Estudo das primeira e segunda Leis da Termodinâmica com o emprego de experimentos e um motor stirling

Abstract

Essa dissertação apresenta uma sequência didática, para o ensino das primeira e segunda leis da termodinâmica a partir de um protótipo de motor Stirling. Também foram desenvolvidos experimentos construídos pelo próprio autor como um lançador de foguetes, utilizando pedaços de cano e conexões de policloreto de vinila acoplado a uma garrafa pet fixa e uma bomba de encher pneus; um tubo de vidro preso a uma seringa utilizada em aplicação de medicamentos e um tubo de vidro preso a uma bexiga. Foi priorizada nesta Dissertação de Mestrado a demonstração dos conceitos físicos relacionados aos experimentos apresentados. O referencial teórico que embasa o desenvolvimento desta sequência didática, bem como das estratégias para sua utilização em sala de aula está alicerçada na teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, a partir do conhecimento prévio que o aluno tem sobre temperatura e calor, sendo estes alguns dos subsunçores utilizados. É por intermédio da aprendizagem significativa que é proposto trazer ao estudante uma forma de ensino que o satisfaça, segundo o seu contexto histórico-cultural, por intermédio da construção de conhecimento. A sequência didática foi aplicada no segundo semestre de 2018 em 02 turmas da 2ª série do Ensino Médio regular da rede pública do Estado do Espírito Santo, consistindo de 8 aulas expositivas e explicação em lousa dos seguintes conteúdos: (i) transformação dos gases ideais; (ii) trabalho realizado numa transformação gasosa; (iii) 1ª lei da Termodinâmica e sua aplicação às transformações gasosas; (iv) 2ª lei da Termodinâmica com suas aplicações básicas. Foi aplicado um pré-teste antes da utilização da sequência e após seu manuseio foi aplicado um pós-teste. Esse pós-teste teve como objetivos averiguar se o aluno foi capaz de identificar os conceitos de termodinâmica envolvidos nos experimentos empregados, trazendo clareza para os mesmos, incentivar a ideia de como a termodinâmica pode ser ou é aplicada no seu cotidiano em equipamentos e eventos similares ao demonstrado.