Corrida do Gelo Derretido

Desenvolvida por: Gabrie… (com assistência da tecnologia Profy)
Área do Conhecimento/Disciplinas: Física
Temática: Transferência de Calor

A atividade 'Corrida do Gelo Derretido' tem como objetivo explorar o método de transferência de calor, conhecido como condução. Os alunos participarão de uma competição onde devem manter um cubo de gelo em seu estado sólido pelo maior tempo possível, utilizando diferentes superfícies de contato. Através desta experiência prática, pretende-se que os alunos desenvolvam uma compreensão mais profunda sobre os conceitos de condução de calor, os fatores que influenciam a eficiência de cada material e suas aplicações práticas. Durante a atividade, os alunos deverão registrar os tempos de derretimento e a eficácia de cada material, fazendo observações críticas e justificando suas escolhas. Ao final, cada aluno apresentará suas conclusões em uma discussão coletiva, onde será debatida a aplicabilidade dos conceitos em situações do dia a dia.

Objetivos de Aprendizagem

A atividade busca fomentar o entendimento prático dos conceitos de transferência de calor através da aplicação no derretimento do gelo, incentivando a análise crítica e a argumentação fundamentada pelos alunos. Espera-se que os estudantes sejam capazes de reconhecer e explicar como o material da superfície altera os efeitos da troca de calor entre o mesmo e o cubo de gelo, identificando suas características e aplicações práticas, desenvolvendo habilidades de observação, registro e apresentação de dados experimentais. 

  • Compreender os princípios básicos de condução, convecção e radiação.
  • Avaliar a eficiência de diferentes métodos de transferência de calor.
  • Aprimorar a capacidade de observação e registro de dados experimentais.
  • Apresentar e justificar conclusões baseadas em dados coletados.

Habilidades Específicas BNCC

  • EM13CNT103: Utilizar e relacionar conceitos de calor e temperatura, energia térmica e energia interna, em análises de situações reais ou experimentais do cotidiano.
  • EM13CNT104: Analisar e explicar diferentes formas de transferência de calor e seus efeitos no meio ambiente e na vida cotidiana.
  • EM13CNT305: Comunicar, de forma clara e coerente, argumentações sobre contextos científicos e tecnológicos, utilizando adequadamente a linguagem científica.

Conteúdo Programático

O conteúdo programático focará nos três principais métodos de transferência de calor: condução, quando o calor é transferido por contato direto, frequentemente utilizado em utensílios de cozinha; convecção, que envolve o movimento de fluidos como ar e água para transferir calor, comum em sistemas de aquecimento e refrigeração; e radiação, onde o calor é transferido através de ondas eletromagnéticas, como a energia solar. A atividade proporcionará também uma discussão sobre as aplicações práticas de cada método no dia a dia, destacando sua eficiência em diferentes contextos.

  • Conceitos de condução, convecção e radiação.
  • Eficácia dos métodos na transferência de calor.
  • Aplicações práticas dos conceitos de transferência de calor.
  • Fatores que influenciam a eficiência de transferência de calor.

Metodologia

A metodologia adotada combina aprendizado prático e colaborativo, onde os alunos têm a oportunidade de explorar conceitos teóricos através de experimentação. A competição entre alunos estimula o engajamento e incentiva o desenvolvimento de estratégias eficazes para resolver desafios práticos. Durante a atividade, a observação e a análise crítica serão promovidas, com os alunos sendo incentivados a justificar suas escolhas de método e a interpretar os resultados experimentais. O uso de registros detalhados e apresentações colaborativas fortalecerá as habilidades de comunicação científica.

  • Experimentação prática de conceitos teóricos.
  • Registro e análise crítica de dados.
  • Apresentações e discussões em grupo para compartilhamento de resultados.

Aulas e Sequências Didáticas

O cronograma da atividade está planejado para ser realizado em três sessões de 50 minutos. Na primeira sessão, será feita a introdução aos conceitos teóricos dos métodos de transferência de calor, seguida pela divisão dos alunos em equipes e distribuição dos materiais. A segunda sessão será dedicada à execução da atividade prática de derretimento do chocolate, incluindo observações e registro de dados. Na terceira sessão, os grupos irão preparar e apresentar suas conclusões, participando de uma discussão dirigida sobre a eficiência dos métodos e suas aplicações no cotidiano.

  • Aula 1 da atividade: Introdução teórica e formação das equipes.
  • Aula 2 da atividade: Execução da atividade prática e registro de dados.
  • Aula 3 da atividade: Apresentação dos resultados e discussão final.

Avaliação

A avaliação será realizada de forma contínua durante as três sessões, levando em consideração a participação individual e coletiva, a qualidade dos registros de dados, a clareza e coerência das apresentações finais e a capacidade dos alunos de argumentar suas conclusões. Serão estabelecidos critérios específicos, como a precisão dos dados anotados, a justificativa para a escolha do método de transferência de calor e a integração do conhecimento teórico com a prática. Por exemplo, um grupo que consiga explicar adequadamente por que o método de condução foi mais eficaz para o derretimento, com dados que suportem essa conclusão, receberá uma avaliação positiva. A autoavaliação e a avaliação entre pares também serão incentivadas para promover a reflexão crítica.

Materiais e ferramentas:

Para a realização da atividade, será necessário um kit de materiais que inclua pedaços de chocolate, fontes de calor representativas para cada método de transferência de calor – como blocos metálicos aquecidos para condução, ventiladores ou aquecedores para convecção, e lâmpadas infravermelhas para radiação. Também serão utilizados cronômetros para medir o tempo de derretimento e papel para a anotação dos dados. O uso desses recursos visará não apenas facilitar a execução das atividades, mas também promover a compreensão visual e prática dos conceitos abordados.

  • Pedaços de chocolate para experimentação.
  • Blocos metálicos aquecidos para condução.
  • Ventiladores ou aquecedores para convecção.
  • Lâmpadas infravermelhas para radiação.
  • Cronômetros e papel para registro de dados.

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