Em uma análise de combustíveis, uma equipe comparou a combustão completa de metano e etanol. Para estimar as…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma análise de combustíveis, uma equipe comparou a combustão completa de metano e etanol. Para estimar as emissões associadas à energia obtida, considerou que todo o carbono do combustível se transforma em CO2. Os dados utilizados foram: | Combustível | Fórmula | Massa molar (g/mol) | Energia liberada na combustão (kJ/mol) | |---|---|---:|---:| | Metano | CH4 | 16 | 890 | | Etanol | C2H6O | 46 | 1367 | A massa molar do CO2 é 44 g/mol. Para cada combustível, a equipe comparou a massa de CO2 formada com a energia liberada, expressando o resultado em gramas de CO2 por megajoule (MJ). Considerando a combustão completa e os dados da tabela, qual conclusão compara corretamente a emissão de CO2 por unidade de energia liberada pelos dois combustíveis?
- A) O metano emite cerca de 99 g de CO2/MJ, enquanto o etanol emite cerca de 32 g de CO2/MJ; portanto, nessa comparação, o etanol apresenta menor emissão por unidade de energia.
- B) O metano emite cerca de 2,75 g de CO2/MJ, enquanto o etanol emite cerca de 1,91 g de CO2/MJ; portanto, nessa comparação, o etanol apresenta menor emissão por unidade de energia.
- C) O metano emite cerca de 49 g de CO2/MJ, enquanto o etanol emite cerca de 64 g de CO2/MJ; portanto, nessa comparação, o metano apresenta menor emissão por unidade de energia.
- D) O metano emite cerca de 13,5 g de CO2/MJ, enquanto o etanol emite cerca de 17,6 g de CO2/MJ; portanto, nessa comparação, o metano apresenta menor emissão por unidade de energia.
- E) O metano emite cerca de 0,049 g de CO2/MJ, enquanto o etanol emite cerca de 0,064 g de CO2/MJ; portanto, nessa comparação, o metano apresenta menor emissão por unidade de energia.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Na combustão completa, 1 mol de CH4 forma 1 mol de CO2, ou seja, 44 g. Como libera 890 kJ = 0,890 MJ, sua emissão é 44 ÷ 0,890 ≈ 49 g de CO2/MJ.
- 1 mol de etanol (C2H6O) forma 2 mol de CO2, ou seja, 88 g. Como libera 1367 kJ = 1,367 MJ, sua emissão é 88 ÷ 1,367 ≈ 64 g de CO2/MJ.
- Portanto, o metano emite menos CO2 por unidade de energia, como afirma C. A apresenta valores incorretos; B e E têm valores muito abaixo dos calculados; D também não corresponde à razão entre a massa de CO2 e a energia liberada.
💡 Dica: Calcule os mols de CO2 por mol de combustível e divida a massa formada pela energia em MJ.
Alternativa por alternativa
O aluno reconhece que é preciso comparar as emissões por energia, mas obtém valores incompatíveis com a quantidade de CO2 formada e a energia fornecida. Assim, conclui incorretamente que o etanol emite menos por unidade de energia.
O aluno provavelmente erra a conversão ou a divisão entre a massa de CO2 por mol e a energia em MJ, reduzindo excessivamente os valores. Os resultados corretos são aproximadamente 49 e 64 g/MJ.
Cada mol de metano forma 1 mol de CO2, equivalente a 44 g, e libera 890 kJ; isso corresponde a aproximadamente 49 g/MJ. Cada mol de etanol forma 2 mol de CO2, ou 88 g, e libera 1367 kJ, resultando em aproximadamente 64 g/MJ. Assim, a comparação por energia favorece o metano nesse critério específico.
O aluno considera valores que não resultam da divisão da massa total de CO2 formada pela energia liberada por mol. A comparação correta é cerca de 49 g/MJ para o metano e 64 g/MJ para o etanol.
O aluno provavelmente deixa de converter corretamente a energia de kJ para MJ ou aplica um fator de conversão inadequado, obtendo valores mil vezes menores. As emissões são da ordem de dezenas de g/MJ.
Por que engana: Usar a massa do combustível ou comparar apenas o CO2 por mol, sem dividir pela energia liberada.
Raio-X da questão
Emissão de CO2 por unidade de energia
avaliacao
Balanceamento de equações de combustão · Conversão de unidades e razão entre grandezas
Estequiometria da combustão e intensidade de carbono
Usar a massa do combustível ou comparar apenas o CO2 por mol, sem dividir pela energia liberada.
Consumo de energia e impactos ambientais
cientifico
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