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2ª série do Ensino Médio Química Professor Alexandre Aparecido Barbosa Conservação de Energia • Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas. Habilidade a ser desenvolvida • Conservação de energia; • Poder calorífico; • Reações de combustão. Objetivos da aula de hoje ©️ P ix a b a y O que vocês lembram sobre energia? Levantamento prévio dos estudantes ©️ P ix a b a y • Energia térmica: associada à energia cinética das moléculas que compõem um elemento; • Energia química: é liberada ou formada a partir de reações químicas; • Energia solar: é a energia proveniente da luz do sol; • Energia eólica: é a energia proveniente do movimento das massas de ar; • Energia nuclear: é a energia obtida a partir do fenômeno da fissão nuclear. Energia A energia está associada à capacidade de produção de ação ou de movimento e manifesta-se de muitas formas diferentes. Principais formas de energia: • Energia cinética: associada ao movimento dos corpos; • Energia potencial: qualquer forma de energia que pode ser armazenada; Elaborado especialmente para o CMSP. Princípio Geral da Conservação da Energia Lei da Conservação da Energia Ela diz que a energia não se perde, nem pode ser destruída, ela se transforma. Assim, num sistema isolado, a quantidade de energia permanece constante. Exemplo: A água, ao cair pelo vertedouro (energia cinética), movimenta as pás da turbina, que a transforma, no gerador, em energia elétrica. Quando a energia é conservada, podemos criar equações que igualam a soma das diferentes formas de energia no sistema. Podemos resolver as equações para a velocidade vetorial, a distância ou algum outro parâmetro do qual a energia dependa. Elaborado especialmente para o CMSP Poder calorífico Ele é definido como a quantidade de energia interna armazenada de uma determinada substância. A medida dessa energia é feita a partir da combustão (queima) de determinado volume dessa substância, em pressão e temperatura constantes de 101,33 Kpa e 15 graus Celsius, respectivamente. ©️ Pexels Elaborado especialmente para o CMSP. O poder calorífico da gasolina é 45978 kJ/kg; do álcool combustível é 27169 kJ/kg e do diesel 43888 kJ/Kg, o que significa que a gasolina contém um poder calorífico maior seguida do diesel e, por fim, do álcool combustível. Combustão: • É uma reação química exotérmica entre dois regentes, combustível e comburente, em que ocorre a liberação de energia na forma de calor. Reações de combustão ©️ Pixabay Elaborado especialmente para o CMSP. Calor Oxigênio acima de 13% Sólido Liquido Gasoso Energia Inicial • Combustível: é a substância oxidável, responsável por alimentar a combustão. Exemplos: gasolina, madeira etc. • Comburente: é a substância que intensifica a combustão. Na maioria dos casos, o comburente é o gás oxigênio O2. • Para as reações de combustão ocorrerem, é necessária uma ignição, ou seja, algo como uma faísca para fornecer a energia de ativação. Reações de combustão ©️ Pixabay Elaborado especialmente para o CMSP. Calor Oxigênio acima de 13% Sólido Liquido Gasoso Energia Inicial Combustão completa: • Possui quantidade de oxigênio suficiente para consumir o combustível; • Apresenta como produtos o CO2 (Dióxido de Carbono) e a H2O (Água). • Exemplos: a) Combustão completa do etanol (C2H6O): C2H6O + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O Combustão incompleta: • Não existe quantidade suficiente de oxigênio para consumir completamente o combustível; • Apresenta como produtos o CO (Monóxido de Carbono) ou a fuligem (C). • Exemplos: a) Combustão incompleta do etanol: C2H6O + 2 O2 → 2 CO + 3 H2O C2H6O + O2 → 2 C + 3 H2O Atividade – Aprofundando a habilidade a) Qual dos combustíveis a seguir produz a maior quantidade de energia por combustão: etanol anidro, óleo diesel, gasolina C (com 27% de etanol) ou gasolina de aviação? b) Compare o poder calorifico do etanol e da gasolina com 27% de etanol. Dados: 1 L de etanol = 0,79 kg; 1 L de gasolina com 27% de etanol = 0,75 kg. São Paulo Faz Escola, 2021. Caderno do Professor, Química, 1º Série EM, vol. 1, p. 104. c) O tanque de um carro tem 60 L de capacidade. Quantos litros de etanol devem ser queimados para produzir a mesma quantidade de calor que 60 L de gasolina? Pesquise o preço do etanol e da gasolina em seu município, calcule o preço de 60 L de gasolina e relacione o resultado com o valor da quantidade de etanol encontrado anteriormente, com o intuito de verificar o menor custo. Resposta – Aprofundando a habilidade São Paulo Faz Escola, 2021. Caderno do Professor, Química, 1º Série EM, vol. 1, p. 104 e 105 a) b) c) Obrigado a todos! Bons estudos! Agradecimento ©️ P ix a b a y