Proposta De Ensino Do Ciclo Stirling Reunindo Duas Máquinas Térmicas Na Perspectiva Da Multimodalidade Representacional Com Avaliação Formativa

Abstract

No ensino da termodinâmica, vários estudos defendem ser pedagogicamente útil discutir o ciclo Stirling por meio de máquinas térmicas didáticas, podendo ser previamente à abordagem do ciclo de Carnot. Uma das razões provém da proliferação de versões simples dessas máquinas e que estão ao alcance no âmbito escolar com viabilidade de atividades experimentais relativas ao ciclo Stirling em situação real de sala de aula. Considerando tal relevância do ciclo Stirling nesse contexto, o presente trabalho objetiva contribuir com uma proposta educacional para facilitar entendimentos qualitativos do relacionado diagrama P-V enquanto se ilustram características de uma máquina térmica, e que pode ser uma alternativa proveitosa em nível médio de ensino ao professor interessado. A proposta reúne duas versões de máquinas térmicas didáticas de ciclo Stirling, que são montagens portáteis e de baixo custo corriqueiramente divulgadas em vídeos no Youtube, com uma metodologia fundamentada no referencial da multimodalidade representacional como auxílio instrucional à almejada interpretação do diagrama P-V. Ainda nessa metodologia, propõe-se a inclusão de um desafio por meio de uma dessas versões de máquina térmica na forma de avaliação formativa, a fim de enriquecer a reflexão com os aprendizes após inicial instrução dirigida pela outra versão, possibilitando ao educador analisar e acompanhar o desempenho dos alunos bem como reforçar os entendimentos focados.

Diagrama da máquina térmica para o ensino com aparelho cativante e orientação semiótica

“…Todavia, é importante mencionar para os alunos que essa eficiência teórica é a máxima possível e que se aplica apenas às máquinas de Carnot, cujo ciclo é referenciado em livros do Ensino Médio, enquanto para máquinas ideias de outros ciclos termodinâmicos que trabalhem "entre" as mesmas temperaturas de uma máquina de Carnot terão sempre eficiências teóricas menores que a de Carnot, e que as máquinas reais terão eficiências ainda menores. Após a atividade de formação, passa-se às atividades de transformação, pelas quais se indica exercitar a conversão da representação do diagrama com variações das grandezas calor, trabalho, temperatura e rendimento, concomitantemente com representações figurativas [15] que apresentem as primeiras máquinas térmicas históricas [16, p. 45 e 49], motores térmicos atuais e vídeos de internet que mostram motores didáticos, como de ciclo Stirling [15]. Nisso cabe, igual-mente, que os alunos discutam o motor de carro elétrico em contraste com os de explosão, pois o primeiro é incapaz de ser convertido no diagrama, ou seja, passar por um processo de conversão.…”

“…Considerado isso, passemos ao procedimento de troca representacional auxiliado por questionamentos [15]. O primeiro passo é o professor procurar ensinar seus alunos que o objeto na forma de passarinho é simular uma máquina térmica típica, ainda que não aparente.…”