Aventura Termodinâmica na Oficina

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

Área do Conhecimento/Disciplinas: [Ciências Naturais]

Temática: [Eficiência de Motores Térmicos]

Nesta atividade, os alunos do 2º ano do Ensino Médio investigarão as variáveis termodinâmicas fundamentais que influenciam a eficiência de motores térmicos. Inicialmente, os alunos realizarão uma pesquisa autônoma sobre os princípios básicos de termodinâmica em casa, promovendo o desenvolvimento de habilidades de autoaprendizagem e preparação prévia ao trabalho prático. Durante as aulas presenciais, os estudantes trabalharão em grupos para construir modelos simples de motores térmicos em oficinas. Eles serão encorajados a explorar diferentes variações de temperatura, pressão e volume para prever as alterações na eficiência do motor, utilizando sensores e softwares de medição em tempo real. Esta atividade visa integrar conhecimentos teóricos com experimentação prática, reforçando o aprendizado ativo e a aplicação do conhecimento em situações práticas.

Objetivos de Aprendizagem

Os objetivos de aprendizagem desta aula estão centrados na compreensão e aplicação prática dos conceitos de termodinâmica no contexto dos motores térmicos. A atividade se propõe a fortalecer o raciocínio crítico dos alunos ao investigar como variáveis termodinâmicas afetam o funcionamento de sistemas térmicos. Além disso, busca-se desenvolver habilidades práticas na construção e análise de protótipos, promovendo uma compreensão aprofundada da relação entre teoria e prática.

Compreender princípios básicos de termodinâmica.
Aplicar conceitos teóricos na construção de modelos de motores térmicos.

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.
EM13CNT104: Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.

Conteúdo Programático

O conteúdo programático desta aula abrange conceitos fundamentais de termodinâmica e sua aplicação prática no contexto de motores térmicos. Através da interação com materiais concretos e digitais, os alunos terão a oportunidade de explorar e compreender a relação entre variáveis como temperatura, pressão e volume, e suas implicações na eficiência dos motores. Este enfoque não apenas enriquece o entendimento teórico dos alunos, mas também ilumina a importância das ciências naturais em problemas práticos.

Princípios básicos de termodinâmica.
Eficiência de motores térmicos.
Relação entre temperatura, pressão e volume.

Metodologia

A metodologia adotada na aula prioriza a aprendizagem ativa e colaborativa através de sessões práticas em oficinas. Os alunos serão divididos em grupos e orientados a aplicar os conceitos teóricos na construção de protótipos de motores. A utilização de tecnologias digitais para coleta e análise de dados em tempo real proporcionará uma experiência de aprendizagem diferenciada, permitindo aos alunos compreenderem as implicações práticas das variáveis termodinâmicas na eficiência de motores térmicos.

Pesquisa autônoma.
Construção de modelos de motores em grupo.
Uso de sensores e software para coleta de dados.

Aulas e Sequências Didáticas

O cronograma da atividade é cuidadosamente estruturado para integrar teoria e prática em duas aulas de 60 minutos cada. As atividades estão planejadas para garantir que os alunos tenham a oportunidade de realizar a pesquisa teórica de forma independente, seguido pela aplicação prática dos conceitos durante a construção de protótipos nas sessões presenciais.

Primeira aula: Introdução à atividade e construção dos modelos de motores.
Segunda aula: Teste dos modelos e análise de dados.

Avaliação

A avaliação dos alunos será baseada em critérios práticos e teóricos, incluindo a participação ativa nas discussões, contribuição para o projeto do grupo e a precisão dos dados coletados. A habilidade dos alunos em aplicar conhecimentos teóricos na construção do protótipo, bem como a capacidade de interpretar dados de forma crítica, será analisada. Por exemplo, os alunos receberão pontos pela formulação correta de hipóteses sobre a eficiência do motor e pela execução eficaz das experiências práticas.

Materiais e ferramentas:

Os recursos necessários para a atividade incluem materiais para a construção dos modelos de motores, além de sensores e softwares para coleta e análise de dados. Tais ferramentas não apenas facilitam a realização da atividade, mas também incentivam o uso das tecnologias digitais, preparando os alunos para os desafios contemporâneos.

Materiais de construção dos modelos.
Sensores de temperatura e pressão.
Computadores com software analítico.

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