Conteúdos
Fazendo uso de metodologias ativas, este plano de aula trata do ciclo Otto e de como ele se relaciona com os estudos sobre termodinâmica e suas vertentes.
Objetivos
- Retomada básica dos princípios da termodinâmica; e
- Compreender o que é o ciclo Otto.
Conteúdos/Objetos do conhecimento:
- Ciclo Otto; e
- Motor de combustão interna.
Palavras-chave:
Ciclo Otto. Termodinâmica. Motor de combustão.
Previsão para aplicação:
2 aulas (50 min/aula).
1ª Etapa: O que é combustão
Inicie a aula perguntando aos alunos se eles sabem como funciona um motor de carro e se eles já ouviram falar em combustão. Aproveite o momento para retomar alguns conceitos básicos de termodinâmica, relembrando com os alunos os conceitos de trabalho e calor, que serão aplicados no estudo do ciclo Otto.
Trabalho: é uma grandeza física relacionada à transferência de energia, devido à atuação de uma força. O trabalho é realizado sempre que aplicamos uma força em um corpo e ele sofre um deslocamento.
Calor: definimos calor como a energia transmitida espontaneamente entre corpos que se encontram em diferentes temperaturas.
Mostre aos alunos a importância desses dois conceitos em sistemas de motores.
2ª Etapa: Explicando sobre os tipos de motores
Para dar início a esta etapa, introduza aos alunos o conceito de motores de combustão interna e explique as principais características desses motores.
Explique aos alunos que os motores de combustão interna são aqueles em que o combustível é queimado de forma interna. Eles possuem um mecanismo que é constituído por 3 principais elementos, sendo eles: pistão, biela e virabrequim. Esses elementos transformam energia térmica (proveniente do calor) em energia mecânica.
3ª Etapa: Etapas do ciclo Otto
Partindo das descobertas ocorridas na etapa anterior, explique aos alunos as quatro fases do ciclo Otto:
- Admissão: O pistão desce, permitindo a entrada de uma mistura de ar e combustível no cilindro. Esta etapa ocorre devido à pressão e à temperatura constantes.
- Compressão: O pistão sobe, comprimindo a mistura de ar e combustível. Essa compressão aumenta a pressão e a temperatura da mistura.
- Combustão: Uma faísca da vela de ignição inflama a mistura comprimida, provocando uma explosão. A alta pressão resultante empurra o pistão para baixo, convertendo a energia térmica em trabalho mecânico. Esta é a fase de expansão.
- Exaustão: O pistão sobe novamente, expulsando os gases queimados para fora do cilindro, pelo escapamento, preparando o motor para um novo ciclo.
Explique aos alunos que os motores dos automóveis movidos a gasolina, álcool ou gás natural operam com base no ciclo Otto. Chamamos um motor que segue o ciclo Otto de motor de 4 tempos ou 4 etapas.
Professor(a), nesta etapa é importante utilizar recursos visuais que ilustrem o funcionamento do ciclo Otto.
Sugestão de vídeo:
*(acesso em: 12 de novembro de 2024).
4ª Etapa: Proposta de atividade
Para a finalização deste plano de aula, promova uma atividade com os alunos, com o objetivo de fixar o conteúdo. Peça a eles que desenvolvam uma pesquisa, em grupos de três a quatro alunos, sobre o ciclo Otto. Para uma representação mais visual, é importante que os alunos desenvolvam esse trabalho utilizando recursos digitais (Canva, Powerpoint, Google Apresentações, Prezi etc.).
Posteriormente, peça que apresentem e expliquem cada uma das etapas do ciclo e a sua importância para o funcionamento dos motores como conhecemos hoje.
Bom trabalho!
Plano de aula elaborado pela Professora Gabriela Ribeiro do Prado.
Coordenação Pedagógica: Prof.ª Dr.ª Aline Bitencourt Monge.
Revisão textual: Professora Daniela Leite Nunes.
Crédito da imagem: Firstsignal – Getty Images