Plano de aula: Ciclo do Ar

Essa é uma proposta de trabalho para alunos do 1º ano do ensino médio, com foco nos temas ambientais. O Objetivo é discutir o ciclo do ar e seu aproveitamento como fonte de energia, considerando a interferência do crescimento populacional e o desenvolvimento tecnológico. Para isso pretende-se discutir o funcionamento desse ciclo (poluição e inversão térmica); Compreender a produção de energia elétrica através da energia cinética do vento e suas vantagens e desvantagens.

Procedimentos didáticos sugeridos:

Primeira aula (45 min): Experimento para entender o ciclo do ar

Segunda aula (45 min): Ciclo do ar e inversão térmica

Terceira aula (45 min): Como funciona a produção de energia elétrica através da energia eólica;  vantagens e desvantagens de sua utilização

Conteúdo:

Primeira Aula: Experimento para entender o ciclo do ar

Para entender o ciclo do ar e a inversão térmica a proposta é fazer o experimento abaixo:

Segue roteiro para ser realizado em grupo e com uma questão a ser respondida no final.

CICLO DO AR COM GARRAFAS PET

Materiais:

- 4 garrafas de 600 ml (melhor utilizar garrafas de 600ml ao invés de 2L para facilitar o seu manuseio no momento de colocá-las uma em cima da outra)
- Corantes de duas cores diferentes
- Fita Isolante
- Água quente e água fria

Procedimento:

Em duas garrafas deve-se colocar água quente com um corante e nas outras duas garrafas deve-se colocar água gelada com outra cor de corante.

Passo 1: Faça uma previsão no caso da garrafa de água gelada  ser colocada em cima da de água quente e vedá-las com a fita isolante como na figura.

(Fonte da imagem: artesanatolocal.blogspot.com)

Faça o experimento e observe o que acontece.

Passo 2: Em seguida faça uma previsão se a garrafa de água quente for colocada em cima da garrafa de água fria. Realize o experimento e veja o que acontece.

Relate o que aconteceu nos passos 1 e 2 e tente explicar porque isso desses fenômenos.

Segunda Aula: Ciclo do ar e inversão térmica

DICA PARA O PROFESSOR : Iniciar a aula perguntando o que os alunos observaram no experimento com as garrafas, com a intenção de que eles concluam que a água quente é menos densa que a água fria e por isso deve permanecer na parte de cima.

 O ciclo do ar é um processo natural que acontece quando o calor emitido pelo Sol aquece o solo, e este por sua vez aquece o ar que está mais próximo de si. O ar aquecido expande-se, diminuindo sua densidade, e isso o leva para regiões mais elevadas da atmosfera. O ar que estava em cima desce e ocupa o lugar do ar quente que acabou de subir, chamamos esse movimento do ar de corrente de convecção e ele ajuda a dispersar os poluentes que são lançados na atmosfera.

(Fonte da imagem: geoconceicao.blogspot.com)

No gráfico à esquerda da imagem vemos que quanto menor a altitude, maior é a temperatura. 

Em dias consecutivos de frio ou uma noite muito longa, a superfície da Terra vai ficar mais fria e isso não implicaria em nenhum problema se as camadas de maior altitude ficarem ainda mais frias, porém nesses casos quando o dia chega, a frente fria passa ou o Sol desponta a camada superior se aquece, como o ar quente é menos denso ele não desce, e como o ar de mais baixa altitude é mais denso ele não sobe. A inversão térmica é um fenômeno normal, que pode ocorrer em qualquer cidade, porém se isso ocorre em uma região com atividade industrial ou qualquer atividade que emite muitos gases poluentes, esses gases vão ficar comprimidos na camada de baixa atitude, que é a camada onde nós nos encontramos, dessa maneira ficaremos sujeitos à muitas doenças respiratórias

 

(Fonte: geoconceicao.blogspot.com)

Já no gráfico dessa imagem vemos a temperatura crescendo enquanto a altitude diminui somente em dois trechos. No trecho classificado como "camada de inversão térmica" a temperatura e a altitude aumentam.

A Inversão Térmica então só é prejudicial em uma cidade muito poluída. Na imagem abaixo podemos ver uma camada poluição “presa” próxima ao solo de uma grande cidade.

(Fonte da imagem : csm7anod.pbworks.com )

DICA PARA O PROFESSOR:  Perguntar qual seria a solução para esse problema e em seguida expor que controlar e fiscalizar a emissão de gases poluentes, para que doenças causadas pela emissão desses gases poluentes sejam evitadas quando ocorrer a inversão térmica, já que é um fenômeno natural.

Terceira Aula: Como funciona a produção de energia elétrica através a energia eólica; vantagens e desvantagens de sua utilização

Primeiro o aluno deve entender como se formam os ciclos de ventos. Para isso segue uma sugestão de uma animação bem simples sobre como funciona esse ciclo:

COMO SE FORMAM OS VENTOS: Info animado NOAS (núcleo de computação aplicada destinado ao desenvolvimento de objetos de aprendizagem significativa)

Como a intenção é falar sobre a energia eólica a sugestão agora é mostrar um breve vídeo sobre essa energia aplicada em outros países e no Brasil.
Reportagem da Globo, no Jornal Nacional, sobre energia eólica:

Energia renovável (ou energia limpa), como o nome diz, é quando você usa um recurso natural e o devolve para a natureza como no caso da energia eólica e da usina hidrelétrica que o vento e a água passam pelas turbinas e são devolvidos para a natureza e além disso ela gera pouco, ou nenhum resíduo poluente. O Brasil tem um potencial de recursos naturais muito grande para produção de energia por esses meios:  tem muita terra, sol, água e ventos.

Enquanto as energias não renováveis são aquelas que não podem ser regeneradas, são recursos naturais que, depois de serem utilizados pela ação humana , têm capacidade de renovação muito reduzida comparado com o que foi utilizada. Essa energia causa muitos danos ao meio ambiente já que produz muito lixo e poluição. São exemplos de fonte de energia não renovável o petróleo, o carvão e o urânio.

(a pergunta abaixo é uma sugestão de como pode prosseguir a condução do restante da aula)

Então se a energia eólica não polui qual seria a desvantagem de utilizar esse meio de produção de energia?

A construção de parques eólicos modifica bastante a paisagem do local, (como foi mostrado na entrevista do Jornal da Globo dois entrevistados disseram que algumas pessoas na cidade acham os aerogeradores feios).  As aves que passam pelo local colidem muito com os aerogeradores, já que eles não se encontravam no seu ciclo de migração habitual. O barulho produzido é muito alto e as residências devem ficar um pouco afastadas dos parques eólicos.

DICA PARA O PROFESSOR: Segue abaixo uma sugestão de questões para serem aplicadas da maneira que o professor achar conveniente (discussão em sala, para fazer em casa, em grupo ou individual):
01) Explique, em poucas linhas, como o ciclo do ar acontece.

02)(ENEM) Em usinas hidrelétricas, a queda d’água move turbinas que acionam geradores. Em usinas eólicas, os geradores são acionados por hélices movidas pelo vento. Na conversão direta solar-elétrica, são células fotovoltaicas que produzem tensão elétrica. Além de todos produzirem eletricidade, esses processos têm em comum o fato de:
a) não provocarem impacto ambiental
b)independerem de condições climáticas
c)a energia gerada pode ser armazenada
d)utilizarem fontes de energia renovável
e)dependerem das reservas de combustíveis fósseis
03) Faça um comentário da frase abaixo, extraída da revista The Economist, enfocando o Brasil no cenário energético mundial.

“O carvão e o petróleo não serão os reis da energia mundial para sempre. Não é mais uma tolice olhar o Sol, o Vento e para as Ondas do mar.”

Bibliografia:

http://fontesdeenergianaesdah.blogspot.com.br/2010/05/vento.html
http://www.brasilescola.com/fisica/energia-eolica.htm
http://www.fiec.org.br/artigos/energia/energia_eolica.htm
http://www.brasilescola.com/geografia/inversao-termica.htm
http://www.suapesquisa.com/cienciastecnologia/inversao_termica.htm
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Ar/Ar11.php
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/meio-ambiente-poluicao-ambiental/poluicao-ambiental-3.php
http://www.infoescola.com/meteorologia/massas-de-ar/
http://www.soq.com.br/conteudos/ef/ar/p3.php

http://www.ecoconsciente.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=54&Itemid=104
http://www.youtube.com/watch?v=RGyHSbmmyMk
Física Ensino Médio – Volume 1- Heliete M. Coelho Arruda Aragão e Pedro Henrique Arruda Aragão
Física Volume Único – Gualter e André

Nome: Talita C. Coelho