Título da Aula: "Sistemas Térmicos Sustentáveis: Projetos Inovadores para um Futuro Renovável"

Propósito da Aula: Introduzir os alunos do ensino médio aos conceitos de sistemas térmicos sustentáveis, permitindo que eles explorem o uso de tecnologias digitais para analisar, projetar e construir protótipos de sistemas inovadores que visem o uso eficiente de energia e a redução do impacto ambiental.

Ano: Ensino Médio 1, 2 e 3 anos

Objetivos de Conhecimento:

• Compreender os conceitos básicos de sistemas térmicos e seus componentes.
• Explorar as variáveis termodinâmicas e seus efeitos no funcionamento de sistemas térmicos.
• Desenvolver habilidades para analisar e projetar sistemas térmicos sustentáveis usando tecnologias digitais.
• Aplicar conhecimentos adquiridos para construir protótipos funcionais que demonstrem a aplicabilidade de soluções sustentáveis.

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."

Materiais Necessários:

• Computadores ou tablets com acesso à internet e softwares de simulação ou modelagem para sistemas térmicos.
• Materiais variados para construção dos protótipos, como canos de PVC, conectores, bombas d'água, reservatórios, fontes de calor, sensores de temperatura e dispositivos de controle eletrônico.
• Equipamentos de segurança, como óculos de proteção, luvas e máscaras, se necessário.

Plano de Aula Detalhado:

1. Introdução (15 minutos):

• Discussão inicial sobre a importância dos sistemas térmicos no mundo moderno e a necessidade de buscar soluções sustentáveis.
• Apresentação dos objetivos da aula e das etapas do projeto.

2. Exploração Conceitual (20 minutos):

• Apresentação dos conceitos básicos de sistemas térmicos, incluindo componentes, transferência de calor e variáveis termodinâmicas.
• Uso de exemplos práticos para ilustrar esses conceitos e sua relevância no contexto da sustentabilidade.

3. Análise e Projeto de Sistemas Térmicos (30 minutos):

• Os alunos formam grupos e escolhem um sistema térmico específico para analisar e projetar.
• Utilizando softwares digitais, os grupos modelam o sistema, variam as condições operacionais e observam os efeitos dessas mudanças no desempenho do sistema.
• Avaliação das alternativas propostas e seleção da melhor solução para o contexto escolhido.

4. Construção de Protótipos (60 minutos):

• Os grupos constroem protótipos funcionais dos seus sistemas térmicos sustentáveis.
• Utilização de materiais seguros e sustentáveis na construção dos protótipos, considerando as restrições de tempo e orçamento.

5. Testes e Avaliação (30 minutos):

• Os grupos testam seus protótipos e avaliam seu desempenho em relação aos objetivos propostos.
• Análise dos resultados obtidos e discussão sobre possíveis melhorias.

6. Apresentação dos Projetos (20 minutos):

• Cada grupo apresenta seu protótipo e seus resultados para a turma.
• Discussão aberta sobre as soluções apresentadas e os desafios encontrados durante o projeto.

Conclusão e Reflexão (10 minutos):

• Revisão dos aprendizados da aula e reflexão sobre a importância da inovação e da sustentabilidade no desenvolvimento de sistemas térmicos.
• Incentivo à busca contínua por soluções criativas e sustentáveis para os desafios energéticos do futuro.