Aula 8 - Eficiência energética de diferentes combustíveis

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Eficiência energética de diferentes combustíveis
1a série
Aula 8 – 2º bimestre
Química
Etapa Ensino Médio
Termoquímica.
Tipos de combustíveis.
Eficiência energética.
Emissão de poluentes.
Comparar a eficiência energética de diferentes tipos de combustíveis.
Analisar a quantidade de calor produzido durante a combustão.
Compreender a formação de potenciais poluentes para o ambiente e a saúde das pessoas.
Conteúdos
Objetivos
(EM13CNT106) – Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Pergunta desafiadora
Você sabe qual é o combustível mais eficiente em termos de energia?
Uso eficiente de energia
Para começar
Sugestão de tempo:
Pra começar: 5 minutos.
Foco no conteúdo: 10 minutos.
Na prática: 20 minutos.
Aplicando: 10 minutos.
Quais são os tipos de combustíveis que vocês conhecem?
Quais são as características que tornam um combustível mais eficiente do que outro?
O que vocês acham que pode influenciar na eficiência energética de um combustível?
Virem e conversem!
Para começar
Sugestão de tempo:
Pra começar: 5 minutos
Foca no conteúdo: 10 minutos
Na prática: 20 minutos
Aplicando: 10 minutos
São substâncias que liberam energia durante a reação química com um comburente.
Podem derivar de fontes não renováveis de energia, como o petróleo e o gás natural, sendo conhecidos como combustíveis fósseis.
Também podem derivar de fontes renováveis, como a biomassa e os óleos vegetais, sendo conhecidos como biocombustíveis.
Combustíveis
Foco no conteúdo
É determinada pela quantidade de energia liberada durante a sua combustão em relação à quantidade de energia contida no próprio combustível. Quanto maior for essa energia, maior será sua eficiência.
Eficiência dos combustíveis
Foco no conteúdo
Qual combustível apresenta maior liberação de energia por grama? 
Hidrogênio
Etanol
Metano
Metanol
Octano
Para comparar a eficiência de diferentes combustíveis, costuma-se determinar a quantidade de calor liberada na combustão por mol ou grama de combustível. O quadro mostra o valor de energia liberada na combustão completa de alguns combustíveis.
Na prática
Qual combustível apresenta maior liberação de energia por grama? 
Hidrogênio
Etanol
Metano
Metanol
Octano
Para comparar a eficiência de diferentes combustíveis, costuma-se determinar a quantidade de calor liberada na combustão por mol ou grama de combustível. O quadro mostra o valor de energia liberada na combustão completa de alguns combustíveis.
Correção
Na prática
Correção
	Combustível	ΔHc0 a 25 °C (kJ/mol)	Massa molar	ΔHc0/Massa molar (kJ/g)
	Hidrogênio (H2)	–286	2	–143
	Etanol (C2H5OH)	–1.368	46	–29,74
	Metano (CH4)	–890	16	–55,62
	Metanol (CH3OH)	–726	32	–22,69
	Octano (C8H18)	–5.471	114	–48
Na prática
	Combustível	Fórmula molecular	AH° (kJ/mol)
	Carbono (carvão)	C (s)	–393,5
	Metano (gás natural)	CH4 (g)	–890
	Propano (componente do gás de cozinha)	C3H8 (g)	–2.220
	Butano (componente do gás de cozinha)	C4H10 (g)	–2.878
	Octano (componente da gasolina)	C8H18 (l)	–5.471
	Etino (acetileno, usado em maçarico)	C2H2 (g)	–1.300
	Etanol (álcool)	C2H5OH (l)	–1.368
	Hidrogênio 	H2 (g)	–286
Tabela 1: entalpia de combustão padrão para vários combustíveis.
Disponibilidade do combustível e sua relação de custo-benefício: um combustível que seja altamente eficiente, mas que seja muito caro ou difícil de ser encontrado pode não ser viável economicamente.
Emissão de poluentes: também pode afetar a eficiência de um combustível, pois prejudica o meio ambiente e a saúde das pessoas.
Fatores que influenciam na eficiência
Foco no conteúdo
O valor correspondente à energia consumida para que o motorista de um carro econômico, movido a álcool, percorra 400 km na condição de máximo rendimento é mais próximo de:
(Enem – 2019) O etanol é um combustível renovável obtido da cana-
-de-açúcar e é menos poluente do que os combustíveis fósseis, como a gasolina e o diesel. O etanol tem densidade de 0,8 g/cm3, massa molar de 46 g/mol e calor de combustão aproximado de –1.300 kJ/mol. Com o grande aumento da frota de veículos, tem sido incentivada a produção de carros movidos a biocombustíveis econômicos, que são capazes de render até 20 km/L em rodovias, para diminuir a emissão de poluentes atmosféricos.
a. 565 MJ b. 452 MJ c. 520 MJ d. 390 MJ e. 348 MJ
Na prática
O etanol é um combustível renovável obtido da cana-de-açúcar e é menos poluente do que os combustíveis fósseis, como a gasolina e o diesel. O etanol tem densidade de 0,8 g/cm3, massa molar de 46 g/mol e calor de combustão aproximado de –1.300 kJ/mol. Com o grande aumento da frota de veículos, tem sido incentivada a produção de carros movidos a biocombustíveis econômicos, que são capazes de render até 20 km/L em rodovias, para diminuir a emissão de poluentes atmosféricos.
Correção
O valor correspondente à energia consumida para que o motorista de um carro econômico, movido a álcool, percorra 400 km na condição de máximo rendimento é mais próximo de:
a. 565 MJ b. 452 MJ c. 520 MJ d. 390 MJ e. 348 MJ
Na prática
Correção
 20 km ------ 1 L
400 km ----- x x = 20 L
 1 L ------- 800 g
 20 L ------- y y = 16.000 g
 46 g ------- 1 mol
16.000 g ------- z z = 347,83 mol
 1 mol ------- 1.300 kJ
 347,83 mol ------ w w = 452.179 kJ ≈ 452 MJ 
Na prática
Agora, é sua vez! Investigue mais sobre a eficiência energética!
Faça uma pesquisa sobre a emissão de poluentes e como eles influenciam na eficiência energética dos combustíveis. Registre as informações em seu caderno e socialize-as com seus colegas!
Todo mundo escreve!
Aplicando
Comparamos a eficiência energética de diferentes tipos de combustíveis.
Analisamos a quantidade de calor produzido durante a combustão.
Compreendemos a formação de potenciais poluentes para o ambiente e a saúde das pessoas.
O que aprendemos hoje?
SÃO PAULO (Estado). Currículo em Ação: Caderno do Professor – Ciências da Natureza – Ensino Médio – 1ª série – 1º semestre. São Paulo: Seduc-SP, 2023. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/01/1s%C3%A9rie-Professor-CNT-1Sem.pdf. Acesso em: 28 mar. 2023.
LEMOV, D. Aula nota 10 3.0: 63 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. 3ª ed. Porto Alegre: Penso, 2023.
LIMA, A. L. Combustíveis. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/combustiveis.htm. Acesso em: 3 abr. 2023.
Referências
Lista de imagens e vídeos
Slide 3 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-pkhxa 
Slide 4 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-zatku 
Slide 7 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-acfum
Slide 8 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-acfum
Referências
Química
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