Título da aula: "Explorando Sistemas Térmicos Sustentáveis: Previsões, Intervenções e Protótipos"

Propósito da aula: Esta aula visa introduzir os alunos do Ensino Médio aos conceitos de sistemas térmicos sustentáveis, enfatizando a análise de variáveis termodinâmicas, a realização de previsões e avaliações, e a construção de protótipos usando tecnologias digitais.

Ano: 1º, 2º ou 3º ano do Ensino Médio

Objetivos de conhecimento:

• Compreender os princípios básicos dos sistemas térmicos e sua relação com a sustentabilidade.
• Analisar os efeitos das variáveis termodinâmicas (temperatura, pressão e volume) no funcionamento de sistemas térmicos.
• Realizar previsões sobre o comportamento de sistemas térmicos com base em modelos matemáticos e dados experimentais.
• Avaliar a eficiência e a sustentabilidade de sistemas térmicos existentes, identificando pontos de melhoria.
• Projetar e construir protótipos de sistemas térmicos sustentáveis, usando tecnologias digitais para auxiliar no cálculo de estimativas e na construção dos protótipos.

Habilidades da 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."

Sobre esta aula:

A aula é dividida em duas sessões de 50 minutos cada. Na primeira sessão, os alunos exploram os conceitos teóricos e matemáticos relacionados aos sistemas térmicos sustentáveis. Na segunda sessão, eles aplicam esses conceitos na prática, realizando previsões, avaliando intervenções e construindo protótipos usando tecnologias digitais.

Materiais Necessários:

• Apresentação em PowerPoint ou Google Slides sobre sistemas térmicos sustentáveis (opcional).
• Computadores ou tablets com acesso à internet para pesquisa e uso de softwares de simulação.
• Software de simulação de sistemas térmicos (como o EnergyPlus ou o TRNSYS) ou planilhas de cálculo avançadas (como o Excel).
• Materiais para construção de protótipos (dependendo do projeto escolhido pelos alunos).

Plano de Aula Detalhado:

1. Introdução (10 minutos):

• Apresente o tema da aula e discuta brevemente a importância dos sistemas térmicos sustentáveis na sociedade moderna.
• Revise os conceitos básicos de termodinâmica (como temperatura, pressão e volume) e sua relação com o funcionamento dos sistemas térmicos.

2. Exploração dos Conceitos Teóricos (20 minutos):

• Utilize a apresentação em PowerPoint ou Google Slides para apresentar os diferentes tipos de sistemas térmicos sustentáveis (como sistemas solares térmicos, bombas de calor e sistemas geotérmicos).
• Discuta as variáveis termodinâmicas que afetam o funcionamento desses sistemas e como elas podem ser manipuladas para otimizar a eficiência e a sustentabilidade.
• Apresente exemplos reais de sistemas térmicos sustentáveis em uso e discuta seus benefícios e desafios.

3. Previsões e Avaliações (20 minutos):

• Apresente aos alunos um cenário hipotético de um sistema térmico sustentável que está sendo projetado.

• Divida os alunos em grupos e atribua a cada grupo uma tarefa específica:

  • Um grupo deve usar o software de simulação para prever o comportamento do sistema térmico em diferentes condições operacionais.
  • Outro grupo deve avaliar a eficiência e a sustentabilidade do sistema térmico existente e identificar pontos de melhoria.

4. Construção de Protótipos (50 minutos):

• Forneça aos alunos os materiais necessários para a construção de um protótipo de sistema térmico sustentável (o tipo de protótipo pode variar de acordo com os recursos disponíveis).
• Instrua os alunos a usar tecnologias digitais (como sensores, microcontroladores e software de programação) para auxiliar na construção e no controle do protótipo.
• Os alunos trabalham em grupos para construir e testar seus protótipos, usando os conhecimentos adquiridos na aula.

5. Apresentação e Discussão dos Trabalhos (30 minutos):

• Cada grupo apresenta seu protótipo e os resultados dos testes realizados.
• A turma discute as diferentes soluções apresentadas e suas vantagens e desvantagens.

6. Conclusão (10 minutos):

• Resuma os principais conceitos aprendidos na aula e destaque a importância da análise, previsão e avaliação de sistemas térmicos sustentáveis para a construção de um futuro mais sustentável.