Um dos agentes que mais contribui para a poluição do ar é o automóvel a combustão interna. Em áreas urbanas, isso é demonstrado dramaticamente pela fumaça fotoquímica, resultante da interação entre óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e luz solar, para formar produtos de oxidação, que causam irritação aos olhos, ao aparelho respiratório e danos às plantas. As condições de operação de motores a combustão, como a razão da mistura ar/combustível no cilindro, influenciam na composição dos gases lançados pelo escapamento na atmosfera. O gráfico ilustra a variação nas composições dos principais gases, dióxido de carbono (CO2), hidrocarbonetos (HC), monóxido de carbono (CO), monóxido de nitrogênio (NO) e oxigênio molecular (O2), emitidos por um motor a gasolina, em diferentes razões ar/combustível, em massa.
Na condição de razão ar/combustível igual a 18, haverá uma emissão
A) baixa de O2 e alta de NO.
B) baixa de NO e alta de HC.
C) baixa de CO e alta de CO2.
D) baixa de HC e alta de CO.
E) baixa de CO2 e alta de HC.
resolução em texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
- Interpretação de gráficos.
- Compreensão de reações químicas em motores de combustão interna.
- Análise da poluição ambiental.
Nível da Questão: Médio.
Gabarito: Letra C.
1º Passo: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Comando da Questão:
Identificar a relação entre a razão ar/combustível no motor e os gases emitidos, considerando o gráfico fornecido.
Palavras-chave:
- “Razão ar/combustível igual a 18”
- “Emissão de gases”
- “Alta e baixa emissões”
Objetivo:
Determinar, com base no gráfico, qual combinação de gases apresenta baixa emissão de um componente e alta emissão de outro na razão ar/combustível de 18.
Dica Geral:
⚠️ Atente-se às tendências no gráfico: nas condições de excesso de ar (razão > 15), priorize a análise do dióxido de carbono (CO₂) e monóxido de carbono (CO), que sofrem mudanças significativas.
2º Passo: Tradução e Interpretação do Gráfico
O gráfico mostra a emissão dos gases CO₂, HC, CO, NO e O₂ em função da razão ar/combustível. Observando o ponto correspondente à razão ar/combustível igual a 18:
- CO₂ (dióxido de carbono): Emissão baixa. Isso ocorre porque, com o aumento de ar, o combustível está em menor proporção, limitando a produção de CO₂.
- CO (monóxido de carbono): Emissão muito baixa, pois a combustão é mais completa em razão da grande quantidade de oxigênio disponível.
- HC (hidrocarbonetos): Emissão alta, devido à presença de combustível não queimado em excesso de ar.
- O₂ (oxigênio): Emissão alta, já que o excesso de ar não é consumido completamente.
- NO (monóxido de nitrogênio): Emissão moderada, pois depende de altas temperaturas, que não são tão intensas nesta condição.
Conclusão parcial:
Na razão ar/combustível de 18, há baixa emissão de CO e alta emissão de CO₂.
3º Passo: Explicação de Conceitos Necessários
- Razão ar/combustível (estequiometria):
Refere-se à proporção ideal de ar e combustível para queima completa. Para a gasolina, a razão estequiométrica é cerca de 14,7 (massa de ar/massa de combustível). - Influência da razão na combustão:
- Razão < 14,7 (deficiência de ar): Combustão incompleta, alta emissão de CO e HC.
- Razão = 14,7 (estequiométrica): Combustão quase completa, maior emissão de CO₂.
- Razão > 14,7 (excesso de ar): Combustão mais completa, baixa emissão de CO e HC, mas emissão elevada de O₂.
- Formação dos gases:
- CO: Indica combustão incompleta (pouco oxigênio).
- HC: Representa combustível não queimado.
- CO₂: Principal produto da combustão completa.
- NO: Formado em altas temperaturas e excesso de oxigênio.
4º Passo: Análise das Alternativas
A. Baixa de O₂ e alta de NO.
- Erro: A emissão de O₂ é alta em razão de ar/combustível igual a 18. Além disso, o NO é apenas moderado, não alto.
B. Baixa de NO e alta de HC.
- Erro: Embora o NO esteja baixo, o HC não é alto nesta condição.
C. Baixa de CO e alta de CO₂.
- Correto: O gráfico mostra que, em razão de 18, o CO é praticamente zero, enquanto o CO₂, apesar de diminuir, ainda é alto em relação aos outros gases.
D. Baixa de HC e alta de CO.
- Erro: O HC não está baixo e o CO está praticamente nulo.
E. Baixa de CO₂ e alta de HC.
- Erro: Embora o CO₂ seja baixo, o HC não é tão alto quanto sugerido.
Dica Geral:
⚠️ Em questões sobre combustão, sempre observe como a proporção de ar influencia a queima do combustível e a formação dos gases!
5º Passo: Conclusão e Justificativa Final
Conclusão: A alternativa correta é C (Baixa de CO e alta de CO₂) porque, na razão ar/combustível igual a 18, a combustão ocorre com excesso de oxigênio, o que reduz drasticamente o CO e mantém o CO₂ como um dos principais produtos da reação.
Resumo Final:
A análise do gráfico revela que, em razão de ar/combustível superior à estequiométrica, há uma diminuição significativa do CO, indicando combustão mais completa, e uma proporção ainda alta de CO₂ devido à queima eficiente do combustível.
