Título da aula: O Mundo da Energia: Calor, Máquinas e Equilíbrio

Propósito da aula: Desenvolver a compreensão dos estudantes sobre os conceitos de energia, calor e equilíbrio termodinâmico, explorando suas relações e implicações na vida na Terra.

Ano: 7º ano do Ensino Fundamental

Objetivos de conhecimento:

• Diferenciar os modos de transferência de calor entre objetos: condução, convecção e radiação.
• Reconhecer e explicar o equilíbrio termodinâmico e sua importância para a vida na Terra.
• Explorar a história dos combustíveis e das máquinas térmicas e sua evolução ao longo do tempo.
• Compreender o funcionamento básico das máquinas simples e sua relação com os conceitos de energia e trabalho.

Habilidades da BNCC: EF07CI02 - "Diferenciar modos de transferência de calor entre objetos, identificando a existência do fluxo térmico, quando houver, e reconhecendo a existência do equilíbrio, quando for o caso. Identificar a temperatura em diferentes tempos. Compreender o equilíbrio termodinâmico como o equilíbrio térmico, químico e mecânico, quando essas variáveis se apresentam inalteráveis."

Sobre esta aula:

• A aula terá duração de 3 horas e será dividida em 3 partes principais:

1. Introdução e Transferência de Calor (90 minutos): Durante esta etapa, os alunos aprenderão sobre os diferentes modos de transferência de calor: condução, convecção e radiação. Eles realizarão experimentos e atividades práticas para ilustrar estes conceitos.

2. Equilíbrio Termodinâmico e Vida na Terra (90 minutos): Esta seção explorará o conceito de equilíbrio termodinâmico e sua importância para a vida na Terra. Os alunos discutirão como os processos termodinâmicos afetam o nosso planeta e como as atividades humanas podem afetar o equilíbrio natural.

3. Evolução da Energia e Máquinas (60 minutos): Nesta parte final da aula, os alunos aprenderão sobre a história dos combustíveis e das máquinas térmicas, desde as primeiras máquinas a vapor até as tecnologias modernas. Eles também explorarão as aplicações das máquinas simples e como elas são usadas para realizar trabalhos mecânicos.

Materiais necessários:

• Materiais para experimentos de condução, convecção e radiação de calor (ex: placas metálicas, água, fogão, lâmpada incandescente, etc.);
• Materiais para construir modelos simples de máquinas (ex: blocos de montar, canudos, elásticos, etc.);
• Gráficos e diagramas ilustrando processos termodinâmicos;
• Livros e artigos sobre a história dos combustíveis e das máquinas térmicas.

Sequência de atividades:

1. Introdução e Transferência de Calor (90 minutos):

   • Breve discussão sobre o que é energia e calor;
   • Demonstração experimental dos diferentes modos de transferência de calor;
   • Atividade prática: os alunos constroem um modelo simples de um radiador para explorar a transferência de calor por convecção;

2. Equilíbrio Termodinâmico e Vida na Terra (90 minutos):

   • Discussão sobre o conceito de equilíbrio termodinâmico;
   • Análise de gráficos e diagramas que ilustram processos termodinâmicos;
   • Debate sobre como as atividades humanas, como a queima de combustíveis fósseis, podem afetar o equilíbrio termodinâmico da Terra;

3. Evolução da Energia e Máquinas (60 minutos):

   • Breve apresentação sobre a evolução dos combustíveis e das máquinas térmicas;
   • Atividade prática: os alunos constroem um modelo simples de uma máquina de alavanca para explorar o conceito de trabalho mecânico;
   • Discussão sobre as aplicações das máquinas simples no nosso dia a dia.

Avaliação: A avaliação será baseada na participação efetiva nas atividades práticas e discussões, na compreensão dos conceitos abordados e na capacidade de aplicar esses conceitos para explicar fenômenos naturais e tecnológicos.