Energia no cotidiano: uma abordagem para o ensino médio envolvendo a termodinâmica

• Author(s): Santolin, Ériton Luis
• Date: 2022
• Origin: Oasisbr
• Subject(s): Força e energia - Estudo e ensino; Termodinâmica; Termoquímica; Fisico Química Inorgânica
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese

Description

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

A Energia é a principal personagem desta dissertação, e foi explorada com uma perspectiva construída a partir da Termodinâmica. Foi estudado o percurso histórico de sua compreensão, desde as primeiras observações até as contribuições de Walter Nernst. Em seguida, os conceitos-chave norteadores para a formulação da Primeira Lei da Termodinâmica são apresentados com profundidade conceitual, mas pouco formalismo matemático, de modo prático e cotidiano, a fim de estabelecer vínculos com o dia-a-dia de um típico aluno de ensino médio. Na sequência, trata-se da Primeira Lei da Termodinâmica com enfoque nas transformações da energia. Neste momento, aborda-se também a situação energética vivenciada atualmente na sociedade, apresentando-se dados atuais sobre produção e consumo, visando levar o leitor a refletir sobre as expectativas futuras a respeito dessa temática. No capítulo seguinte, discutiu-se a Segunda Lei da Termodinâmica, estabelecendo sua relação com as máquinas térmicas e conectando o conceito de entropia com o de energia. Por fim, estudou-se princípios de Termoquímica, apresentando-se o conceito de entalpia, bem como alguns diferentes processos envolvidos. No final de alguns capítulos, foram apresentadas sugestões de questões acerca de observações cotidianas, relacionadas à Termodinâmica, com o intuito de incentivar que o aluno estabeleça correlações entre teoria e realidade. Nesse contexto, são propostas seis aulas experimentais que podem ser desenvolvidas ao se trabalhar a temática da Energia, as quais podem ser aplicadas em sala de aula ou em uma oficina temática. A partir desta dissertação, foi elaborado um material didático que estará presente na biblioteca da escola do mestrando, para ser utilizado pelos alunos e professores que queiram aprofundar seus estudos conceituais acerca do tema Energia, bem como dos vários temas termodinâmicos aqui desenvolvidos. Palavras-chave: Energia. Termodinâmica. Primeira Lei da Termodinâmica. Segunda Lei da Termodinâmica. Termoquímica.

Energy is the main character of this thesis, and it was explored from a Thermodynamics perspective. The historical path of its understanding was studied from the first observations to the contributions of Walter Nernst. Then, the key guiding concepts for the formulation of the First Law of Thermodynamics were presented with conceptual depth, but little mathematical formalism, in a practical and daily way, in order to establish links with the undergraduate student's daily life. Next, it is about the First Law of Thermodynamics with a focus on the energy’s transformations. At this moment, the energy situation currently experienced in society is also addressed, presenting current data on production and consumption, aiming to lead the reader to reflect on future expectations regarding this theme. In the next chapter, the Second Law of Thermodynamics was discussed, establishing its relationship with thermal machines and connecting the concept of entropy with that of energy. Finally, thermochemistry principles were studied, presenting the concept of enthalpy, as well as some different processes involved. At the end of some chapters, suggestions for questions about daily observations related to thermodynamics were presented, in order to encourage the student to establish correlations between theory and reality. In this context, six experimental classes are proposed; those activities can be done when working on the theme of Energy, which can be applied in the classroom or in a workshop. From this thesis, a didactic material was elaborated and will be available in the library of this thesis author’s school, to be used by students and teachers who want to deepen their conceptual studies on the theme of Energy, as well as the various thermodynamic subjects developed here. Keywords: Thermodynamics. First Law of Thermodynamics. Second Law of Thermodynamics. Thermochemistry.