Combustíveis: características e poder calorífico

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Combustíveis
Química
1o bimestre – Aula 14
Ensino Médio
1a
SÉRIE
2024_EM_B1_V1
Combustíveis: características, parâmetros e diferenças;
Quantidade de calor e poder calorífico.
Conhecer alguns tipos de combustíveis;
Investigar quais aspectos devem ser considerados na escolha de um combustível;
Analisar quanto calor alguns combustíveis são capazes de produzir.
Conteúdo
Objetivos
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(EM13CNT101) – 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.
 
O que as imagens têm em comum? Faça anotações em seu caderno e socialize-as com seus colegas.
Observe as imagens a seguir e responda:
Vire e converse
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Para começar
a) O que é necessário para que ocorra o movimento dos meios de transporte apresentados?
b) Para o funcionamento do foguete, da moto, do avião, do carro, do trem a vapor e do carro de fórmula 1 são utilizados o mesmo combustível? De onde vêm esses combustíveis?
c) Que aspectos devem ser considerados na escolha de um combustível?
d) Produzir calor é condição suficiente para que um material seja considerado um bom combustível? Quanto calor um combustível é capaz de produzir?
Questões
Vire e converse
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Para começar
Vários meios de transporte que possuem motores necessitam de combustível para se moverem. É necessário que ocorra a reação de combustão, ou seja, a queima do combustível na presença do comburente e da ignição (faísca). 
Transportes e combustíveis
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Foco no conteúdo
São utilizados diversos tipos de combustíveis em diferentes meios de transporte; nos foguetes, é comum o uso de hidrogênio líquido, obtido por meio da eletrólise da água, combinado a outros propelentes; nas motos, utiliza-se gasolina, um combustível fóssil derivado do petróleo; nos trens a vapor, eram empregados carvão mineral (combustível fóssil) ou madeira; nos aviões, utiliza-se gasolina ou querosene de aviação, ambos combustíveis fósseis provenientes do petróleo; nos carros de Fórmula 1, é utilizada gasolina especial; nos carros flex, pode-se empregar tanto etanol (combustível renovável, obtido da cana-de-açúcar), quanto gasolina.
Combustíveis
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Foco no conteúdo
Alguns aspectos devem ser considerados na escolha de um bom combustível, tais como: 
• Volatilidade ou facilidade de evaporação: o álcool e a gasolina são utilizados em motores de explosão. Esses combustíveis encontram-se no estado líquido e, no carburador, são vaporizados para serem queimados. 
• Inflamabilidade: temperatura em que a vaporização se dá em proporção suficiente para o combustível inflamar-se e manter a queima contínua. 
• Poder antidetonante ou resistência à compressão e à viscosidade: facilidade de escoamento do líquido.
Aspectos dos combustíveis
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Foco no conteúdo
As propriedades físicas dos combustíveis, como volatilidade, ponto de inflamação, capacidade antidetonante e a viscosidade, são características de cada combustível e dependem de sua composição química.
Composição química
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Foco no conteúdo
Combustíveis são geradores de calor, entretanto, a produção de calor não é condição suficiente para que um material seja considerado um bom combustível. Necessariamente, ele deve apresentar algumas outras características que garantam um bom desempenho durante a sua queima, conforme sua finalidade. Para saber a quantidade de calor que um combustível é capaz de produzir, basta pesquisar o poder calorífico da substância.
Poder calorífico
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Foco no conteúdo
Um dos aspectos a ser considerado na escolha de um combustível é a sua eficiência, avaliada em relação à quantidade de calor que o combustível é capaz de produzir. A quantidade de calor liberada por unidade de massa (ou de volume) do material é chamada de poder calorífico, geralmente expresso em kcal/kg (ou kJ/kg). 
Eficiência
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Foco no conteúdo
Faça a leitura coletiva do texto:
Todos juntos
A partir de meados de 2020, a gasolina brasileira passou a ter novos critérios de qualidade, definidos pela Agência Nacional de Petróleo (ANP). A medida aproximou o padrão nacional dos utilizados na Europa e nos Estados Unidos, estabelecendo o valor mínimo de massa específica para 715,0 Kg/m3. Isso pode contribuir para a redução do consumo do combustível em até 5 % e dificultar fraudes e adulterações. Outros parâmetros definidos anteriormente, como a quantidade de etanol na gasolina, permanecem sem alteração: 27% para as gasolinas comuns e aditivadas e 25% para a premium.
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Na prática
a) Analise a tabela e determine qual combustível libera mais energia por unidade de massa ao ser queimado: etanol anidro, óleo diesel, gasolina C (com 27% de etanol) ou gasolina de aviação.
Responda às questões no seu caderno:
Todo mundo escreve
Observação: a gasolina de aviação não tem etanol.
	Produtos	Poder calorífico (Kcal/Kg)
	Etanol anidro	6750
	Óleo diesel	10100
	Gasolina C (com 27 % de etanol) 	9400
	Gasolina de aviação	10600
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Na prática
b) Compare o poder calorífico 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.
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?
Responda às questões no seu caderno:
Todo mundo escreve
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Na prática
a) Analise a tabela e determine qual combustível libera mais energia por unidade de massa ao ser queimado: etanol anidro, óleo diesel, gasolina C (com 27% de etanol) ou gasolina de aviação.
Correção
	Produtos	Poder calorífico (Kcal/Kg)
	Etanol anidro	6750
	Óleo diesel	10100
	Gasolina C (com 27 % de etanol) 	9400
	Gasolina de aviação	10600
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Na prática
Cálculo do poder calorífico do etanol referente a 1 L:
Cálculo do poder calorífico da gasolina referente a 1 L:
b) Compare o poder calorífico 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. 
	1 Kg	----------	6750 Kcal	x = 5332,5 Kcal
	0,79 Kg	----------	 x   Kcal	
	1 Kg	----------	9400 Kcal	x = 7050 Kcal
	0,75 Kg	----------	 x   Kcal	
Correção
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Na prática
Quantidade de calor produzido na queima de 60 L de gasolina:
Cálculo do volume de etanol para produzir 423000 Kcal:
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?
	1 L de gasolina	----------	7050 Kcal	x = 423000 Kcal
	60 L de gasolina	----------	 x   Kcal	
	1 L de etanol	----------	5332,5 Kcal	x = 79,3 L
	x L de etanol	----------	 423000 Kcal	
Correção
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Na prática
Pesquise o preço do etanol e da gasolina em seu município, calcule o preço de 60 L de gasolina e relacione o resultado ao valor da quantidade de etanol encontrado anteriormente, com o intuito de verificar o menor custo.
Desafio!
Sugestão: pesquise o preço do combustível por litro (gasolina e etanol) e calcule o valor para as quantidades de 60 L de gasolina e 79,3 L de etanol, de modo a comparar e verificar qual o menor custo.
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Aplicando
Conhecemos alguns tipos de combustíveis;
Investigamos quais aspectos devem ser considerados na escolha de um combustível;
Analisamos quanto calor alguns combustíveis são capazes de produzir.
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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: 14 nov. 2023. 
LEMOV, Doug. Aula nota 10 3.0: 63 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. 3a edição. Porto Alegre: Penso, 2023.
Imagens e vídeos
Slide 03 – https://pixabay.com/pt/photos/lan%C3%A7amento-do-foguete-foguete-67649/  
Slide 03 - https://pixabay.com/pt/photos/tr%C3%A1fego-de-passageiros-cia-a%C3%A9rea-122999/ 
Slide 03 - https://pixabay.com/pt/photos/bicicleta-corrida-motocross-4500339/ 
Slide 03 - https://pixabay.com/pt/photos/comboio-locomotiva-vapor-pot%C3%AAncia-19640/ 
Slide 03 - https://pixabay.com/pt/photos/f%C3%B3rmula-1-corrida-de-carros-rapidez-2205262/ 
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Referências
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