| Sequência didática |
Equilibrando a vida
Serão abordados os conceitos de equilíbrio termodinâmico e seus componentes, bem como sua relação com a manutenção da vida e as máquinas térmicas. Além disso, serão estudados tipos de combustíveis e impactos de avanços tecnológicos.
A BNCC na sala de aula
Objetos de conhecimento | Equilíbrio termodinâmico e vida na Terra História dos combustíveis e das máquinas térmicas |
Competências específicas de Ciências da Natureza | 2. Compreender conceitos fundamentais e estruturas explicativas das Ciências da Natureza, bem como dominar processos, práticas e procedimentos da investigação científica, de modo a sentir segurança no debate de questões científicas, tecnológicas, socioambientais e do mundo do trabalho, continuar aprendendo e colaborar para a construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva. 5. Construir argumentos com base em dados, evidências e informações confiáveis e negociar e defender ideias e pontos de vista que promovam a consciência socioambiental e o respeito a si próprio e ao outro, acolhendo e valorizando a diversidade de indivíduos e de grupos sociais, sem preconceitos de qualquer natureza. |
Habilidades | (EF07CI04) Avaliar o papel do equilíbrio termodinâmico para a manutenção da vida na Terra, para o funcionamento de máquinas térmicas e em outras situações cotidianas. (EF07CI05) Discutir o uso de diferentes tipos de combustível e máquinas térmicas ao longo do tempo, para avaliar avanços, questões econômicas e problemas socioambientais causados pela produção e uso desses materiais e máquinas. |
Objetivos de aprendizagem | Diferenciar e caracterizar diferentes tipos de equilíbrio. Relacionar equilíbrios e manutenção da vida. Contextualizar máquinas térmicas em termos de funcionamento e impactos tecnológicos, econômicos e ambientais. |
Conteúdos | Equilíbrio termodinâmico. Máquinas térmicas e seus combustíveis. Avanços tecnológicos e suas consequências. |
Materiais e recursos
Materiais para anotação.
Desenvolvimento
Quantidade de aulas: 5.
Aula 1
Organizar a sala em semicírculo e retomar, por aproximadamente 10 minutos, os conceitos estudados: temperatura, calor, sensação térmica e propagação de calor. Solicitar aos alunos que façam a retomada oralmente, questionando-os sobre as definições dos conceitos.
Em seguida, questionar os alunos com a seguinte pergunta: “Aprendemos que objetos podem trocar calor, certo? Mas o que acontece quando essa troca atinge um equilíbrio?”. A partir dessa questão introdutória, deve-se conduzir uma discussão que defina 4 conceitos: equilíbrio térmico, equilíbrio mecânico, equilíbrio químico e equilíbrio termodinâmico. O professor deve anotar na lousa cada definição construída pelos alunos, em conjunto com exemplos.
Equilíbrio térmico – momento em que as temperaturas de dois corpos se tornam iguais.
Equilíbrio mecânico – momento em que um corpo se encontra sem movimento.
Equilíbrio químico – momento em que não há transformações químicas acontecendo.
Equilíbrio termodinâmico – momento em que um corpo se encontra, simultaneamente, em equilíbrio térmico, mecânico e químico.
Aula 2
Ao iniciar a aula, separar os alunos em pequenos grupos para responder a um questionário “reflexivo” sobre a relação entre equilíbrio termodinâmico e manutenção da vida na Terra. Exemplo de questionário:
1. Do que é composto o equilíbrio termodinâmico?
Resposta: Dos equilíbrios térmico, mecânico e químico.
2. De forma simples, o que é necessário para a manutenção da vida?
Respostas pessoais. Esperam-se respostas como comer, andar, dormir etc.
3. É necessário movimento para realizar o que foi listado na questão 2?
Respostas pessoais. Espera-se que os alunos respondam que sim.
4. É necessário trocar calor para realizar o que foi listado na questão 2?
Respostas pessoais. Espera-se que os alunos respondam que sim.
5. Transformações químicas são necessárias para realizar o que foi listado na questão 2?
Respostas pessoais. Espera-se que os alunos respondam que sim.
6. Há vida enquanto houver equilíbrio termodinâmico?
Resposta: Não há vida enquanto houver equilíbrio termodinâmico. Esse equilíbrio é resultado da ausência de movimento, de reações químicas e da propagação do calor, e esses 3 fatores são fundamentais para a existência da vida.
Para finalizar a aula, corrigir/debater as questões com a sala toda, sempre pedindo que, a cada questão, um grupo diferente leia e justifique sua resposta. Escrever na lousa tópicos importantes, além de no debate inserir informações relevantes (como as respostas esperadas de cada questão), caso não sejam levantadas pelos alunos. O objetivo é que os alunos percebam, ainda nos grupos, qual é a relação e que o professor apenas formalize essa relação na discussão final. Reservar de 15 a 20 minutos para a discussão.
Como lição de casa, deve-se solicitar aos alunos que pesquisem com seus familiares que tipos de combustíveis eles conhecem e quais suas aplicações.
Aula 3
Organizar a sala novamente em semicírculo. Introduzir o conceito de máquinas térmicas, com a seguinte pergunta (já copiada na lousa): “O que são máquinas térmicas? Como funcionam?”. Em seguida, pedir a quem quiser responder que levante a mão. Conforme os alunos forem respondendo, anotar na lousa um resumo de suas respostas em forma de tópicos. Lembrar de variar sempre os alunos escolhidos, estimulando a participação de todos na discussão. É importante também incentivar aqueles que não levantam as mãos a participar. Durante a discussão, incluir um questionamento sobre a necessidade de se estabelecer ou não um equilíbrio termodinâmico para o funcionamento das máquinas térmicas.
As máquinas térmicas transformam energia térmica em energia mecânica, ou, de modo simplificado, calor em movimento. A locomotiva a vapor, por exemplo, utiliza a queima do carvão para aquecer um reservatório de água. O vapor gerado nesse reservatório é utilizado para mover cilindros que movimentam a locomotiva. Nesse cenário, o carvão é considerado um combustível. De modo simplificado, um combustível pode ser definido como um material que, após passar por transformações químicas, libera calor.
Em seguida, pedir aos alunos que relatem o que pesquisaram em casa sobre os combustíveis. Juntos, alunos e professor, devem estabelecer relações entre as máquinas e os combustíveis, bem como uma definição do que é um combustível e alguns tipos existentes. Simultaneamente ao andamento da aula, deve-se compor uma lista com diferentes máquinas térmicas utilizadas em diversas épocas, bem como seus combustíveis utilizados. Essa lista será utilizada na aula 4. Reservar ao menos 20 minutos para essa atividade final. Exemplo de lista:
Locomotiva a vapor – século XIX – carvão.
Veículos modernos (motor de combustão interna) – séculos XX/XXI – gasolina, álcool, diesel, gás natural, querosene etc. Observação: caso julgue interessante, separar por tipo de veículo (avião, carros, caminhões, navios etc.).
Geladeira – século XIX – energia elétrica ou gerador.
Usina nuclear – século XX – material radioativo.
Aula 4
Retomar a lista produzida na aula 3, relembrando rapidamente o que foi discutido. Separar a sala em grupos e cada um deverá escolher uma máquina e seu respectivo combustível (de modo que tenham, no máximo, 2 grupos por máquina) e discutir 3 tópicos:
Qual é o avanço tecnológico que essa máquina pode ter proporcionado?
Qual impacto ela teve economicamente? Gerou ou diminuiu oportunidades de trabalho?
Quais são os impactos socioambientais relacionados ao uso e à produção dessas máquinas e seus combustíveis?
Monitorar o tempo, orientando os alunos a gastar de 10 a 15 minutos por tópico. Os alunos devem registrar, em seus cadernos, o que foi discutido.
Aula 5
Dispor a sala novamente em semicírculo. Com o auxílio de suas anotações, cada grupo deve expor o que discutiu na aula 4, abrindo o debate para a sala toda. Simultaneamente, o professor deve registrar a discussão na lousa, criando uma tabela comparativa entre as máquinas.
Exemplo de tabela:
Máquina | Combustível | Avanço tecnológico | Impactos econômicos | Impactos socioambientais |
Geladeira | Energia elétrica | Armazenar alimentos por mais tempo. | Mais empregos na produção de geladeiras. | Extração de matéria-prima para produzir a geladeira e impactos associados à produção de energia elétrica. |
Orientar os alunos a não copiar a tabela e, em vez disso, prestar atenção e participar da discussão. Ao final, pode-se registrar fotograficamente a tabela e enviar aos alunos.
Para trabalhar dúvidas
Para facilitar o entendimento sobre a relação equilíbrio termodinâmico x manutenção da vida, podem-se utilizar exemplos pontuais para cada tipo de equilíbrio. Por exemplo, demonstrar que um animal precisa se mover para obter comida, precisa trocar calor com o ambiente para se aquecer e precisa realizar transformações químicas para digerir os alimentos.
Durante a aula 3, podem-se utilizar recursos visuais para facilitar o entendimento dos alunos. Por exemplo, podem-se apresentar a estrutura e o funcionamento da locomotiva a vapor ou do motor de combustão interna com ilustrações e/ou vídeos, demonstrando um passo a passo simplificado.
Em momentos de trabalho em grupo, deve-se deixar que os alunos resolvam suas dúvidas em grupo. É importante estimular o debate entre eles, para que aprendam a expressar suas dúvidas e debatê-las, construindo assim um raciocínio em direção à resposta, em vez de recorrer à “alternativa fácil” que é perguntar ao professor. O professor pode intermediar e direcionar a discussão, sem revelar a resposta.
Avaliação
As questões da aula 2 e as anotações da aula 4 podem ser analisadas como o primeiro instrumento avaliativo. Devem-se analisar essas duas formas avaliativas, buscando respostas e anotações utilizadas pelos alunos que indiquem se atingiram ou não os objetivos de aprendizagem associados aos instrumentos.
Avaliar também a postura individual do aluno nos debates, sempre promovendo perguntas para garantir que aqueles alunos mais tímidos se expressem e tirem suas dúvidas.
Ampliação
Cada grupo pode desenvolver um cartaz informativo sobre sua máquina. Esse cartaz pode ser físico e compor o mural da sala e/ou exposição na escola, pode ser virtual e compartilhado pelas mídias adequadas ou até mesmo por ambos os meios.
Fonte: PNLD
