Unidade de ensino



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PLANO DE ENSINO



INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SÃO PAULO.

UNIDADE DE ENSINO



1 – IDENTIFICAÇÃO:

Curso:



Modalidade de:



Componente Curricular:

Termodinâmica

Código disciplina:

TMD

Ano /Semestre:



Num. aulas semanais:



Área:



Total de horas:

75

Total de aulas:

95

Número professores:

03

Conteúdos Curriculares:

04

Prática de Ensino:

01

Estudos:




Laboratório:




Orientação de Estágio:




Professor(es) responsável(eis):


Leonardo Crochik Marcelo de Carvalho Bonetti







2 – EMENTA / BASES

O estudo da termodinâmica, neste espaço curricular, inclui as descrições macroscópica e microscópica das variáveis de estado de um sistema: pressão, volume, número de moles, temperatura, energia interna e entropia de um sistema (incluindo a abordagem probabilística do conceito de entropia). São tratados o equilíbrio térmico, as escalas termométricas, a expansão térmica, a transferência de calor e as leis da termodinâmica e suas aplicações no estudo dos processos de trocas energéticas de um sistema com o meio circundante.







3 – OBJETIVOS







3.1 – OBJETIVO GERAL

Nosso objetivo é propiciar uma visão tecnológica que se aplica diretamente ao entendimento dos diversos aparatos tecnológicos oriundos da Primeira e Segunda Revoluções Industriais como os motores térmicos e refrigeradores, ao mesmo tempo em que se subsidia a compreensão de problemas ambientais, meteorológicos e climáticos contemporâneos relacionados à degradação energética a aumento da entropia universal. Por outro lado, discutimos as profundas implicações filosóficas na concepção da natureza temporal dos eventos físicos, bem como a visão histórica das transformações causadas pela revolução industrial. Estimular a proposição de atividades experimentais adequadas ao ensino médio o e propor atividades em que o aluno será estimulado a levantar hipóteses e formular modelos que proponham explicações coerentes com os resultados experimentais. Propor situações-problema em que os alunos sejam estimulados a refletir como se articulam os conhecimentos prático-teórico da termodinâmica e os conhecimentos presentes nos livros didáticos, na perspectiva de sua atuação profissional no ensino médio.




3.2 – OBJETIVO ESPECÍFICO / COMPETÊNCIAS

  • Domínio de conteúdos disciplinares específicos, da articulação interdisciplinar, multidisciplinar e transdisciplinar dos mesmos, tendo em vista a natureza histórica e social da construção do conhecimento e sua relevância para a compreensão do mundo contemporâneo.

  • Condução da atividade docente a partir do domínio de conteúdos pedagógicos aplicados às áreas e disciplinas específicas a serem ensinadas, da sua articulação com temáticas afins e do monitoramento e avaliação do processo ensino-aprendizagem.







4 –CONTEÚDO PROGRAMÁTICO







1.Introdução a)descrição mecânica e termodinâmica dos fenômenos b)sistema termodinâmico e variáveis de estado c)relação com o meio: fluxos de calor, volume e partículas d)equilíbrio e) sensação térmica e sua relação com a temperatura e com o fluxo de calor. 2.Temperatura e fluxo de calor a)formas de transmissão de calor: condução, convecção e irradiação b)equilíbrio térmico c)isotermas d)termômetros e escalas de temperatura e)dilatação térmica f)equações de estado g) medidas de temperatura com diferentes equipamentos h) calor latente e calor sensível em diferentes fases das substâncias i)curvas características de aquecimento e de resfriamento 3.Primeira lei da termodinâmica a)contexto histórico b)fenômenos de conversão c)trabalho e o equivalente mecânico do calor d)funções de estado: energia interna 4.Aplicação: comportamento dos gases a)universalidade do comportamento dos gases: gás ideal b)equação de estado para o gás ideal c)energia interna do gás ideal d)capacidades térmicas a pressão e volume constantes e)processos isotérmicos, isocóricos, isobáricos e adiabáticos em um gás ideal f) o estado de mínima energia e a escala termométrica absoluta 5.Segunda lei da termodinâmica a)máquinas térmicas e refrigeradores b)processos reversíveis c)equivalência entre os enunciados da segunda lei d)máquina de Carnot e)ciclos termodinâmicos naturais e tecnológicos f)escala termodinâmica de temperatura g)entropia 6.Teoria cinética a)modelo cinético para a pressão b)equipartição da energia c)difusão, livre caminho médio d)dedução das propriedades do gás ideal e)introdução à mecânica estatística: distribuição de Maxwell e definição estatística de entropia.

7. História térmica do Universo: do plasma ao frio absoluto

a) Teoria do Big-Bang.

b) expansão e resfriamento.

c) quebras de simetrias.

d) a morte térmica do Universo.



e) Gravitação versus Entropia.



5 – METODOLOGIA E ESTRATÉGIA DE ENSINO

Aulas expositivas. Trabalhos de investigação experimental em grupo. Seminários em grupo. Resolução de exercícios em grupo. Trabalhos de investigação teórica em grupo.




6 – RECURSOS DIDÁTICOS

Equipamentos do Laboratório de Física, como, por exemplo, termômetros, calorímetros, dilatômetros, etc.







7 – CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO

1.Laboratório: a)Um relatório R1 individual de atividade experimental. b)Elaboração individual de atividade didática com experimento de baixo custo Bc.. c)Sínteses Si, em grupo, de atividades experimentais. d)ML = ( 0,4xR1 + 0,3Bc + 0,3Si). 2.Teoria: a)Duas provas individuais P1 e P2. b)Listas de exercícios e trabalhos L. c)MT = 0,4P1 + 0,4P2 + 0,2 L . 3.Média: a)M = 0,5 ML + 0,5 MT.




7.1– RECUPERAÇÃO PARALELA

Não está prevista no projeto do curso.

7.2– RECUPERAÇÃO FINAL / INSTRUMENTO FINAL DE AVALIAÇÃO

  • Prova individual P. Média final: MF = 0,5 M + 0,5 P .




8 – BIBLIOGRAFIA

8.1 - Básica:

Keller, frederick J. Física, volume 1. São Paulo: Makron Books, 1997. Capítulos 16,17,18,19. Nussenzveig, Herch Moysés, Curso de física básica, volume 2. São Paulo: Edgar Blücher, 1981. Capítulos 7,8,9,10,11,12.

8.2 - Complementar:

Harvard Project Physics. Unidade 3. GREF, Física 2. São Paulo: EDUSP, 1996. Kuhn, Thomas. A conservação da energia como exemplo de descoberta simultânea. Martins, Roberto de A. Mayer e a conservação da energia. Mayer, Julius Robert. Observações sobre as forças da natureza inanimada












Professor (a)

Coordenador (a) Área / Curso

data

assinatura

data

assinatura




























PLANO DE AULA




CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SÃO PAULO

UNIDADE DE ENSINO



1 – IDENTIFICAÇÃO:

Curso:



Modalidade de:



Componente Curricular:

Termodinâmica

Código disciplina:

TMD

Ano /Semestre:



Num. aulas semanais:



Área:



Total de horas:



Total de aulas:



Número professores:



Conteúdos Curriculares:

4

Prática de Ensino:

1

Estudos:




Laboratório:




Orientação de Estágio:




Professor(es) responsável(eis):

Leonardo Crochik






2 – CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

CONTEÚDO DESENVOLVIDO

Semana

Data

Tema da Aula

Metodologia




1




Apresentação do curso

Auto-apresentações e aula expositiva




2




A abordagem da termodinâmica comparada à da mecânica

Aula expositiva




2




Experimento : sensação térmica e medidas de temperatura

Realização do experimento




3




Equilíbrio térmico e temperatura.

Aula expositiva




3




Experimento : medida de temperatura – sólidos,

Realização do experimento




4




Termômetros / escala de gás ideal

Aula expositiva




4




Experimento : medida de temperatura – líquidos e vapor,

Realização do experimento




5




Dilatação

Aula expositiva




5




Construindo um termômetro – do termoscópio ao termômetro de dilatação de líquido

Atividade experimental em grupo




6




Síntese: calor, temperatura, escalas termométricas, dilatação

Resolução de exercícios em grupo (E1)




6




Feriado







7




Conservação da energia: calor e trabalho; a energia interna como função de estado

Aula expositiva




7




Diferentes tipos de termômetros – princípios de funcionamento – dilatação, emissividade, juntas termopar etc.

Realização do experimento




8




Aplicação: comportamento dos gases . Gás ideal: sua equação de estado e sua energia interna; transformações isotérmicas, isobáricas e isovolumétricas

Aula expositiva




8




Construção de um termômetro a gás

Atividade experimental em grupo




9




Síntese: conservação da energia e transformações gasosas;

Resolução de exercícios em grupo (E2)




9




Experimento : Curva de calibração do termômetro a gás e a estimativa do zero absoluto.

Realização do experimento




10




Prova 1

Avaliação individual




10




Experimento : Condução e convecção em líquidos

Realização do experimento




11




Máquinas e Refrigeradores;

Aula expositiva




11




Experimento : dilatação linear e superficial

Realização do experimento




12




Segunda lei da termodinâmica: equivalência entre os enunciados

Aula expositiva




12




Determinação do coeficiente de dilatação linear de um metal

Realização do experimento




13




Rendimento máximo de uma máquina térmica. Processos reversíveis e a máquina de Carnot

Aula expositiva




13




Curva característica de aquecimento e de resfriamento de substâncias

Realização do experimento




14




Entropia – outro enunciado para a segunda lei

Aula-expositiva




14




Determinação do calor específico por curva de aquecimento

Realização do experimento




15




Teoria cinética: a pressão e a energia do gás ideal. Equipartição da energia

Aula-expositiva




15




Determinação do calor específico por curva de resfriamento

Realização do experimento




16




Síntese: segunda lei da termodinâmica e teoria cinética

Resolução de exercícios em grupo (E3)




16




Experimento :processos termodinâmicos presentes na natureza: formação de orvalho e da geada utilizando soluções criogênicas

Realização do experimento




17




Prova 2

Avaliação individual




17




Experimento : ciclos termodinâmicos naturais: simulando o comportamento térmico do deserto e o comportamento térmico do litoral

Realização do experimento




18




Prova Substitutiva

Avaliação individual




18




Experimento :processos termodinâmicos tecnológicos: simulando a fornos a gás e elétricos

Realização do experimento




19




Exame final

Avaliação individual




19




Apresentação de experimentos de baixo custo

Apresentação do material experimental para o grupo




20




Introdução à mecânica estatística

Aula-expositiva




20




Apresentação de experimentos de baixo custo

Apresentação do material experimental para o grupo




Professor (a)

Coordenador (a) Área / Curso

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