Development of an Educational Environment by Using Graphical User Interfaces Applied to Heat Transfer Problems

• Fran Sérgio Lobato ^[1] ; Fábio de Oliveira Arouca ^[1] ; Gustavo Barbosa Libotte ^[2]
  1. [1] Universidade Federal de Uberlândia

     Universidade Federal de Uberlândia

     Brasil

     
  2. [2] Rio de Janeiro State University
• Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 15, Nº. 1, 2021
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • português

    Nas últimas décadas, o desenvolvimento de ferramentas computacionais têm permitido a abordagem de estudos de caso mais complexos em salas de aula nos cursos de graduação em engenharia química, como por exemplo a simulação de problemas não lineares, a avaliação da sensibilidade dos parâmetros de entrada em determinados modelos e a análise do comportamento físico considerando diferentes condições de operação no sistema em análise. Nesse contexto, o uso de interfaces gráficas representa um exemplo típico desse tipo de ferramenta computacional que torna as aulas mais dinâmicas, permitindo uma maior compreensão dos alunos, mesmo em problemas mais complexos. Neste trabalho, propõe-se a utilização de interfaces gráficas, desenvolvidas em Scilab, para aprimorar o aprendizado e o engajamento na análise de problemas de transferência de calor em salas de aula do curso de graduação em engenharia química. Para essa finalidade, dois estudos de caso clássicos são simulados e analisados a partir das ferramentas propostas. O primeiro avalia a transferência de calor em sólidos e o segundo considera a análise dos diagramas de Gurney-Lurie. Os resultados obtidos demonstram que o uso de interfaces gráficas permite que algumas dificuldades sejam minimizadas, tais como a compreensão e implementação de métodos numéricos necessários à resolução de alguns problemas, além de facilitar o entendimento de diversos aspectos físicos, uma vez que a metodologia proposta apresenta um ambiente visualmente simplificado onde podem ser realizadas inúmeras simulações e de fácil acesso aos resultados gráficos.

  • English

    In the last few decades, the development of computational tools has made the approach of more complex case studies in chemical engineering classrooms more accessible, such as the simulation of nonlinear problems, assessment of the sensitivity of input parameters in certain models and analysis of physical behavior considering different operating conditions in a system. In this context, the use of graphical user interfaces represents a typical example of this type of computational tool that makes classes more dynamic and allows for greater understanding by students, even in more complex problems. In this work, it is proposed to use graphical user interfaces, developed in Scilab, to improve learning and engagement in the analysis of heat transfer problems in chemical engineering classrooms. For this purpose, two classical case studies are simulated and analyzed using the proposed tools. The first considers the heat transfer in solids and the second considers the Gurney-Lurie charts. The results obtained demonstrate that the use of graphical user interfaces allows some difficulties to be avoided, such as the understanding and implementation of numerical methods necessary to solve some problems, besides facilitating the understanding of different physical aspects, since it provides a visually simplified environment for carrying out different simulations with varied parameter values and easy access to graphical results