UMA ATIVIDADE HISTÓRICO-CRÍTICA DA EVOLUÇÃO CIENTÍFICA, TECNOLÓGICA E SOCIAL NO ESTUDO DA TERMODINÂMICA

## UMA ATIVIDADE HISTÓRICO -CRÍTICA DA EVOLUÇÃO CIENTÍFICA, TECNOLÓGICA E SOCIAL NO ESTUDO DA TERMODINÂMICA

Andréia Hornes 1 , Sani de Carvalho Rutz da Silva 2 2 , N Nilcéia Aparecida Maciel Pinheiro 3

1 SEED -PR -NRE de União da Vitória/UTFPR -Programa de Pós Graduação em Ensino de Ciência e Tecnologia - andreiahornes@yahoo.com.br

2 UTFPR/Programa de Pós Graduação em Ensino de Ciência e Tecnologia, sani@utfpr.edu.br

3 UTFPR/Programa de Pós Graduação em Ensino de Ciência e Tecnologia, nilceia@utfpr.edu.br

## Resumo:

Este artigo busca discutir como uma metodologia diferenciada em sala de aula pode contribuir no processo de ensino-a-aprendizagem m no ensino da Física. Inicialmente, é é preciso que os alunos percebam a importância da Ciência nas suas vidas, isso pode ocorrer r através de fatos que possam levá -l-los a construir seu próprio conhecimento. Dessa forma, a proposta de u uma atividade histórico -crítica da evolução científica, tecnológica e social, envolvendo a comunidade da qual os educandos fazem parte , num primeiro momento, , pode parecer que não tem nada à ver com os conteúdos propostos para o ensino da Física, porém, há muito o que se estudar quando o tema é bem abordado. Ao buscar o resgate histórico da cidade de São Mateus do Sul, reporta -se inicialmente aos caminhos s tomados pela navegação a vapor no rio Iguaçu, base do desenvolvimento econômico desta cidade. Com isso surge a questão: como funciona uma máquina a vapor? Sendo assim, para resolver esta questão, propõe-se uma atividade que relaciona a a história da ciência, o desenvolvimento da tecnologia, o progresso so da sociedade são mateuense e atividades s experimentais, s, contextualizando conteúdos s para o ensino da Física Térmica, p para uma turma de segundo ano do do curso Técnico em Química Industrial Integrado, do Colégio Estatadual São Mateus. Espera -se, contudo, que além de conhecer e estudar suas raízes históricas, os alunos do curso possam explicar cientificamente o funcionamento básico do barco a vapor, e suas implicações na história e na sociedade. Os resultados serão exposostos em apresentações alusivos à come moração do centenário da cidade aberta para a comunidade em geral.

PALAVRAS CHAVE: cts; termodinâmica; didática de ensino

## 1. INTRODUÇÃO

A Termodinâmica tem sua origem histórica marcada pelo estudo e aprofundamento da utilização das máquinas térmicas. Inicialmente, a função dessas máquinas era facilitar o trabalho braçal, trocando então a força muscular pela força do vapor, como a máquina de Thomas Savery y (AMENGUAL, 2005) .

Buscando aperfeiçoar a máquina a vapor existente até então, Thomas Newcomen engenhou uma máquina a vapor mais elaborada, nesta, um sistema mais dinâmico fazia a movimentação de êmbolos por meio de um sistema de condensação do vapor.

Para melhorar o rendimento da máquina a vapor proposta por Newcomen, James Watt propôs uma melhoria no modelo existente desacoplando o sistema de condensação do vapor do corpo da máquina. Segundo ele, o conjunto com um motor e um sistema próprio de refrigeração seria mais econômico.

Além das indústrias, a utilização das máquinas a vapor também se evidenciaram no transporte, através das locomotivas e dos navios movidos a vapor, possibilitando o desenvolvimento do transporte de pessoas e mercadorias.

É com base principalmente na utilização do barco a vapor como transporte, que o presente trabalho propõe o desenvolvimento de uma atividade diferenciada a com a construção de protótipos do barco e da caldeira , na segunda série do curso de Técnico em Química Industrial Integrado, do Colégio Estadual São Mateus, em São Mateus do Sul, no Paraná.

Cabe ressaltar as relações existentes entre o crescimento econômico da cidade e o desenvolvimento da máquina a vapor, propiciando assim um sentido mais específico para o estudo desse conteúdo.

Retomando os marcos históricos que envolvem a cidade, é possível desenvolver um projeto interdisciplinar, envolvendo as questões históricas, os aspectos geográficos que contribuíram para a evolução tecnológica da cidade, questões culturais e artísticas e principalmente, o estudo das Máquinas Térmicas, como o conteúdo da Termodinâmica a a ser abordado.

## 2. ASPECTOS HISTÓRICOS DA TERMODINÂMICA

"A termodinâmica clássica é a única teoria física de conteúdo universal que, dentro da estrutura da aplicabilidade dos seus conceitos básicos, jamais será derrubada."

Albert Einstein.

Toda a evolução da ciência possui um marco histórico que relaciona as descobertas científicas com o seu período. É possível fazer uma análise também das implicações e questionamentos gerados na sociedade. Assim, cada período da história da humanidade pode ser alvo de reflexões históricas, científicas, tecnológicas e sociais, ao mesmo tempo.

Segundo Gallo (2008), na na busca pela interpretação da realidade, o ser humano construiu todo o conhecimento atual. No início, a ciência era estudada a pela Filosofia, mas a necessidade de conhecer cada vez mais todos os fenômenos acerca da nossa existência, novos ramos foram sendo originados, criando assim as especializações que compreendem a produção do saber através da racionalidade analítica, que opera pela divisão do campo em sub-campos menores.

Dessa forma, houve uma fragmentação nas diferentes áreas científicas e hoje é necessário uma comunicação entre as ciências para romper as barreiras que foram construídas e assim, explicar os fenômenos como um um todo. Com base nessas idéias podemos reafirmar a importância de se trabalhar a ciência em seu contexto histórico.

Sendo assim, podemos estabelecer relações históricas existentes no estudo da Termodinâmica, que por sua vez, teve seu desenvolvimento a partir das máquinas a vapor, e estas, surgiram como instrumentos facilitadores do trabalho humano.

Historicamente, o período referente aos séculos XVIII e XIX correspondem, segundo Rocha (2002), a uma fase de profundas mudanças sociais e econômicas, na Europa, concretizadas com o estabelecimento do modo de produção capitalista.

Para Abrantes (1989), a consolidação do capitalismo, na segunda metade do século XVIII, incorporou as máquinas a vapor à indústria, modificando os modos de produção de bens, contribuindo assim para grandes transformações sociais e

tecnológicas. Essa primeira revolução industrial se fez mais com conhecimento técnico do que científico.

Surge nesse momento, a necessidade de criar novas técnicas de trabalho para facilitar e acelerar a produção, o que não se podia obter pelo modo artrtesanal. Segundo Chassot (2004), a indústria pôde surgir e crescer devido aos avanços científicos, ao mesmo tempo ensejou que a ciência pudesse crescer ainda mais, pois possibilitou facilidade que a artesania não permitiria.

Tais concepções marcaram uma nova era no ramo produtivo através da chamada Revolução Industrial. Segundo Rocha (2002), as inovações tecnológicas tiveram um papel fundamental para o estabelecimento e êxito do que se chamou Revolução Industrial, destacadamente a, máquina a vapor, na medida em que essa se tornou o ponto de partida para o bom êxito da indústria pesada, assim como para a evolução dos meios de transporte.

Nesse contexto social e econômico a Termodinâmica toma seu rumo. Na busca pelo entendimento da ciência do calor e de formas para melhorar o rendimento das máquinas térmicas, técnicos e cientistas se unem. AtAtravés das pesquisas, estudos, testes e aplicações são estabelecidas as leis da Termodinâmica e definições importantes são pontuadas, como a do calor, que passa a ser entendido como uma forma de energia, capaz de se transformar em energia mecânica, ou seja, em movimento.

Para movimentar as máquinas, que substituem a força muscular, começa-a-se a aproveitar as forças naturais (ventos, correntes de água) a e as artificiais (vapor, eletricidade). (CHASSOT, 2004, p. 184)

Logo, a grande revolução ocorreu com o advento da máquina a vapor. Com essa invenção aconteceu talvez a mais decisiva interferência da ciência na indústria, e pode-se afirmar que o conceito de energia passou, então, a ser o elemento unificador nos relacionamento entre ciência e indústria. (CHASSOT, 2004, p. 185)

Como resposta à incorporação da ciência ao sistema fabril, o homem passa a ser acessório dessas máquinas, passa a ser o seu operador. E assim, o trabalho do velho artesão que dominava as técnicas de seu ofício foi substituído pelo trabalho rápido, especializado e fragmentado, de modo que não sobrou ao trabalhador sequer o tempo para a educação, porque foi trans formada em força de trabalho.

Contudo, a complexidade do sistema industrial começou a exigir mais compreensão, e conseqüentemente, começou-s-se a investir na formação do trabalhador. É a noção de progresso que estará se formando aí: o caminho de ida sem volta e sem necessidade do passado.

Toda uma rede tecnológica vai ligando a ciência à modernidade industrial, um mundo novo está tá sendo construído pela intervenção e controle da natureza. E a palavra sinônima desse processo é ciência. Nesse contexto, "a educação era uma das bandeiras da nova ciência e uma das suas melhores formas de propaganda." (ALFONSOGODFARB, 1994, p. 47)

É possível perceber que poucas invenções tiveram maior influência na história dos tempos modernos que a da máquina a vapor. Ao contrário do que geralmente se pensa, não foi a causa inicial da Revolução Industrial, mas sim, em parte, efeito desta. O motor de James Watt, pelo menos, nunca se teria tornado realidade se não fosse a procura de uma fonte eficiente de energia para mover as pesadas máquinas já inventadas na indústria têxtil (BURNS, 2008)

Ainda segundo Burns (2008), é indiscutível que o aperfeiçoamento da máquina a vapor promoveu um desenvolvimento mais rápido da industrialização. Deu uma nova

importância à produção do carvão e do o ferro; possibilitou uma revolução nos transportes; abriu oportunidades quase ilimitadas à aceleração das manufaturas, tornando as nações industrializadas as mais ricas e poderosas do mundo.

Antes do desenvolvimento da máquina a vapor, Burns (2008) coloca que as reservas de energia estavam à mercê das variações atmosféricas. Durante as secas, a baixa dos rios podia forçar os moinhos a restringir suas atividades ou mesmo a suspendêlas por completo. Os navios, nas travessias do oceano, atrasavam-s-se semanas ininteiras por falta de vento. Com a máquina a vapor haveria um fornecimento constante de energia, que poderia ser aproveitada quando necessário. Não é, portanto, exagero afirmar que a invenção de Watt assinalou o começo da era da força motriz.

## 3. RESGATE CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO DA MÁQUINA A A VAPOR

A sociedade contemporânea necessita cada vez mais do uso das máquinas em seus mais variados aspectos. No trabalho, no transporte, no lazer, nas atividades domésticas, no acesso às informações e, principalmente, nas alterações provocadas por elas nas condições ambientais do planeta. (TOSCANO, 2002, p. 181).

Toda máquina térmica baseia-s-se no mesmo princípio: transformar energia térmica em energia mecânica, e essa idéia é muito antiga. Sua primeira versão deu-s-se inicialmente sem uma aplicação prática, somente por curiosidade, como podemos citar a Máquina de Hero de Alexandria, matemático e físico que viveu na Alexandria, Egito, descreveu a primeira máquina a vapor conhecida em 120 a.C. (DIAS, 1993).

A máquina consis tia em uma esfera metálica, pequena e oca montada sobre um suporte de cano proveniente de uma caldeira de vapor. Dois canos em forma de L eram fixados na esfera. Quando o vapor escapa por esses canos em forma de L, a esfera adquiria movimento de rotação. Este motor, entretanto não realizava nenhum trabalho útil.

Segundo Dias (1993), a máquina de Hero de Alexandria tinha uma função, que era de abrir e fechar as portas do templo, quando o "fogo sagrado" era aceso no altar. Centenas de anos depois, no séc. XVII, as primeiras máquinas à vapor bem sucedida foram desenvolvidas com os mesmos princípios de funcionamento da máquina de Hero.

Uma dessas máquinas foi criada por Thomas Savery (1650-1715), onde funcionava como uma bomba d'água.Era constituída de uma caldeira e de um reservatório e fora utilizado para retirar água que invadia as galerias das minas de cobre. (PASSOS, 2002)

Em 1698, Savery patenteou a primeira máquina a vapor realmente prática, esta, possuía válvulas operadas manualmente, abertas para permitir a entrada de vapor em um recipiente fechado. Despejava-se água fria no recipiente para resfriá-lo e condensar o vapor. Uma vez condensado o vapor, abria-se uma válvula de modo que vácuo no recipiente aspirasse a água através de um cano. (AMENGUAL, 2005)

Em 1712, Thomas Newcomen (1663-1729), ferreiro inglês, inventou outra máquina a vapor para esvaziamento da água de infiltração das minas. A máquina de Newcomen possuía uma viga horizontal à semelhança de uma gangorra, da qual pendiam dois êmbolos, um em em cada extremidade, Um êmbolo permanecia no interior de um cilindro. Quando o vapor penetrava no cilindro, forçava o êmbolo para cima, e acarretava a decida de outra extremidade. Borrifa -s -se água fria no cilindro, o vapor se condensava e o vácuo sugava o êmbolo de novo para baixo. Isto elevava o outro extremo da viga, que se ligava ao êmbolo de uma bomba na mina. (AMENGUAL, 2005)

A partir dos estudos sobre a máquina a vapor de Newcomen, James Watt (17361819), filho de um construtor de barcos, fez algumas modificações e então montou uma

nova versão da máquina à vapor, pois percebeu que poderia melhorar a eficiência da máquina de Newcomen instalando um condensador de vapor desacoplado do corpo principal da máquina..

Dessa forma, a água é transformada em vapor na caldeira e através do calor cedido pela fonte quente. Esse vapor movimenta o pistão (energia térmica é transformada em energia mecânica) e o vapor não aproveitado é transformado novamente em água, cedendo calor para a fonte fria, reiniciando o processo. Então o motor teria que e consumir mais energia para manter o radiador resfriado, além de gastar energia fazendo com que o radiador funcionasse.

Assim, tirando o radiador para fora do motor e criando um sistema próprio de refrigeração tornaria o conjunto mais eficiente e economizaria mais energia para o motor. Foi o que Watt fez com a máquina de Newcomen. (PIRES, 2008)

- E assim, após muitos estudos, Watt desenvolveu a máquina a vapor de movimentos circulatórios, que passou a ser empregada como forca motriz em vários processos industriais, pois nessa época estava havendo um grande crescimento nas indústrias de aço, e também a mecanização das (PIRES, 2008).

Enfim, a possibilidade de se desenvolver uma outra forma de tração que não fosse animal e que não estivesse sujeita as variações imprevisíveis do clima, fez com que procurassem aperfeiçoá-las para aumentar sua eficiência e viabilizá-las economicamente.

Além de seu uso em indústrias, as máquinas a vapor foram usadas no transporte (navios, trens, e até automóveis a vapor). Os cientistas estudaram a conversão do trabalho em calor e do calor em trabalho, fizeram a lei da conservação da energia, determinaram as leis do rendimento de máquinas térmicas e estabeleceram o conceito de entropia e a segunda lei da termrmodinâmica.

A máquina a vapor contribuiu decisivamente para a Revolução Industrial. Com ela, o homem pôde aumentar a produção nas indústrias, suprindo o consumo em um mercado crescente. Além da utilização em indústrias, as locomotivas e os navios movidos a a vapor possibilitaram o incremento do transporte de pessoas e mercadorias. O setor da geração de energia elétrica se desenvolveu com as termoelétricas, algumas existentes até os dias atuais.

Hoje em dia as máquinas térmicas não são mais as caldeiras, e na sua maioria são movidas a carvão mineral. Possuem um rendimento mais alto, maior precisão, são mais rápidas e ocupam menos espaço físico.

No Brasil ainda temos exemplos de máquinas a vapor em funcionamento. No rio São Francisco (Nordeste) e no rio Amazonas (Norte) há embarcações a a vapor fazendo transporte de pessoas e de carga de uma cidade a outra

- O século XVIII foi marcado pelo grande salto tecnológico nos transportes e máquinas. As máquinas a vapor, principalmente os gigantes teares, revolucionaram o modo de produzir. Se por um lado a máquina substituiu o homem gerando milhares de desempregados, por outro baixou o preço de mercadorias e acelerou o ritmo de produção.

## 4. VISÃO HISTÓRICA SOBRE O CENTENÁRIO DA CIDADE DE SÃO MATEUS DO SUL - - INFLUENCIAS DA MÁQUINA A A VAPOR

A memória do desenvolvimento da cidade de São Mateus do Sul está preservada em um museu chamado "Casa da Memória", inaugurada em 1995, onde se pode obter todo o tipo de material necessário para conhecer essa trajetória. São fotos,

documentários, músicas, documentos escritos, entre outros, que mostram como é importante conservar a própria história.

No início, a economia do município de São Mateus do Sul, que era ainda uma colônia, baseava-se na agricultura e no extrativismo, principalmente da madeira e da erva mate, principais riquezas da região. Com o advento da navegação a vapor no rio Iguaçu, São Mateus do Sul transformou -s -se em importante porto fluvial e centro comercial da região. O traransporte de madeira feito pelas empresas de navegação, destacando-se a empresa LLoyd Paranaense, pois foi ela que mais marcou a época da navegação no rio Iguaçu e crescimento da cidade. (Arquivos da Casa da Memória - - sem indicação do autor)

O rio Iguaçu nasce nas proximidades de Curitiba, possui afluentes sob o asfalto da capital paranaense é formado pelos rios: Atuba, Belém e os córregos Ivo e Bacacheri. Ao longo de sua extensão é alimentado por vários riachos. São em média 360 quilômetros navegáveis que são de Porto Amazonas á União da Vitória os quais eram percorridos por canoas e mais tarde foram substituídos pelos vapores. (RIESEMBERG,1973)

A navegação fluvial a vapor foi iniciada no ano de 1882, e com os vapores o comércio da região foi crescendo e o progresso chegou aos poucos ao Vale do Iguaçu. Foi assim que subiam e desciam cargas e passageiros, e chegaram os primeiros imigrantes europeus que desenvolveram as culturas na terra. O rio Iguaçu foi importante para o escoamento dos produtos agrícolas, g gêneros e utilidades. (RIESEMBERG, 1973)

As canoas foram as primeiras a navegar no rio Iguaçu, e eram muito importantes para os fazendeiros da região. Com o Coronel Amazonas de Araújo Marcondes é que se estabeleceu a Navegação á vapor nos rios Iguaçu e Negro.

O coronel foi o primeiro a explorar comercialmente o rio e a navegação, através da concessão que obteve mesmo outros a possuindo antes. "Considerando as perspectivas de transporte fluvial, Amazonas Marcondes, vislumbrou executar esse arrojado empreendimento, através dos recursos da Navegação a a Vapor". (AMAZONAS, 1973, p31)

Com o crescimento da Navegação veio o desmatamento resultado da extração de madeira, o nível das águas sofreu baixas e o transporte fluvial passou a ser prejudicado.

A economia da cidade gerava em torno das fábricas que aqui se estabeleceram e do escoamento destas mercadorias até a década de 50 quando surgiram as rodovias.

O transporte de vapores começou a ser desativado, e é aqui que surgem as rodovias encurtando distâncias e facilitando o transporte de mercadorias.

A navegação durou 71 anos, desde 1848 até 1953. As estradas causaram o seu declínio, em São Mateus do Sul nesta época foi concluída a construção da ponte da cidade e na navegação na cidade deixou de existir.

Na cidade de São Mateus ainda restou um vapor: O Pery, dos tempos do auge da navegação. Ele é o significado mais expressivo da navegação e provoca nas pessoas o interesse pela História e pela sua preservação como patrimônio histórico exposto a fim de manter viva a histótória da navegação. Ele está exposto para visitação ás margens do antigo Porto.

Com o final do ciclo da navegação no rio Iguaçu, nos anos de 1950, iniciou-s-se um período de estagnação econômica que atingiu toda a região Sul. A retomada do crescimento se deu no final da década de 60, quando a Petrobrás decidiu implantar uma usina experimental para o aproveitamento do folhelho pirobetuminoso no município. Com a exploração deste minério, em escala industrial, São Mateus do Sul, recebeu um grande impulso em seu d esenvolvimento industrial.

Atualmente a atividade econômica do município baseia-s-se em uma agricultura moderna e diversificada, pecuária, produção e industrialização de erva-mate e madeira. A cerâmica, com a instalação de uma moderna unidade da Incepa, que se beneficia da industrialização do folhelho pirobetuminoso, onde são gerados insumos energéticos (gás, óleo, nafta, enxofre) e subprodutos de larga aplicação nos ramos químicos da construção civil e de óleos fertilizantes.

## 5. O DESENVOLVIMENTO DA PROPOST A

Com base em todo o aspecto teórico da Termodinâmica e seu desenvolvimento ao longo da história, a atividade proposta iniciará pela investigação sobre os conhecimentos históricos do aluno no que diz respeito às suas origens e ao desenvolvimento da cidade. O instrumento utilizado para esta investigação será o questionário.

Neste questionário serão abordadas questões sobre o que os estudantes conhecem sobre a história da sua família, qual o motivo que levaram seus pais, avós, etc. a se instalarem nesta região (visto que a Petrobrás trás muitas pessoas de fora, abrangendo todas as regiões do Brasil, e é importante nesta pesquisa ter este tipo de estatística). Do ponto específico da Termodinâmica, serão questionados s sobre qual o tipo de meio de transporte que é o Vapor Pery e também qual o princípio de seu funcionamento, verificando também se eles conhecem o processo de desenvolvimento da máquina a vapor.

Posteriormente, dentre as atividades propostas para a realização deste projeto estão previstas visitas aos pontos turísticos de São Mateus do Sul, principalmente à Casa da Memória, que, possui um grande material da história local, com fotos, documentos escritos, entre outros materiais da época da colonização, que poderão fazer maiores esclarecimentos no que diz respeito às suas raízes históricas, à influência do Vapor Peri no desenvolvimento da cidade, entre outros.

Com base nessas visitas, os alunos deverão elaborar materiais como textos, cartazes, murais, que serão disponibilizados na internet (site do colégio) e expostos também nas suas dependências. O que se espera com este projeto é que os alunos percebam as relações que o desenvolvimento social, histórico e econômico, se deu, principalmente, por meio do "Vapor Peri", que é hoje um dos monumentos históricos da cidade.

- O Vapor Peri era utilizado como embarcação para transporte de pessoas e de mercadorias que navegava pelo rio Iguaçu, ou seja, um barco a vapor. Sendo assim, para o estudo das máquinas a vapor, será proposto uma atividade experimental através da construção de um protótipo pelos alunos, segundo pesquisas realizadas em diferentes fontes como a internet, por exemplo.

Inicialmente os experimentos serão pesquisados e desenvolvidos pelos próprios alunos, tendo apenas as orientações necessárias quando apresentarem dúvidas. Na seqüência, eles farão a apresentação de seus modelos, explicando como o construíram, quais os princípios de seu funcionamento enfim, os conceitos físicos envolvidos no sistema.

Em seguida, serão discutidas as relações existentes entre os conceitos da Física, como funciona uma máquina a vapor, relacionando os princípios termodinâmicos como rendimento, ciclo de Carnot e também, como ela evoluiu ao longo do tempo, e os conceitos da evolução científica e tecnológica.

Na seqüência, sererão analisadas as contribuições desses fatores para o avanço da sociedade, bem como o desenvolvimento econômico da região devido à utilização das máquinas térmicas. A apresentação das atividades desenvolvidas se dará em uma Mostra Científica e Cultural aberta a visita da comunidade em geral. A avaliação dos conteúdos estudados se dará no decorrer do projeto, partindo do envolvimento dos alunos nas atividades propostas.

## 6. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

A primeira parte do projeto, que diz respeito à investigação histórico-social referente aos conhecimentos acerca do desenvolvimento econômico da cidade de São Mateus do Sul, trouxe algumas constatações interessantes para se relatar neste momento.

Dos quarenta e dois alunos da turma, trinta e nove participaram da primeira etapa do projeto, respondendo ao questionário geral. Destes, apenas nove não são nascidos em São Mateus do Sul, e apenas um está a menos de cinco anos morando nesta cidade. São dados importantes principalmente quando o objetivo é tratar de assuntos relacionados ao desenvolvimento da cidade.

Dos trinta e nove alunos que responderam ao questionário, vinte e quatro são descendentes de poloneses a tradição dessa cultura é bem evidenciada na cidade através de monumentos históricos, grupos folclóricos de música e dança, missas rezadas em polonês, entre outros aspectos. Dos demais alunos, quatro não responderam e onze declararam -s -se descendentes de outras etnias, também européias, como alemães, italianos, portugueses e ucranianos.

Constatou -se através das questões realizadas, que a maioria dos alunos conhece um pouco da cultura e dos pontos de visita da cidade, pois todos citaram o ponto turístico mais importante do tema a ser abordado, que é o vapor Pery, e o mais importante, todos já o visitaram também.

Entre outros pontos de visitação, a maioria lembrou da Casa da Memória, mas poucos a conhecem detalhadamente. Outros pontos históricos que também foram citados pelos alunos são: o Parque do Iguaçu, a Cuia, a Igreja Matriz, a Igreja Centenária da Água Braranca, Chalé do Produtor, Parque de Exposições e a Praça do Carvalho.

Retratando especificamente o Vapor Pery, apesar de todos já o conhecerem e concordarem que ele é um marco histórico no desenvolvimento econômico e social da cidade, nem todos sabem descrever corretamente qual a base de seu funcionamento e para que era utilizado.

A resposta mais presente é que era um barco movido a vapor utilizado para transportar mercadorias (como madeira e erva mate) e pessoas pelo Rio Iguaçu. Porém, como era de se esperar, ninguém respondeu como ocorre o processo que leva um barco a vapor a movimentar-se. Este é um objetivo importante para ser alcançado até o final do projeto.

Para fazer a relação com o barco a vapor e outras máquinas térmicas, a maioria dos alunos citou as locomotivas, as caldeiras, o ferro a vapor e a panela de pressão como outros exemplos. Novamente, não cabe ainda discutir se os exemplos são corretos ou não, essa conclusão eles deverão formar posteriormente.

Apesar de nunca terem visto 'ao vivo' o funcionamento de uma caldeira ou de uma outra máquina térmica, vinte e oito alunos detectaram um ponto muito importante do funcionamento das máquinas térmicas que é o principal conceito da física envolvido

nesse processo: o calor.

Outros foraram mais além nas suas respostas, responderam que o funcionamento das máquinas térmicas envolve: 'O estudo da energia térmica e suas transformações em energia mecânica; Desenvolver as diferentes variações do calor, explica os fenômenos relacionados ao calor, e suas manifestações tais como aquecimento, resfriamento e mudança de fase; O aquecimento de determinado combustível; queima do combustível para transformar o mesmo em vapor...'

As respostas dadas nesta questão são muito importantes, pois demonstram que houve uma cons trução inicial do conhecimento com base nos estudos anteriores referentes a Lei Zero da Termodinâmica, sendo portanto, um 'gancho' para os demais conceitos a ser estudados.

Outra questão relevante para a construção do conhecimento está no relato feito pelos alunos sobre a importância da máquina a vapor no contexto histórico e para o desenvolvimento científico e tecnológico da sociedade.

De uma forma geral, os alunos descreveram várias respostas muitas vezes parecidas, mas que vale a pena citar neste momento:

"Através das primeiras máquinas a vapor houve um grande salto tecnológico; Com elas os trabalhos tornaram -se mais práticos, mais rápidos e com mais força; Proporcionaram novos empregos e promoveram um desenvolvimento mais rápido; O trabalho realizado pela máquina a vapor equivale a centenas de homens trabalhando; O invento da máquina a vapor deu um impulso para novas descobertas que marcariam a tecnologia e traria benefícios à humanidade; A máquina a vapor foi marcada pelo início do capitalismo e trouxe benefícios principalmente na fábrica têxtil onde a fabricação era com mais qualidade e agilidade na produção; Ela foi um efeito da revolução industrial e influenciou na história dos tempos modernos; Assinalou a era da força motriz; Elas revolucionaram as as indústrias, pois facilitavam a produção, foram trocadas por animais que eram menos equivalentes; Revolucionaram as indústrias, pois aumentavam a produção; Trocaram o trabalho humano e animal pelo trabalho das máquinas; Facilitaram aumento na produção; trouxe benefícios também para operários das fábricas que não necessitam do uso de grande força muscular."

Analisando essas respostas é possível perceber a riqueza de conteúdo existente nelas, que por si já respondem muitos conceitos da Física Térmica, sendo portanto uma base sólida para a construção de outros conceitos mais específicos.

Fica bem evidenciado neste ponto que, ao formular a questão levando em consideração a importância da máquina a vapor para o desenvolvimento científico e tecnológico, todos os alunos são capazes de responder com certa facilidade, no entanto, ao colocar na questão qual o conceito da Física, especificamente, que está envolvido no funcionamento da máquina à vapor, além da dificuldade na resposta, observa-se uma barreira para responder.

## 7. IMPLICAÇÕES DIDÁTICAS E CONSIDERÇÕES FINAIS

As abordagens diferenciadas de temas relacionados ao estudo da Física vêm, de modo geral, facilitar o processo de ensino e aprendizagem, um dos fatores responsáveis por essa facilitação é a motivação .

Ao se sentir desafiado a criar algo, a resolver um problema, o aluno precisa dar seus passos partindo do que eles já sabem como base do processo. Portanto, sabendo

que o barco a vapor teve sua origem na construção de um protótipo a fim de curiosidade, eles também podem montar um.

Outro ponto bem evidenciado é quando o aluno é levado a envolver sua própria família nos assuntos escolares, não exatamente em assuntos específicos da Física, mas sim, do contexto histórico e social relacionado à utilização das máquinas térmicas, no qual os pais, tios e avós fazem parte e podem contribuir muito.

Didaticamente podemos considerar esse projeto como um facilitador da aprendizagem, ele visa esclarecer conceitos muitas vezes considerados 'difíceis de entender' como a conversão do trabalho em calor e do calor em trabalho, a lei da conservação da energia, leis do rendimento de máquinas térmicas , entropia e a segunda lei da termodinâmica.

Nessa direção, cabe ainda salientar que os conhecimentos científicos são construídos ao longo das etapas do projeto, inicialmente pela investigação histórica realizada através de questionários e das visitas aos pontos turísticos, assim, não se tem aulas meramente expositivas, mas efetivamente vivenciadas, pois o processo investigativo é realizado pelos alunos, em conjunto e em colaboração.

Vale a pena destacar também a importância da experimentação em sala de aula. Além do contexto histórico e social ao qual se descreve a trajetória tecnológica da ciência, vem a associação entre o real e o experimental, ou seja, há a oportunidade de comprovar o que foi estudado teoricamente montando um protótipo como modelo experimental.

Este modelo, por sua vez, traz a concretização dos conceitos estudados e portanto, sua contribuição a apreensão dos conhececimentos abstratos e a fixação ao processo cognitivo do educando.

Dessa forma, o desenvolvimento do presente projeto tem um papel fundamental na vida desses educandos: relacionar os conceitos da Termodinâmica, estudados na disciplina de Física, com o desenvolvimento científico e tecnológico do qual todos fazemos parte.

Com isso, para o sucesso na conclusão deste trabalho espera uma construção sólida dos conceitos relacionados à Termodinâmica, de modo que tenham sido apreendidos, assimilidados e evidenciados pelos alunos, tendo então uma referência prática incorporada a sua formação individual.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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