Atividade 1
Assista ao vídeo do GEPEQ: Experimentos de Química – “Poder Calorífico dos Combustíveis”. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=y8Vz_QzGmiU>
O poder calorífico dos combustíveis
A escolha de um combustível deve considerar outros fatores além do custo e da disponibilidade. É importante também que o combustível a ser escolhido apresente uma boa produtividade de energia. Como as mesmas massas de distintos combustíveis liberam quantidades diferentes de energia, é desejável que o combustível escolhido consuma a menor massa possível na liberação da energia requerida para um dado processo.
A tabela a seguir permite a melhor visualização da relação entre massa de combustível e energia térmica liberada na combustão de 1kg do combustível
GLP: gás liquefeito de petróleo, uma mistura de propano (C3H8) e butano (C4H10). Baseado em: GEPEQ – Grupo de Pesquisa em Educação Química (Org.). Interações e transformações. Química para o Ensino Médio. Livro do Aluno. Elaborando conceitos sobre transformações químicas. São Paulo: Edusp, 2005, v. I, p. 218.
A quantidade de energia térmica liberada na queima de 1 kg de combustível é chamada poder calorífico e pode ser expressa em quilojoules por quilograma (kJ /kg) ou em quilocalorias por quilograma (kcal / kg) de combustível. A comparação dos poderes caloríficos de diferentes combustíveis é um dos critérios para a sua escolha. Nesse aspecto, quanto maior o poder calorífico, melhor o combustível.
É importante destacar o fato de que a maioria dos combustíveis é formada por misturas de substâncias e que as proporções entre as substâncias que compõem cada combustível podem variar dependendo da forma como foi obtido, de sua origem ou do método usado para sua purificação. Em decorrência dessas diferenças de composição, o poder calorífico em geral representa a média de valores de certas variedades de combustível com composições bem específicas.
O biogás é um exemplo disso. Esse gás combustível é formado por uma mistura de diversos gases, sendo o metano (CH4) e o gás carbônico seus maiores constituintes. Dependendo da forma como ele é produzido, pode haver diferentes teores do gás metano (combustível). Em geral, o biogás apresenta entre 50% e 70% de metano e seu poder calorífico pode variar entre 5 000 e 7 000 kcal · kg–1 a composição dos muitos combustíveis pode variar um pouco pelo fato de serem formados por misturas de várias substâncias; por isso, o poder calorífico pode variar também.
Exercícios
1. Analise a tabela de poder calorífico de diversos combustíveis e responda:
a) Qual dos combustíveis apresenta maior poder calorífico?
b) Qual dos combustíveis apresenta menor poder calorífico?
2. Que quantidade de energia térmica pode ser liberada na combustão de 5,0 kg de lenha?
3. Que massa de carvão é necessário queimar para liberar 17 000 kcal?
4. A queima de 1,0 kg de gás natural gera em torno de 9054 kcal de energia.
a) Que quantidade de energia térmica pode ser liberada na queima de 30 kg de gás natural?
b) Que massa de biogás deve ser queimada para gerar a mesma quantidade de energia que 1,0 kg de gás natural?
5. Em qual das situações há maior liberação de energia térmica: na combustão de 30 kg de gasolina com 20% de álcool ou na combustão de 40 kg de álcool combustível? Justifique sua resposta, apresentando seus cálculos e suas conclusões.
Nessa atividade duas ideias principais para resolução dos exercícios: relação de proporcionalidade entre a massa de combustível e a energia térmica liberada na combustão, ou seja, quanto maior a massa de um combustível queimado, maior a quantidade de energia térmica liberada; e que cada combustível tem um poder calorífico próprio.
Utilizar a tabela do poder calorífico dos combustíveis e estabelecer a relação e retirar informações conforme o enunciado do exercício:
Exemplo exercício resolvido:
Que massa de carvão é necessário queimar para liberar 20.000 kcal?
De acordo com a tabela do poder calorífico 1 kg de carvão libera 6800 kcal então:
1kg---6800kcal
x kg --- 20000 kcal 6800.x= 20000 🡪 x =20000/6800 x= 2,94 kg
Atividade 2
Assista ao vídeo do Currículo+ - Secretaria de Educação do Estado de São Paulo: “Combustão completa x incompleta”. Disponível em: <http://curriculomais.educacao.sp.gov.br/combustao-completa-x-incompleta/>
Responda às questões.
a) O que a descoberta do fogo trouxe para a humanidade?
b) De acordo com o vídeo, o que é necessário para ocorrer a combustão?
c) De acordo com o vídeo, escreva as características da combustão completa e incompleta do gás butano. Destaque os reagentes e produtos, e escreva a equação química. Registre em seu caderno.
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