Título da Aula: Tecnologias Digitais na Sustentabilidade: Previsões e Projetos com Sistemas Térmicos

Propósito: Esta aula visa desenvolver as habilidades dos alunos em utilizar tecnologias digitais para realizar previsões, avaliar intervenções e construir protótipos de sistemas térmicos sustentáveis. Eles aprenderão a considerar os efeitos das variáveis termodinâmicas no funcionamento dos sistemas e a usar ferramentas digitais para apoiar seus projetos.

Ano: Ensino Médio 1º, 2º e 3º anos

Objetivos de Conhecimento:

• Compreender os conceitos de sistemas térmicos e variáveis termodinâmicas.
• Utilizar tecnologias digitais para realizar previsões e avaliar intervenções em sistemas térmicos.
• Construir protótipos de sistemas térmicos sustentáveis considerando as variáveis termodinâmicas e o uso de tecnologias digitais.

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 para cada aluno.
• Software de simulação de sistemas térmicos (exemplos: EnergyPlus, TRNSYS, CONTAM).
• Materiais para construção do protótipo (exemplos: materiais recicláveis, componentes eletrônicos, sensores).
• Folhas de papel, canetas ou lápis para anotações.

Sequência de Atividades:

1. Introdução (10 minutos):

• Apresentação dos objetivos da aula e discussão sobre a importância da sustentabilidade em sistemas térmicos.
• Ampliação do conhecimento sobre os conceitos básicos de sistemas térmicos e variáveis termodinâmicas.

2. Exploração de Tecnologias Digitais (20 minutos):

• Demonstração de diferentes tecnologias digitais que podem ser usadas para realizar previsões, avaliar intervenções e construir protótipos de sistemas térmicos, como software de simulação e plataformas de desenvolvimento de produtos.
• Os alunos exploram essas tecnologias e discutem suas vantagens e desvantagens.

3. Modelagem e Simulação (30 minutos):

• Os alunos são divididos em grupos e cada grupo escolhe um sistema térmico para modelar e simular usando um software de simulação.
• Os alunos inserem os dados relevantes no software e realizam simulações para avaliar o desempenho do sistema.
• Eles discutem os resultados das simulações e propõem intervenções para melhorar a eficiência e sustentabilidade do sistema.

4. Construção de Protótipos (60 minutos):

• Com base nos resultados da simulação, os alunos constroem protótipos físicos dos sistemas térmicos usando materiais recicláveis e componentes eletrônicos.
• Eles utilizam sensores e microcontroladores para automatizar o controle do sistema e monitorar seu desempenho.

5. Teste e Análise (30 minutos):

• Os alunos testam seus protótipos e coletam dados sobre seu desempenho.
• Eles analisam os dados e comparam os resultados com as previsões feitas na simulação.
• Eles identificam áreas de melhoria e fazem modificações no protótipo para otimizar seu funcionamento.

6. Reflexão e Discussão (20 minutos):

• Os alunos apresentam seus protótipos e compartilham suas experiências com a turma.
• Eles discutem os desafios enfrentados durante o projeto e as lições aprendidas.
• Juntos, refletem sobre a importância das tecnologias digitais na sustentabilidade e como essas ferramentas podem ser usadas para criar soluções inovadoras.

Conclusão e Avaliação: A avaliação da aula será baseada no envolvimento dos alunos nas atividades, na qualidade dos protótipos construídos e na capacidade de analisar e interpretar os dados coletados. Os alunos também serão avaliados pela sua habilidade de apresentar e comunicar suas descobertas e conclusões de forma clara e concisa.