Plano de Aula | Metodologia Técnica | Termodinâmica: Pressão de um Gás

Objetivos

Duração: 10 - 15 minutos

Esta etapa tem como finalidade introduzir aos alunos os conceitos fundamentais de pressão e como ela se aplica a gases em recipientes. Ao desenvolver uma compreensão sólida desses conceitos, os alunos estarão mais bem preparados para atividades práticas e experimentais que simulam situações do mercado de trabalho, como controle de pressão em sistemas industriais e laboratoriais.

Objetivos principais:

1. Entender que a pressão é a força normal aplicada sobre uma superfície, dividida pela área.

2. Calcular a pressão de um gás em um recipiente.

Objetivos secundários:

1. Relacionar conceitos de pressão com aplicações práticas em indústrias e laboratórios.

Introdução

Duração: 15 - 20 minutos

Esta etapa tem como finalidade introduzir aos alunos os conceitos fundamentais de pressão e como ela se aplica a gases em recipientes. Ao desenvolver uma compreensão sólida desses conceitos, os alunos estarão mais bem preparados para atividades práticas e experimentais que simulam situações do mercado de trabalho, como controle de pressão em sistemas industriais e laboratoriais.

Contextualização

A termodinâmica é uma área da física fundamental para entender como a energia térmica é transferida e transformada em diferentes sistemas. A pressão de um gás é um conceito crucial que se aplica desde simples balões de festa até complexos sistemas industriais. Compreender como a pressão funciona nos ajuda a desenhar e operar dispositivos seguros e eficientes em diversas áreas, como engenharia, medicina e até mesmo na cozinha.

Curiosidades e Conexão com o Mercado

Curiosidade: Você sabia que a pressão atmosférica ao nível do mar é aproximadamente 101.325 Pa (Pascal)? Isso é equivalente ao peso de uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura! 
Mercado de Trabalho: Em indústrias como a petroquímica e farmacêutica, o controle da pressão dos gases em recipientes é essencial para garantir a segurança e a eficiência dos processos. Em hospitais, a pressão do oxigênio em cilindros deve ser rigorosamente controlada para assegurar o funcionamento adequado dos equipamentos médicos.

Atividade Inicial

Pergunta Provocadora: O que aconteceria se a pressão dentro de uma panela de pressão não fosse controlada?
Vídeo Curto: Apresente um vídeo de 2-3 minutos mostrando explosões controladas de balões e recipientes devido à alta pressão.
Discussão Rápida: Peça aos alunos para compartilharem suas hipóteses sobre o que causa essas explosões.

Desenvolvimento

Duração: 50 - 55 minutos

Esta etapa tem como finalidade proporcionar uma compreensão mais profunda dos conceitos de pressão, através de atividades práticas e reflexões, preparando os alunos para aplicar esse conhecimento em contextos reais e profissionais.

Tópicos a Abordar

1. Definição de pressão
2. Fórmula da pressão: P = F/A
3. Pressão de gases em recipientes
4. Aplicações práticas da pressão de gases

Reflexões Sobre o Tema

Oriente os alunos a refletirem sobre a importância da pressão em diversas áreas do conhecimento e da indústria. Questione como a compreensão desse conceito pode ajudar em situações cotidianas e profissionais, como em cozinhas, hospitais e fábricas. Estimule-os a pensar sobre as consequências de falhas no controle de pressão e como isso impacta a segurança e a eficiência dos processos.

Mini Desafio

Construção de um Manômetro Caseiro

Os alunos irão construir um manômetro simples utilizando materiais acessíveis para medir a pressão de um gás em um recipiente. Esta atividade prática permitirá que os alunos compreendam como a pressão é medida e qual a relação entre a pressão e o volume do gás.

Instruções

1. Divida os alunos em grupos de 3-4.
2. Forneça os materiais necessários: uma garrafa plástica, um balão, uma mangueira de plástico, fita adesiva, água com corante e uma régua.
3. Instrua os alunos a encherem a garrafa com água colorida até a metade.
4. Peça para os alunos fixarem uma extremidade da mangueira no balão e a outra extremidade na boca da garrafa, de forma que o balão fique dentro da garrafa.
5. Oriente os alunos a vedarem bem a conexão entre a mangueira e a garrafa com a fita adesiva.
6. Instrua os alunos a pressionarem o balão dentro da garrafa e observarem o nível da água na mangueira. Eles devem medir a altura da coluna de água com a régua para determinar a pressão do gás no balão.
7. Peça aos alunos para anotarem seus resultados e compararem com os colegas.

Objetivo: Demonstrar na prática a medição da pressão de um gás e entender a relação entre pressão, volume e força aplicada.

Duração: 30 - 35 minutos

Exercícios de Fixação e Avaliação

1. Calcule a pressão exercida por uma força de 10 N aplicada sobre uma área de 0,5 m².
2. Se a pressão dentro de um cilindro é de 200 kPa e o volume do cilindro é de 2 m³, qual é a força exercida pelo gás sobre uma área de 0,1 m² da parede do cilindro?
3. Descreva uma situação na indústria onde o controle da pressão de um gás é essencial e explique por quê.

Conclusão

Duração: 15 - 20 minutos

Esta etapa tem como finalidade garantir que os alunos consolidem o conhecimento adquirido ao longo da aula, entendendo como a teoria se aplica na prática e em contextos reais. Ao promover uma discussão final e recapitulação, os alunos têm a oportunidade de refletir sobre o aprendizado e visualizar a importância do tema para o mercado de trabalho e suas vidas cotidianas.

Discussão

Promova uma discussão aberta sobre o que os alunos aprenderam durante a aula. Questione-os sobre como o conhecimento adquirido pode ser aplicado em diferentes contextos, como na indústria, em hospitais e até em situações cotidianas. Incentive-os a compartilhar suas observações e reflexões sobre o mini desafio de construir um manômetro caseiro e como essa experiência prática ajudou a entender melhor o conceito de pressão de um gás.

Resumo

Recapitule os principais pontos abordados na aula, como a definição de pressão, a fórmula P = F/A, a pressão de gases em recipientes e suas diversas aplicações práticas. Destaque a importância de compreender a pressão em diferentes contextos e como esse conhecimento é crucial para garantir a segurança e eficiência em diversas áreas profissionais.

Fechamento

Explique que a aula conectou a teoria com a prática através de atividades experimentais e discussões reflexivas. Reforce a relevância do assunto para o dia a dia e suas aplicações no mercado de trabalho. Agradeça a participação ativa dos alunos e reforce a importância de continuar explorando e aplicando esses conceitos em suas futuras carreiras.