Sobre este plano
Este slide não deve ser apresentado para os alunos, ele apenas resume o conteúdo da aula para que você, professor, possa se planejar.
Sobre esta aula: Para a aplicação e desenvolvimento deste plano é necessário que os alunos já tenham desenvolvido conceitos básicos sobre temperatura, calor e conhecimentos sobre materiais isolantes e condutores térmicos, os quais foram trabalhados e aprofundados em aulas anteriores.
Este plano terá como objetivo trabalhar com uma abordagem investigativa e desafiante para os alunos, onde eles deverão desenvolver um projeto de construção de uma garrafa térmica caseira, com materiais acessíveis e de baixo custo.
Dessa forma, os alunos serão responsáveis pelo desenvolvimento do projeto (desenho da garrafa e escolha dos materiais), pela escolha dos testes de investigação (eficiência isolante) e também pela organização de coleta de dados. Para que esse plano seja trabalhado em todo o seu potencial, você deve fornecer, com antecedência, aos alunos o roteiro para a construção de uma garrafa térmica caseira, para que os alunos possam projetá-la e construí-la em casa e trazer para a aula, quando irão testar sua eficiência. O roteiro a ser entregue aos alunos se encontra nesse link: .
Caso queira, você pode escolher realizar o plano completo em três aulas divididas em:
Aula 1 - elaboração do projeto da garrafa térmica.
Aula 2 - construção da garrafa térmica.
Aula 3 - teste da eficiência da garrafa construída.
Para auxiliar no tema, acesse as seguintes referências:
MANUAL DO MUNDO. Faça uma garrafa térmica caseira em casa!. 2015. (10m50s). Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=JqJcKtNS1zM> Acesso: 5 de julho de 2018.
PORTO, Gabriela. “Garrafa térmica”. Info Escola. Disponível em: <https://www.infoescola.com/curiosidades/garrafa-termica/> Acesso: 5 de julho de 2018.
PORTAL SÃO FRANCISCO. “Garrafa Térmica”. Disponível em: <https://www.portalsaofrancisco.com.br/curiosidades/garrafa-termica> Acesso: 5 de julho de 2018.
Materiais necessários para a aula: Garrafa térmica (contendo água quente ou fria) e termômetros (1 por grupo).
Título da aula
Tempo sugerido: 2 minutos
Orientações: Leia o título da aula para os alunos e faça as seguintes perguntas:
- O que é uma garrafa térmica?
- Qual a utilidade dela?
- Já usaram alguma vez?
Converse com os alunos sobre as aplicações de uma garrafa térmica, de acordo com os costumes da sua cidade, como por exemplo:
- O armazenamento de água quente para fazer o chimarrão (caso os alunos não saibam o que é chimarrão, explique que é uma bebida típica do Sul, feita com erva mate).
- Água fria para preparar o tereré ( que é uma espécie de “chimarrão frio”, preparado a partir da infusão da erva mate em água fria)
- Armazenamento de água fria ao fazer caminhadas ou deslocamentos para a escola e/ou trabalho.
- Água com quente para fazer o chá.
Para finalizar, faça uma última pergunta:
- Vocês sabem do que uma garrafa térmica convencional (fábrica) é feita?
Contexto
Tempo sugerido: 5 minutos
Orientações: No dia desta aula, os grupos devem trazer suas garrafas térmicas para apresentação, construídas anteriormente (em aula ou em suas casas), de acordo com o manual entregue por você.
Nesse momento, proponha que os alunos levantem de suas mesas e se direcionem para outros grupos, a fim de conversar sobre os projetos de cada grupo, as ideias que tiveram, a escolha dos materiais, a metodologia que foi traçada no processo de construção e também as dificuldades encontradas no caminho.
Após essa conversa e troca de ideias, peça para que os grupos se reorganizem e façam anotações sobre como poderiam melhorar o seu projeto (ou complementá-lo) a partir das ideias de outros grupos.
Questão disparadora
Tempo sugerido: 3 minutos
Orientações: Divida os alunos nos mesmos grupos da construção da garrafa térmica e leia a questão disparadora.
Permita o debate e o desenvolvimento de ideias dos grupos, com o objetivo de criarem hipóteses sobre como poderiam investigar se suas garrafas térmicas funcionam adequadamente. Você deve orientar e mediar os grupos, auxiliando em suas dúvidas, porém, incentivando o raciocínio dos alunos.
Mão na massa
Tempo sugerido: 30 minutos
Orientações: Os grupos deverão propor procedimentos para investigar e testar a eficiência de suas garrafas. Desenvolvendo um pequeno roteiro de testes para analisar seus projetos. É importante que essa etapa seja desenvolvida pelos próprios alunos, para proporcionar uma situação investigativa envolvendo um aparato criado e projetado por eles mesmos. Porém, caso os grupos apresentem dificuldades em propor testes, você pode seguir as sugestões a seguir:
Caso 1: Os grupos devem colocar algum líquido em baixa temperatura (água com gelo) e/ou com alta temperatura (água quente, chá, café) e conferir a temperatura do líquido na garrafa a cada 5 minutos em um período de 30 minutos por exemplo. A partir desse teste, os alunos devem construir uma tabela de coleta de dados, sugerida no link a seguir: https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/24EztYJKpQrYE9eUqf4xAbjBgGMetdHn8qqSm9aRegQXgnfZrJGWjvcgQwRT/tabela-de-coleta-de-dados-mao-na-massa-cie7-03me02.pdf
Caso 2: Sugerir um teste comparativo entre uma garrafa térmica comprada e a garrafa térmica projetada e pelos alunos. Neste caso, os grupos devem adicionar o líquido de estudo (quente ou frio) na garrafa térmica caseira e na comprada ao mesmo tempo e na mesma temperatura. A cada intervalo de 5 minutos, os grupos devem medir a temperatura dos líquidos nas duas garrafas e coletar os dados para um efeito comparativo. Neste caso, é importante que ambas as garrafas tenham a mesma quantidade de água, para que todas as variáveis estejam constantes (temperatura da água e massa de água e de ar dentro das garrafas), para que a comparação seja relevante. Cabe lembrá-los que ao efetuarmos testes comparativos, não podemos variar todas as variáveis (os fatores que podem influenciar o teste) ao mesmo tempo, ou não teremos como saber qual fator foi responsável pelas mudanças observadas.
Para facilitar o trabalho, no intervalo de tempo determinado, você pode medir a temperatura na garrafa comprada e os grupos as de suas respectivas garrafas, anotando em uma tabela os valores para poderem efetuar as comparações.
Sistematização
Tempo sugerido: 10 minutos
Orientações: Após a coleta e a análise dos dados, cada grupo deve explicar como suas garrafas se saíram durante a realização dos testes, afirmando se elas apresentaram eficiência térmica (isolante) ou não. Para essa etapa, você deve pedir que cada grupo apresente seus resultados para a turma, assim como, o método investigativo que utilizaram para promover os testes (será que 30 minutos é tempo suficiente para testar a eficiência de uma garrafa térmica?)
Caso algum grupo afirme que sua garrafa não mostrou os resultados esperados, proponha um debate entre a turma para que possam analisar e explicar os motivos pelos quais a garrafa térmica não apresentou o desempenho esperado. Avaliando os materiais escolhidos (se são bons isolantes térmicos), o processo de montagem (se foi realizado corretamente, com os materiais bem encaixados) e também a metodologia ao realizar os testes (se a temperatura foi medida corretamente, se a garrafa foi bem vedada a cada medida, etc.).
Os grupos devem levantar hipóteses e teorizar sobre as principais causas que podem ter levado à reprovação da garrafa térmica, assim como, propor soluções que possam resolver o problema da má eficiência térmica. O que eles fariam diferente?
Você pode sugerir uma segunda tentativa, na construção ou adaptação de um novo protótipo, para aprimorar a eficiência das garrafas térmicas, incluindo até mesmo aquelas que foram aprovadas nos testes. Fazê-los pensar no que pode ter sido o problema e como eles fariam se pudessem rever todo o projeto tem como objetivo, desenvolver o conhecimento e aprimoramento científico e tecnológico na sala de aula.
Este processo de reflexão, investigação, análise dos resultados, nova reflexão e propostas de soluções e novas melhorias ao projeto, reflete todo o processo de metodologia científica, e pode se desenvolver como um projeto a longo prazo, realizando um feedback construtivo para que os grupos aperfeiçoem cada vez mais seus projetos durante o bimestre ou semestre, por exemplo.
Sistematização
Tempo sugerido:
Orientações: Projete o slide, imprima uma cópia para cada grupo ou desenhe a figura no quadro. Analise com os alunos as camadas básicas que compõem uma garrafa térmica convencional, a qual é geralmente composta por uma camada de vidro em seu interior e revestida com materiais isolantes. Você pode levar uma garrafa térmica para eles observarem, caso seja possível.
Faça a seguintes perguntas:
- Sabendo que a garrafa térmica tem a função de manter a tempertura, o que podemos observar com a imagem?
- Quais os componentes essenciais de uma garrafa térmica?
Após os alunos desenvolverem sua considerações sobre a composição de uma garrafa térmica convencional, comente sobre alguns dados importantes que estão sendo mostrados na imagem:
Vácuo - No processo de fabricação de garrafas térmicas, o ar é retirado para dificultar a troca de calor entre as camadas que revestem a garrafa. Em alguns casos, pode haver vácuo entre uma ou mais camadas que revestem a garrafa. Em uma garrafa térmica caseira esse processo não poderá ser realizado.
Revestimento externo - São as camadas isolantes que revestem a parte de vidro da garrafa (interior). Geralmente esses materiais são a base de plásticos, vidros ou cerâmicas.
Tampa isolante - É uma tampa, também, revestida com camadas isolantes para impedir a troca de calor com o ambiente.
Superfícies espelhadas - Fazem parte da primeira camada da garrafa, sendo necessária para refletir o calor de volta para a garra. Você pode dar exemplo de refletores solares e também lembrar sobre o refletor construído na aula de confecção de um forno solar caseiro.
Por fim, saliente que, quanto mais camadas isolantes uma garrafa térmica tiver, mais eficiente ela será, ou seja, ela manterá a temperatura do líquido constante por mais tempo e dificultará a troca de calor com o ambiente.
