Forno Solar - Construção de um forno caseiro
Plano de Aula
Plano de aula: Construção de um forno caseiro
Plano 4 de uma sequência de 5 planos. Veja todos os planos sobre Calor, sensação térmica, equílibro
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: Esta aula deve ser ministrada após os alunos já terem construído conhecimentos iniciais sobre a definição de temperatura e sua relação (diferenças) com o calor (aula sobre temperatura e calor). Ela tem como objetivo mostrar um meio alternativo para assar e preparar determinados alimentos com a utilização de um forno solar caseiro, que usa uma forma de energia renovável e é, portanto, uma opção para substituir fornos convencionais a gás ou qualquer forno que utilize energias derivadas do petróleo.
Este plano, para ser trabalhado em todo o seu potencial, requer dois momentos: um para a montagem do forno e outro para testar seu funcionamento. No slide 5 você encontra sugestões de como melhor dividir e organizar o tempo.
O forno solar funciona da coleta da energia do Sol para um recipiente que contenha algum alimento, sendo assado apenas com a utilização desta energia.
Os materiais utilizados devem ser isolantes térmicos (para reter o calor dentro do forno), sendo também necessário um refletor feito de alumínio, com o objetivo de refletir a energia solar para dentro do forno caseiro e aumentar a sua potencialidade.
Para a orientação ao professor, é importante acessar sobre o processo de construção de um forno solar caseiro com base nas seguintes referências:
BRAINERGISER. How to make a simple solar cooker to understand the use of solar energy. 2014. (3m54s). Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=v5CdNH3sQT0> Acesso em: 5 de junho de 2018.
GEARUP. How to make a solar cooker. 2017. (5m04s). Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=qofh1vy2XzI&t=4s> Acesso em: 5 de junho de 2018.
TECHXCITE, Duke. Cooking with the sun activity. 2012. (6m40s). Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=qhuoqO3HlxM&t=293s> Acesso em: 5 de junho de 2018.
MANUAL DO MUNDO. Como fazer forno solar com caixa de pizza. 2014. (4m40s). Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=Lp6ANp5ZO_s&t=75s> Acesso em: 5 de junho de 2018.
Apesar de os vídeos ser autoexplicativos e apresentar a metodologia de forma didática e detalhada, é importante informar que os vídeos em inglês podem ser vistos com legendas automáticas em português. Clicando no ícone que representa uma engrenagem no canto inferior direito da tela do vídeo, escolher a opção “legendas” e selecionar o idioma que desejar.
Materiais necessários para a aula: Caixa de papelão (pequena de preferência), placa de papelão (470 mm x 235 mm), régua, placa de isopor, estilete, tesoura, cartolina preta, cola, papel alumínio, pasta transparente em L (pasta plástica para guardar documentos), luvas térmicas (ou algum tipo de proteção semelhante, dessas usadas em cozinha para manusear panelas e assadeiras quentes). Manual detalhado de como construir o forno solar disponível no material complementar.
Título da aula
Tempo sugerido: 2 minutos.
Orientações: Ao ler o título da aula, o professor pode fazer as seguintes perguntas para os alunos:
- Vocês já cozinharam alguma vez?
- Gostam ou têm vontade de aprender?
- Vocês sabem o que um forno faz?
- Acham que é possível construir um forno em uma aula?
Inicie uma conversa descontraída com a turma sobre gastronomia falando sobre experiências e receitas que são realizadas utilizando o forno (bolo, pão de queijo, pão, lasanha), salientando a importância de assar os alimentos.
Contexto
Tempo sugerido: 10 minutos.
Orientações: Leia o título da reportagem para os alunos. Comente sobre a situação da greve dos caminhoneiros iniciada em maio deste ano (2018). Realize um debate e uma conversa aberta com os alunos, fazendo as seguintes perguntas:
- Vocês sentiram os efeitos da greve de alguma forma?
- Vocês sabem por que ocorreu a greve?
- Quais serviços foram afetados ?
- Percebem a importância da profissão de caminhoneiro para a sociedade?
Utilize estas questões para inteirar os alunos sobre a realidade vivida no momento. Ressaltando o quanto somos dependentes dos combustíveis derivados do petróleo e como a sua falta pode interferir diretamente em muitos setores da sociedade, como na segurança, nos hospitais, na falta de mercadorias, na redução
da frota dos transportes públicos e na escassez do gás de cozinha (que é o foco desta aula).
Não é necessário realizar um longo debate sobre o assunto. O professor deve apontar e resumir quais foram os principais setores que sofreram consequências a partir da greve dos combustíveis, salientar a importância da greve como um momento histórico do Brasil e finalizar com as seguintes perguntas:
- Se não houvesse mais gás de cozinha, como iríamos preparar os alimentos?
- Podemos substituir o gás de cozinha por outros meios ou técnicas?
- Como fazíamos antigamente?
Algumas respostas podem aparecer neste momento, como: Fazer fogo usando gravetos (utilizando o atrito e o calor produzido nesta técnica), utilizar churrasqueiras a base de carvão (portáteis, fixas ou fogo no chão), utilização da pederneira para produzir faíscas (devido à presença de magnésio no material) e criar uma fagulha em palhas secas e também a construção de fornos de barro (ou de pedras) para assar os alimentos. Após as respostas dos alunos, foque na seguinte pergunta:
- É possível construir um forno que funciona à base de energia solar?
Com base nas respostas dos alunos, permita que os mesmos construam suas conclusões iniciais.
A reportagem pode ser acessada por meio da seguinte referência:
SALES, Amanda. Mais Goiás. Disponível em: <https://www.emaisgoias.com.br/greve-dos-caminhoneiros-provoca-falta-de-gas-de-cozinha-no-estado/> Acesso em: 6 de junho de 2018.
Questão disparadora
Tempo sugerido: 2 minutos.
Orientações: Leia a Questão disparadora para os alunos, permitindo que construam suas considerações iniciais. O professor pode fazer as seguintes perguntas para estimular o desenvolvimento dos argumentos:
- O que um forno faz?
- Como funciona o forno a gás?
- De onde vem o calor do forno convencional (residências)?
- De onde vem o calor do forno solar?
Peça para os alunos formarem pequenos grupos para debater a Questão disparadora. Com base em suas considerações iniciais, os grupos devem propor que o forno é eficiente por causa da sua capacidade de armazenar e conter o calor dentro de si, para desta forma assar os alimentos de maneira homogênea e controlada. Lembrando que calor é transferência de energia entre os corpos com diferentes temperaturas. No caso do forno convencional a gás, a energia vem da chama do gás, que acaba transferindo sua energia por condução nas partes metálicas do forno e, principalmente, transferindo energia para o ar dentro do forno. Lembrando aos alunos também que a temperatura é a medida do grau de agitação das partículas, desta forma as partículas que compõem o ar começam a se movimentar mais rapidamente e cada vez mais afastadas uma das outras, por esse motivo a temperatura dentro do forno aumenta.
Resumindo, a temperatura do forno aumenta devido à transferência de energia entre a chama do gás e as partículas do ar existentes (além da transferência de energia entre os metais que compõem e conduzem o calor).
Mão na massa
Tempo sugerido: 30 minutos.
Orientações: Para que este plano seja realizado e aproveitado em todo o seu potencial, você tem duas opções:
1. Dividi-lo em duas aulas, uma para a montagem do forno e uma para o seu teste.
2. A motagem do forno ser uma atividade extra, que pode ser realizada pelo alunos em casa ou em algum outro momento de trabalho de grupo. Se esta for a sua opção, entregue as instruções para a construção do forno (disponíveis aqui) uma semana antes da aula onde ele será testado, e todas as questões - montagem e teste - exploradas em conjunto com o grupo todo.
Caso você resolva fazer a montagem em aula, peça para os grupos organizarem seus materiais nas classes ou em uma bancada onde possam desenvolver o trabalho. É importante a mediação e a atenção constantes do professor neste momento, pois os alunos estarão utilizando materiais cortantes (tesoura e estilete). Por este motivo, o professor deve ressaltar a atenção e a serenidade dos alunos durante a realização da atividade.
O professor pode imprimir o arquivo para cada grupo, ou, então, apresentar o vídeo que mostra o processo de construção, para os alunos terem uma base inicial de como o trabalho deve ser realizado.
Mão na massa
Tempo sugerido:
Orientações: Após os grupos realizarem a montagem (preparação da caixa), o professor pode fazer as perguntas do slide e propor uns minutos para que os alunos debatam e desenvolvam suas ideias. Se você optou pela montagem do forno como atividade extraclasse, trabalhe estas questões antes ou depois de testar o forno, para explorar com eles a importância e a função de cada um dos materiais empregados.
Os grupos devem relacionar que os objetos citados (isopor, tampa plástica e o próprio papelão) são feitos de materiais que retêm o calor dentro do sistema.
Ou seja, o calor será mantido dentro da caixa, pois está cercado de materiais isolantes térmicos (este tema será mais aprofundado na próxima unidade).
Mão na massa
Tempo sugerido:
Orientações: Os grupos devem desenvolver seus argumentos e chegar à conclusão de que o refletor possui a função de refletir a luz solar para dentro do forno caseiro. Deste modo, uma parte da luz penetra a tampa do forno (pasta plástica) e outra parte da luz é refletida pelo alumínio do refletor, também penetrando a tampa. O calor refletido é absorvido pela cartolina preta, permanecendo retido dentro do forno pois, os materiais que o compõem são isolantes térmicos (como falado no slide anterior). Desta forma a temperatura do forno vai aumentando gradualmente de forma controlada e constante.
Mão na massa
Tempo sugerido:
Orientações: CUIDADO! É importante ressaltar que o forno pode atingir altas temperaturas (dependendo do clima), podendo chegar a mais de 60 graus celsius. Por este motivo é importante que o professor auxilie os alunos quando os alimentos forem retirados do forno, utilizando de preferência luvas, para evitar queimaduras.
Se o clima estiver adequado e houver presença de Sol, o professor pode projetar o slide para a turma ou imprimir para cada grupo, propondo uma investigação sobre o funcionamento do forno solar, utilizando a água como o meio de realização deste estudo. Os grupos deverão observar que a temperatura da água, após
5 minutos, terá se elevado em comparação com a sua condição inicial (antes de ser colada no forno). Os alunos devem analisar estes dados e debater para propor uma explicação de como o forno solar funciona e como a temperatura da água se elevou. Lembrando que é necessário que os fornos solares estejam em locais bem iluminados e propensos a absorver a energia do sol.
Se o clima, no dia da aula, não estiver propenso para a realização da atividade, o professor pode solicitar a próxima aula para os grupos testarem seus fornos.
O professor pode também pedir aos alunos que tragam alimentos fáceis e rápidos de assar, como: ovo (podendo até mesmo planejar um omelete), amendoim, pão com queijo e/ou pão com manteiga. Cada grupo pode trazer alguns destes alimentos e propor um lanche coletivo com a turma, deixando-os no forno entre
5 e 15 minutos e, após, analisarem e debaterem sobre os resultados e o funcionamento do forno.
Sistematização
Tempo sugerido: 6 minutos.
Orientações: Proponha uma conversa aberta com a turma sobre a realização da atividade, perguntando se houve dificuldades no processo de construção ou algum imprevisto. Solicite comentários dos grupos sobre o que poderia melhorar ou ser diferente na realização da atividade.
Pergunte para cada grupo quais foram suas conclusões analisando as temperaturas da água (antes e depois do forno) e peça para proponham uma explicação sobre como funciona o forno solar e qual a função de cada peça que o compõe.
O professor pode dizer que o forno solar funciona com o mesmo princípio de uma estufa, onde o calor fica retido no sistema, ocasionando uma temperatura constante e aumento gradual. Os grupos devem chegar à conclusão de que os materiais utilizados para fazer o forno (isopor, papelão e pasta plástica) são materiais isolantes. Desta forma, o calor que é refletido e retido dentro da caixa permanece ali dentro sem grandes perdas (transferência) para o ambiente.
Já o alumínio é responsável por refletir a incidência de energia solar para dentro do forno (penetrando na tampa plástica), onde a energia que entra acaba sendo, também, refletida pelo revestimento de alumínio presente nas paredes da caixa, sendo absorvida pela cartolina preta, presente no fundo do forno. A cor preta é a mistura de todas as cores, e também é a cor que mais absorve energia, por este motivo andar de preto no verão causa uma sensação térmica maior (relembrar brevemente a aula sobre sensação térmica).
Sugestão de adaptação para ensino remoto
Ferramentas sugeridas
- Videochamadas: Zoom ou Hangouts.
- Envio de mensagens e documentos: e-mail, Whatsapp ou Google Classroom.
Contexto e questão disparadora
Marque uma videochamada com a turma, apresente os slides “contexto” e motive-os a refletirem a partir das questões propostas.
Apresente a questão disparadora:
- Como funciona um forno solar?
Peça a eles que reflitam sobre a pergunta.
Mão na massa
Explique aos estudantes que eles serão os responsáveis por projetar e construir um forno caseiro.
Peça para assistirem ao vídeo “Como fazer forno solar com caixa de pizza” (disponível aqui), como inspiração, mas motive-os a utilizarem a criatividade para fazerem um forno solar com os materiais disponíveis em casa.
Oriente-os a fazerem um vídeo mostrando o projeto, a confecção e o teste do forno solar.
Compartilhe os vídeos com toda a turma.
Sistematização
Marque uma videochamada com toda a turma e siga as orientações propostas no slide “sistematização”.
Convite às famílias
Convide as famílias a auxiliarem os estudantes a planejarem, confeccionarem e testarem um forno solar. É importante que o forno seja feito com os materiais disponíveis em casa. Peça para auxiliarem os alunos a pensarem em possibilidades de substituição dos materiais.
Objetivos de aprendizagem
Construir e analisar o funcionamento de um forno solar caseiro.
Habilidade da Base Nacional Comum Curricular
(EFO7CI02) Diferenciar temperatura, calor e sensação térmica nas diferentes situações de equilíbrio termodinâmico cotidianas.
Este plano foi elaborado pelo Time de Autores NOVA ESCOLA.
Professor-autor: João Paulo Trindade dos Santos
Mentor: Denise Curi
Especialista: Leandro Holanda