INSTITUTO FEDERAL DA BAHIA

Plano de Aula

Dados gerais de Identificação

Nível: 4ª UnidadeSérie/turma: 2°ano do ensino médioDisciplina: Física Experimental Carga horária: 50 minutosProfessores: Fabiana Barbosa e Nilma Reis.E-mail: quifba@gmail.com

Tema Central/Assunto

Termodinâmica: Calor, ambiente e usos de energia.

Introdução

O princípio de conservação da energia deve ser tomado como lei fundamental da natureza. Embora possamos transformar uma forma de energia em outra, como por exemplo, energia potencial em energia cinética, a quantidade de trabalho que podemos realizar com esta dada energia, permanece sempre constante.

Em termodinâmica, máquinas térmicas são sistemas que realizam a conversão de calor ou energia térmica em trabalho mecânico. Isto se dá quando uma fonte de calor leva uma substância de trabalho de um estado de baixa temperatura para um estado de temperatura mais alta. A substância de trabalho (normalmente gás ou vapor em expansão térmica) transfere essa energia através de sua expansão no interior da máquina térmica acionando o sistema mecânico (pistão, rotor ou outro) realizando trabalho. Durante essa expansão, a substância de trabalho perde calor para o meio. O trabalho pode ser definido a partir das trocas de calor expressa na equação 1:

Wt = Q1 – Q2 (1)

Onde Q1 e Q2 são respectivamente o calor cedido da fonte quente e o calor recebido pela fonte fria.

Objetivos

Compreender as leis da termodinâmica através de experimentos. Relacionar o princípio de conservação da energia com as leis da termodinâmica

através de experimentos. Demonstrar o princípio da impossibilidade de uma máquina térmica, operando em

ciclos, converter 100% de energia térmica em energia mecânica. Observar a tendência da diminuição de energia térmica disponível de um sistema

termodinâmico.

Desenvolvimento/Conteúdo

Lei zero da termodinâmica Primeira lei da termodinâmica Segunda lei da termodinâmica

Máquinas térmicasCiclo de Carnot

Procedimento metodológico

A aula será de caráter expositivo e dialógico, tendo como recursos materiais data-show; quadro; marcador; lista de exercícios (anexo I).

Para aula experimental utilizaremos como recurso, isopor; lata de refrigerante; canudinhos dobráveis; cola quente; cola epóxi; tesoura; alicate; estilete; vela e fósforo.

Inicialmente será promovida uma motivação para o estudo das leis da termodinâmica, destacando a importância das mesmas para o entendimento de processos simples, presenciados no cotidiano dos alunos.

A partir daí, aborda-se o tema da aula, de acordo com o conteúdo programático. A aula ocorrerá através da promoção contínua da participação do aluno com o que está sendo discutido, estimulando o resgate daquele conhecimento prévio que o mesmo já possa ter adquirido. O resgate aqui mencionado será valorizado, porque tem importância fundamental para a aprendizagem.

Avaliação dos resultados

A avaliação será realizada através da participação durante a exposição do tema e do diagnóstico da resolução dos exercícios da lista do anexo I, para ser realizada no tempo previsto de 1 hora-aula.

Anexos

I Lista de exercícios

Bibliografia

Brasil, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais: ensino médio. Brasília: Ministério da Educação/Secretaria de Educação Média e Tecnológica, 1999.

Halliday D.; Resnick R. e Walker J. Fundamentos de física. Rio de Janeiro: LTC, 2007.

H. M. Nussenzveig. Curso de física básica. São Paulo: Edgar Blücher, 1996.

P. C. M. Penteado e C. M. A. Torres. Física: ciência e tecnologia. São Paulo:

Moderna, 2005.

Tipler P. A. Física. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1984.

PERUZZO, Jucimar. Experimentos de Física Básica: Termodinâmica, Ondulatória e Óptica. 1ª edição. Ed. Livraria da Física. São Paulo, 2012.

R. A. Bonjorno, J. R. Bonjorno, V. Bonjorno e C. M. Ramos. Física completa, 2ª ed. São Paulo: FTD, 2001.