Question

Certo automóvel de tração dianteira consome 1L de etanol em 16min e 40s mantendo a velocidade de 72km/h. Durante esse processo, a força total que os pneus dianteiros exercem para trás no solo mede 280N. Sabe-se que a reação de combustão do etanol é:
CH3CH2OH(l) +3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g) +1400kJ/mol

Qual o rendimento do motor desse automóvel nessa situação?
Dados: densidade do etanol: 920g/L

a 20%
b 25%
c 30%
d 40%

Answer 1

Utilizando bastantes conceitos químicos e físicos de energia, temos que este rendimento é de 30%. Letra c).

Explicação:

Vamos primeiramente encontrar a massa mola do etanol, sabendo a massa molar dos seguintes elementos:

$H=1$

$C=12$

$O=16$

Assim a massa molar do etanol é de

$CH_3CH_2OH=12+3.1+12+2.1+16+1=46$

Assim a massa molar do etanol é de 46 g/mol.

Agora podemos descobrir quantos mol de etanol tem em 1L, pois como nós temos a densidade de 920 g por L, então quer dizer que temos 920 g de etanol, e como a cada 46 g de etanol, nós temos 1 mol, então:

$\frac{920}{46}=20$

Então temos 20 mols de etanol, neste combustível.

E podemos ver pela reação descrita que cada mol da reação libera 1400 Kj, então com 20 mols teremos:

$20.1400=28000Kj$

Assim temos que este motor recebeu 28000Kj de energia inicialmente, agora vamos descobrir quanto ele gastou.

Para isso, vamos agora converter a velocidade de km/h para m/s:

$\frac{72}{3,6}=30$

Assim temos que este carro estava a 30 m/s constantemente.

Vamos passar o tempo para segundos também:

$16.60+40=1000s$

Assim temos que este carro percorreu com esta velocidade por 1000s, com estes dados podemos descobrir a distancia que ele percorreu:

$v=\frac{D}{t}$

$30=\frac{D}{1000}$

$30.1000=D$

$D=30000m$

Assim este carro percorreu a distancia de 30 mil metros fazendo uma força de 280 N, com este dados podemos achar o trabalho que este carro realizou, pois trabalho é força vezes deslocamento:

$T=F.D$

$T=280.30000$

$T=280.30000$

$T=8400000J$

Ou

$T=8400KJ$

Assim como sabemos que trabalho é a energia realizada , então temos que este carro recebeu 28000 KJ e gastou 8400 KJ, então o seu rendimento é:

$r=\frac{8400}{28000}=0,3$

O rendimento deste automóvel é de 0,3 ou 30%. Letra c).

Answer 2

Resposta: 20%

Explicação:

V= d/ t

(V= 72km/h = 20m/s; t= 16 min 40s= 1000s)

20= d/1000

D=20000m

Para saber o w dissipado:

Mm CH3CH2OH: 12+3+12+2+16+1: 46g/mol

Na questão fala que existem 920g/l (em 1l, da questao, temos 920g)

46g-------1mol

920g-----x

X= 20 mol,

Logo: 1400kj (1 mol)

2800kj (20 mol)

N= fu.d/wd

N= 280N. 20000/ 28000 (5600000j= 5600kj)

N= 5600kj/ 28000

N=0.2.100 (transformar em %l)

N= 20%

LETRA A

Obs.: fu.d= força útil. Distância (wutil- trabalho util)

Wd= trabalho dissipado