Expansões Gasosas
Objetivo: observar o aumento de energia interna e o trabalho realizado por um gás
em expansão.
O estado de agregação da matéria conhecido como gasoso se caracteriza por não
apresentar força de ligação entre as moléculas. Você sabe que um mol de qualquer
gás monoatômico ocupa um volume de 22,4 litros em CNTP.
Faremos agora uma atividade que está relacionada às mudanças no estado de
agregação, às transformações de energia e ao funcionamento dos motores de
combustão interna.
Material: um acendedor de fogão tipo magiclick, 1 tubo de filme, 2 gotas de álcool.
Prende-se um tubo de filme no acendedor. Colocamos 2 gotas de álcool etanol, com o
conta-gotas (massa de 0,04 g). Feche o tubo e faça a fagulha no acendedor.
a) Descreva o que acontece
b) Para que uma força realize trabalho (ou seja, transfira energia) é necessário
que exista força e um deslocamento na direção dessa força ou, no caso dos
gases que ocorra uma variação não livre de volume. Podemos afirmar que no
caso acima descrito houve realização de trabalho? Justifique.
c) O sistema (tubo de filme + gotas de álcool + tampa) apresentou quais
transformações de energia?
ENERGIA QUÍMICA  ____________________ ____________________
d) Sabendo que a fórmula molecular do etanol é C 2H5OH, determine a quantidade
de matéria de etanol presente no tubo antes da explosão.
e) Em CNTP, qual o volume que essa quantidade de matéria de etanol ocuparia?
f)
Sabe-se que a entalpia de combustão do etanol (quantidade de energia
liberada na combustão por mol) é de 1 368kJ/mol. Determine a energia
liberada pela massa de etanol dentro do tubo, supondo que toda a massa foi
queimada.
g) Supondo que toda energia liberada pela combustão do etanol seja
transformada em energia potencial gravitacional da tampinha, determine a
altura máxima que essa tampinha chegaria, caso o disparo da “arma”
ocorresse na direção vertical. Faça as suposições que julgar necessárias.
h) Você observou que a altura que a tampinha chega é muito menor que a
prevista teoricamente. Abaixo, liste alguns motivos, além do descrito no item h1,
que justifiquem o ocorrido.
h1:
O efeito da resistência do ar sobre a tampinha é grande e dissipa grande parte
da energia cinética dela;
h2:
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_______________________________________________________________
h3:
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
h4:
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i)
O diagrama abaixo representa as 4 etapas do funcionamento de um motor de
combustão interna. Após ver o filme exibido em sala sobre o funcionamento do
motor, responda: Quais são as analogias possíveis de serem feitas entre a
atividade de hoje e o funcionamento de um motor de combustão interna?
Válvula de entrada
Válvula de saída