentabilidade e a importância de práticas ecológicas em projetos de engenharia.

Objetivos de Aprendizagem

Os objetivos de aprendizagem para esta atividade concentram-se em capacitar os alunos a aplicar conhecimentos de termodinâmica na prática através da concepção e criação de protótipos funcionais que promovem a sustentabilidade. Ao longo do processo, os estudantes desenvolverão habilidades críticas na análise de variáveis térmicas e na gestão de recursos sustentáveis, com o objetivo de maximizar a eficiência de seus aquecedores enquanto utilizam materiais recicláveis. Esta experiência prática permite que os alunos integrem conceitos teóricos de forma tangível, impulsionando tanto seu entendimento conceitual quanto suas capacidades práticas.

Aplicar conceitos de termodinâmica na criação de protótipos.
Incorporar sustentabilidade e materiais recicláveis em projetos práticos.
Avaliar a eficiência de sistemas térmicos através da medição de temperatura.

Habilidades Específicas BNCC

EM13CNT102: Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.

Conteúdo Programático

O conteúdo programático desta atividade engloba uma introdução aos princípios de termodinâmica, com foco nas leis do calor e em como elas se aplicam em sistemas fechados como aquecedores. Os alunos explorarão práticas sustentáveis através da reutilização de materiais, desenvolvendo soluções que minimizam o impacto ambiental. A atividade aborda a troca de calor, eficiência energética e a capacidade única dos alunos de ajustarem variáveis para otimizar o desempenho de seus designs.

Princípios de termodinâmica.
Propriedades e transferência de calor.
Eficiência energética e sustentabilidade.

Metodologia

A metodologia aplicada nesta atividade prioriza o aprendizado ativo através da experimentação e do trabalho em equipe. Utilizando o modelo de sala de aula invertida, os alunos chegam preparados para participar ativamente na fase prática, tendo já entendido conceitos teóricos iniciais de modo autônomo. A co-criação na construção dos protótipos incentiva o pensamento criativo e a resolução de problemas colaborativa, enquanto a reflexão em grupo sobre os resultados obtidos fortalece o aprendizado por meio da troca de conhecimentos e experiências.

Sala de aula invertida.
Aprendizado baseado em projetos.
Trabalho colaborativo em equipes.

Aulas e Sequências Didáticas

O cronograma da atividade está estruturado em duas aulas de 60 minutos, totalizando uma carga horária de 2 horas. Na primeira aula, os alunos apresentarão suas pesquisas individuais e discutirão o planejamento dos protótipos em equipe. Na segunda aula, eles construirão e testarão os protótipos, finalizando com uma discussão coletiva sobre os resultados alcançados e os desafios encontrados durante a execução do projeto.

Aula 1: Discussão teórica e planejamento do protótipo.
Aula 2: Construção e testes dos protótipos, seguidos de discussão e reflexão.

Avaliação

A avaliação será baseada em três componentes principais: o envolvimento no processo de construção do protótipo, a eficácia do aquecedor criado e a capacidade dos alunos em refletir criticamente sobre os resultados e o uso de materiais sustentáveis. Durante a construção, serão observadas a criatividade e a colaboração dentro das equipes. A eficácia será quantificada pela variação de temperatura medida e pela inovação na aplicação de materiais recicláveis. Finalmente, os estudantes participarão de uma discussão onde deverão apresentar seus raciocínios e aprendizados sobre as variáveis termodinâmicas e a aplicabilidade do projeto, demonstrando comunicação eficaz e pensamento crítico.

Materiais e ferramentas:

Os recursos necessários para esta atividade incluem materiais comuns do dia a dia que podem ser reciclados, além de equipamentos básicos para medições e montagem dos protótipos. Utilizar materiais facilmente acessíveis reforça o enfoque sustentável e a reutilização criativa, permitindo que os alunos ampliem seu conhecimento sobre como itens cotidianos podem ser reaproveitados em projetos com propósitos mais significativos.

Garrafas PET e materiais recicláveis.
Termômetros para medição de temperatura.
Ferramentas básicas como tesouras e fitas adesivas.

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