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

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