Aula 06 – Química e Física – Everton / Bruno / Steger – Desfibrila

Everton e Bruno
Steger
PROBLEMA 01: Poder calorífico em kJ por grama
(Etanol)
46g _____ 1400 kJ
1g _____ X
X = 30,4 kJ  O poder calorífico do etanol é 30,4 kJ/grama.
(Octano)
114g _____ 5400 kJ
1g _____ Y
Y = 47,4 kJ O poder calorífico do octano é 47,4 kJ/grama.
Conclusão: Quando queimamos completamente massas iguais de etanol e octano, O OCTANO LIBERA MAIS ENERGIA!!!
PROBLEMA 02: Comparação entre as quantidades de CO2 emitidas para gerar o mesmo conteúdo de energia:
(Etanol)
2 mol de CO2 _____ 1400 kJ
1 mol de CO2 _____ X
(Octano)
8 mol de CO2 _____ 5400 kJ
1 mol de CO2 _____ Y
X = 700 kJ  O etanol libera 700 kJ por
mol de CO2 emitido.
Y = 675 kJ  O octano libera 675 kJ por
mol de CO2 emitido.
Conclusão: Como o etanol libera mais energia por mol de CO2 emitido, A COMBUSTÃO COMPLETA DO
ETANOL CONTRIBUI MENOS QUE A COMBUSTÃO COMPLETA DO OCTANO PARA O EFEITO ESTUFA.
PROBLEMA 03: A fornalha de uma caldeira consome octano a uma taxa de 15,2 litros por minuto. Determine
a taxa de liberação de energia, admitindo a combustão completa do combustível.
Como a densidade do octano é 0,75 g.cm-3, podemos afirmar que este valor equivale a 0,75 kg/L. Logo:
114g
_____
11,4.103g _____
5400 kJ
Q
Q = 5,4.105 kJ ou 540 MJ  A taxa de liberação de calor é 540 MJ por minuto.
PROBLEMA 04: Qual a potência total, em MW, fornecida na queima do combustível na fornalha?
RESOLUÇÃO :
PROBLEMA 05: Qual a massa de água, inicialmente a 500C que é transformada em vapor a 1200C por minuto
na caldeira?
Dados:
1 cal = 4J
Calor específico da água = 1 cal/goC.
Calor específico do vapor = 0,5 cal/g0C.
Calor específico latente de vaporização da água = 540 cal/g0C.
Apenas 75% da energia liberada na queima do combustível foi absorvida pela água.
RESOLUÇÃO :
•Cálculo da quantidade de calor absorvida pela água
•Cálculo da Quantidade de Calor útil em calorias
•Cálculo da massa de água transformada em vapor
PROBLEMA 06: Qual princípio físico utilizado para explicar a transformação de energia mecânica em elétrica no gerador?
RESOLUÇÃO :
Um campo magnético ao atravessar a área de uma espira determina um fluxo magnético. A variação do fluxo magnético
induz uma diferença de potencial ( tensão elétrica – ddp). A Lei Física é chamada de LEI FARADAY e explica o fenômeno físico
chamado de INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA. A ddp induzida em um circuito fechada provoca uma corrente elétrica e assim
Energia Mecânica é transformada em Energia Elétrica.
PROBLEMA 07: Considerando que 5MW é a potência útil do gerador e que na linha de transmissão a tensão da rede é de
100.000V, qual a intensidade de corrente na rede elétrica?
RESOLUÇÃO :
PROBLEMA 08: A corrente elétrica anterior foi utilizada para a recuperação do cobre presente em uma solução
aquosa de CuSO4. Sabendo que o processo foi efetuado com eletrodos inertes de platina durante 16 minutos e 5
segundos, determine a massa do metal que depositar-se-á no cátodo e identifique o gás que será liberado no
ânodo dessa célula eletrolítica.
(Dados: 1 F = 96500 C.mol–1 ; Cu = 63,5 g.mol–1)
As equações envolvidas na eletrólise de uma solução aquosa de CuSO4 são:
Dissociação do sal: CuSO4 (aq)  Cu2+ (aq) + SO42– (aq)
Ionização da água: 2H2O (l)  2H+ (aq) + 2OH– (aq)
Descarga no cátodo: Cu2+ (aq) + 2e–  Cu0 (s)
Descarga no ânodo: 2OH– (aq)  H2O (l) + ½ O2(g) + 2e–
Reação Global :
(REAÇÃO DE REDUÇÃO, POLO NEGATIVO)
(REAÇÃO DE OXIDAÇÃO, POLO POSITIVO)
CuSO4 (aq) + H2O (l)  H2SO4 (aq) + Cu0(s) + ½ O2(g)
Conclui-se que o gás liberado no ânodo será o OXIGÊNIO MOLECULAR.
Cálculo da massa de cobre que será depositada no cátodo:
63,5g
m
(Cobre)
_____
2x96500 C (2,0 mol de elétrons)
_____
50x965 C
m = 15,875 g
Conclui-se que a massa de cobre depositada no cátodo será de APROXIMADAMENTE 16 gramas.
PROBLEMA 09: Analise o texto e as afirmativas apresentadas a seguir.
Uma residência tem rede elétrica de 120 V. Em determinado dia, observa-se que, durante duas horas,
permanecem ligadas à tensão de 120 V uma lâmpada de filamento com potência de 100 W, um ferro de
passar roupas de 800 W e um aquecedor elétrico de água de 4000 W. Em decorrência disso, é possível
afirmar que:
I. o consumo de energia elétrica total durante as duas horas é de 9,8 kWh.
II. a corrente elétrica no resistor do ferro de passar roupas é 3 A.
III. a resistência elétrica do aquecedor de água vale 3,6 .
IV. a resistência elétrica da lâmpada é menor do que a do ferro de passar e a do aquecedor.
RESOLUÇÃO :
PROBLEMA 10: Uma das formas mais utilizadas para o aproveitamento da energia solar é o aquecimento da água em
edificações residenciais, industriais, comerciais e, principalmente, em hospitais, por meio de aquecedores solares. A
figura ilustra o esquema de funcionamento de um aquecedor solar de água.
(Wolfgang Palz. Energia solar e fontes alternativas, 1981.)
Analise as alternativas abaixo e marque V (Verdadeiro) ou F (Falso).
•Um sistema para aquecer água, usando energia solar, é instalado em uma casa para
fornecer 600 L de água quente a 60 °C durante um dia. A água é fornecida para casa a 24
°C e a potência média por unidade de área dos raios solares é 100 W/m2. A área da
superfície dos painéis solares necessários é 10 m2. Dado: cágua = 4x103 J/kg0C, dágua = 1kg/L
•As chapas de alumínio e as tubulações de água devem ser pintadas de preto, pois a cor
preta aumenta a absorção da energia radiante do sol incidente, aquecendo mais
rapidamente a água.
•O processo de transmissão de calor, que ocorre das placas quentes para a água, é
chamado de convecção, ocorrendo devido ao deslocamento de matéria.
•As placas de vidro colocadas sobre as tubulações são transparentes à luz, mas boas
refletoras de radiação infravermelha e por isso ajudam no aquecimento da água no
interior da tubulação.
•A água circula entre os coletores e o reservatório térmico através de um sistema natural,
por convecção. A água dos coletores fica mais quente e, portanto, menos densa que a
água no reservatório. Assim a água fria “empurra” a água quente gerando a circulação.
•Em todo o processo de aquecimento desse sistema, não há transferência de calor por
condução.
•A condução de calor só ocorre nas placas, pois são metálicas, mas não na água.
RESOLUÇÃO :