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O que a Energia Nuclear tem a ver com o Programa de Aceleração do Crescimento (PAC)?

 

19/06/2009

Autor y Coautor(es)
ANDREA MARQUES LEAO DOESCHER
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PRESIDENTE PRUDENTE - SP UNOESTE COLEGIO ENSINO MEDIO E PROFISSIONAL

Erwin Doescher e Bruno Pagliarani Mattiazzo

Estructura Curricular
Modalidad / Nivel de Enseñanza Disciplina Tema
Ensino Médio Física Oscilações, ondas, óptica e radiação
Datos de la Clase
O que o aluno poderá aprender com esta aula
* Fissão Nuclear.
Duração das atividades
Aproximadamente 100 minutos; duas (2) aulas.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
Não é necessário nenhum conhecimento prévio.
Estratégias e recursos da aula

As estratégias utilizadas serão:

- aula interativa;
- aula conceitual;
- uso do laboratório de informática.

 

MOTIVAÇÃO

Sugerimos que o professor pergunte aos alunos quais são as formas de obtenção da Energia Elétrica utilizada no Brasil. Após a discussão, conclua com os alunos que o Brasil obtém Energia Elétrica através de: usinas hidrelétricas, eólicas e nucleares. Em seguida, questione os alunos sobre qual destas formas de obtenção de Energia Elétrica é considerada a mais limpa e porquê. Destaque que estas aulas abordarão a obtenção da Energia Elétrica através de um destes meios, sendo que no decorrer destas aulas eles poderão responder as questões feitas acima com mais facilidade.

 

ATIVIDADE 1

O professor deverá apresentar o recurso (Fig. 1), postado abaixo, que se trata de um Objeto de Aprendizagem (OA), que versa sobre como uma Usina Nuclear cria Energia Elétrica pela fissão dos átomos.
Observamos que OA são ferramentas auxiliares no processo de ensino e aprendizagem de conceitos disciplinares, disponíveis na Internet (BECK, 2002, apud WILEY, 2002).
Destacamos ainda que, mesmo estando em grupos (duplas ou trios), é importante que todos os alunos tenham a oportunidade de manusear o recurso e que tenham um tempo razoável para explorá-lo.

Recurso:

 

Link do Recurso no site do Portal do Professor:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10480/nuclear-physics.jnlp

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear01.jpg

Figura 1 – Imagem do Recurso.

 

Os alunos poderão interagir com um recurso que irá possibilitar com que eles analisem uma reação nuclear em cadeia, mostrando o decaimento alfa (perda de partículas) e analisando o controle da produção energética em um reator nuclear.

Inicialmente os alunos irão fazer uma fissão nuclear disparando um nêutron em um único núcleo de Urânio 235 (Fig. 2).
Após disparar o nêutron o urânio passará para o numero atômico 236, ficando assim instável, fazendo-o fissionar (Fig. 3).

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear02.JPG

Figura 2 – Fissão de um átomo de Urânio.

 

Pergunte aos alunos o que acontece quando o núcleo é dividido. Eles poderão observar (no próprio recurso) e concluir que após a divisão é criado três (3) nêutrons e dois núcleos filhos (geralmente um Bário e Criptônio).

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear03.JPG

Figura 3 – Núcleo dividido.

 

Na parte superior do recurso será visualizada as opções, ou menu (Fig. 4). Nestas opções visualizamos que o recurso está dividido em três (3) partes.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear04.JPG

Figura 4 – Menu do recurso.

 

Em seguida, peça para os alunos selecionarem a opção “Chain Reaction” (Fig. 4) que fará com que eles visualizem a segunda parte do recurso (Fig. 5).

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear05.JPG

Figura 5 – Imagem da segunda parte do recurso.

 

Ressaltamos que nesta parte do recurso os alunos poderão escolher o número de átomos de urânio 235 e urânio 238.
Quando o urânio 238 absorve um nêutron ele passa para urânio 239 e fica estável.
Peça para os alunos explorar essa parte do recurso usando diversos números de átomos de urânio do tipo 235 e 238.
Pergunte aos alunos o que acontecerá se eles colocarem mais de cinquenta (50) átomos de urânio 235 (Fig. 6) e é disparado um nêutron em direção aos átomos?

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear06.JPG

Figura 6 – Sistema com diversos átomos de urânio 238

 

Questione os alunos se essa fissão (dos átomos de urânio) libera energia. Ajude-os a compreender que a cada fissão é liberada uma quantidade de energia (aproximadamente 3,2 x 10 -11 Joule) por fissão. Agora peça para eles imaginarem essa fissão ocorrendo num espaço onde tenhamos milhares de átomos. Essa energia será gigantesca e usando essa idéia iremos trabalhar a terceira parte do nosso recurso que é a “Nuclear Reactor” (Fig. 4), traduzindo “Reator Nuclear”.

 

Atividade 2

Pergunte aos alunos se eles sabem o que é um reator nuclear (Fig. 7).

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear07.jpg

Figura 7 – Reator Nuclear.
Imagem disponível em: http://www.fsc.ufsc.br/~canzian/imagem/janeiro-08-reator-nuclear.jpg. Acesso em: 28 abr. 2009

 

Feita as discussões com os alunos peça para eles acessarem o item “Nuclear Reactor” no menu da figura 4.
Inicialmente os alunos visualizarão uma representação de um reator nuclear (Fig. 8). Nele os alunos verão uma “caixa” com seis (6) divisões e vários átomos de urânio 235.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear08.JPG

Figura 8 – Imagem do recurso

 

Peça para os alunos pressionarem o botão “Fire Nêutrons” e aguardem com que as fissões acabem. Diga que para cada grupo de alunos acontecerá fissões diferentes e serão produzidas energias diferentes de acordo com o “Energy Graphs” (Fig. 9) encontrado do lado direito do recurso.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear09.JPG

Figura 9 – Gráfico de Energia.

 

Feita esta primeira prática do recurso, peça para os alunos posicionarem a seta do mouse sobre a alavanca verde, pressionarem o botão da esquerda do mouse e arrastar a alavanca para baixo. Será visualizado que é possível regular a abertura entre um compartimento e outro – com isto os alunos poderão aumentar a interação entre um compartimento e outro. Sugira para os alunos posicionarem a alavanca em diversas posições e dispararem os nêutrons. Por exemplo, desça a alavanca até que metade dos compartimentos fique aberto (Fig. 10), disparem os neutros, observem o que acontecerá e vejam o gráfico de energia.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear12.JPG

Figura 10 – Exemplo.

 

Feito isto, o professor deverá perguntar aos alunos o que foi observado no recurso.

  • Em algum momento no reator teve maior produção de energia? Quando?
  • Em algum momento no reator teve mais fissões? Quando?
  • Em algum momento das fissões ocorreu aumento de temperatura registrado no termômetro posicionado no reator? Quando a temperatura foi mais alta?


Conclua com os alunos que mesmo sabendo que as Usinas Nucleares podem gerar riscos à vida humana (pode haver nestas um vazamento radioativo e contaminar uma grande população; a radiação pode causar câncer, falecimento de órgãos do corpo  etc.) este tipo de obtenção de energia é uma das formas mais limpas que existem e estes riscos podem ser facilmente evitados com a devida fiscalização e cuidados!

Explique aos alunos que este tipo de produção de energia é considerada limpa porque não emite gases causadores do efeito estufa, que destroem a camada de ozônio da Terra.

 

Sugestões:

1) Estando os alunos organizados em duplas ou trios no Laboratório de Informática, sugerimos que o professor pergunte aos alunos se eles já ouviram ou leram nos jornais sobre o Programa de Aceleração do Crescimento (PAC) e o que sabem sobre isto. Após ouvir as opiniões dos alunos, sugerimos que o professor peça para os alunos acessarem o site abaixo indicado (Fig. 11) e fazerem a leitura deste (das informações). Observamos que é importante que o professor estabeleça um tempo para a realização desta atividade, na qual sugerimos em torno de dez (10) minutos.

http://www.brasil.gov.br/pac/conheca/infra_estrutura/

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear00.JPG

Figura 11 – Imagem do Site.

 

Discuta com os alunos as informações contidas neste site e favoreça que eles compreendam que o PAC é um programa do Governo Federal que visa o desenvolvimento da educação, comércio, energia e várias outras áreas importantes para o desenvolvimento do Brasil (1).
Neste momento, o professor deverá perguntar aos alunos o que a Física tem a ver com o PAC? Após ouvir as opiniões dos alunos, destaque que a Energia - geração e transmissão de energia elétrica, que está sendo contemplado pelo PAC, é um dos temas que a Física estuda.

Neste momento, o professor deverá perguntar aos alunos se eles sabem quantas usinas nucleares há no Brasil, onde ficam, e o que sabem sobre elas. Após ouvir as opiniões dos alunos, mostre a imagem das usinas de Angra dos Reis (Fig. 12) e destaque que está sendo construída uma terceira usina nuclear (Angra 3) que é umas das metas do PAC para a ampliação da Energia Elétrica.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear.jpg

Figura 12 – Usina nuclear de Angra dos Reis / RJ.
Imagem disponível em: http://www.eletronuclear.gov.br/imagens/uploads/Image/1116p%20-%20contraste+.jpg. Acesso em: 28 abr. 2009

 

Sobre a construção da nova usina nuclear, peça para os alunos acessarem o site abaixo e fazerem uma leitura entre eles sobre a reportagem postada abaixo:

http://www1.folha.uol.com.br/folha/brasil/ult96u553059.shtml

Discuta com os alunos a importância da construção de uma nova Usina Nuclear para o Brasil e pergunte a eles se esta construção poderá ocasionar algum perigo à população brasileira. Favoreça, nesta discussão com os alunos, que eles possam concluir que esta usina ajudará muito o Brasil a obter mais Energia Elétrica e propiciará com que nós não nos preocupemos com problemas de falta de energia em tempos de seca, já que a maior parte da Energia Elétrica obtida pelo Brasil vem das Usinas Hidrelétricas.

Finalizando, retome a pergunta sobre "O que a Energia Nuclear tem a ver com o Programa de Aceleração do Crescimento (PAC)?", e favoreça que eles concluam que uma das principais metas do PAC para o desenvolvimento do Brasil é ampliar a geração de Energia Elétrica no Brasil, e que a Energia Nuclear produzida pelas Usinas Nucleares é um bom meio para se atingir este objetivo.

 

2) Sugerimos que o professor promova uma discussão com os alunos sobre se esta forma de obtenção de Energia Elétrica (através de Usina Nuclear) gera riscos para a população, e quais seriam estes. Pergunte aos alunos se eles já ouviram falar de Chernobyl (Fig. 13) ou da catástrofe de Chernobyl .
Em seguida, apresente aos alunos o artigo abaixo (isto pode ser feito reproduzindo o mesmo em forma de slides ou data show, ou ainda, entregando cópias para os alunos)

http://www.scielo.br/pdf/ea/v21n59/a18v2159.pdf

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear11.jpg

Figura 13 – Chernobyl.
Imagem disponível em: http://www.ens-newswire.com/ens/mar2004/20040326_chernobyl.jpg. Acesso em: 08 Mai. 2009

 

Discuta com os alunos o conteúdo do artigo, ajudando-os a compreender que embora a energia nuclear seja uma fonte de energia elétrica que pode trazer perigos e riscos a vida humana, tomando os devidos cuidados esse tipo de energia é muito importante para o desenvolvimento de um país, pois é uma das formas mais limpas de se obter energia elétrica e que causa menos impacto na natureza.

 

3) Sugerimos de que o professor entre em contato com a direção da escola e organize um passeio às Usinas Nucleares de Angra (Fig. 14), se isto for possível. Caso não seja, tal passeio poderá ser feito pela Internet: http://ciencia.hsw.uol.com.br/usina-nuclear-angra.htm.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2032/imagens/nuclear10.jpg

Figura 14 – Área onde será construída a Usina Angra 3.
Imagem disponível em: http://static.hsw.com.br/gif/usina-nuclear-angra-2.jpg. Acesso em: 28 abr. 2009

 

Com essa excursão os alunos poderão aprender que as Usinas Nucleares são umas das formas mais limpas de obtenção de energia elétrica.

 

4) Observamos que, como o foco destas aulas é sobre a Energia Nuclear, abaixo sugerimos aulas publicadas no Portal do Professor que versam sobre outros tipos de obtenção de Energia Elétrica.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=1662
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=1381

 

 

Referencia Bibliográfica

(1) – Brasil. Investimentos em Infra-Estrutura para o Desenvolvimento Econômico e Social. Disponível em: < http://www.brasil.gov.br/pac/conheca/infra_estrutura/ >. Acesso em: 14 Mai. 2009.

Recursos Educacionais
Nome Tipo
Física nuclear Animação/simulação
Recursos Complementares
Teoria e experimentos: http://pt.wikipedia.org/wiki/Fiss%C3%A3o_nuclear Aula sobre Efeito Estufa: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=1321
Avaliação
Avalie a participação e envolvimento dos alunos nas discussões, nas atividades propostas, na exploração do recurso, e peça para que eles pesquisem sobre um tipo de meio de transporte que funciona por energia nuclear e entregarem na próxima aula.
Opinión de quien visitó

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Opiniones

  • Gabriel Bernardes Justiniano, Universidade Federal de Goiás , Goiás - dijo:
    gabrielgbj@gmail.com

    30/12/2011

    Cinco estrelas

    Gostei muito da aula. Só não gosto quando enfatiza que a energia nuclear é a mais limpa. Pois tem a energia eólica e a energia solar. Acho que para dar uma instigada nos alunos, poderia ter implementado essa discussão também. As vezes com algum texto do Greenpeace, por exemplo. Mas de qualquer forma, gostei muito. Vou utiliza-la.


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