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Eficiência dos diferentes combustíveis

Publicado por 
novaescola
Objetivo(s) 
  • Discutir as vantagens e desvantagens do uso de diferentes tipos de combustível
  • Calcular a eficiência de motores movidos por diferentes combustíveis

 

Conteúdo(s) 
  • Análise de dados; preço; eficiência

 

Ano(s) 
Tempo estimado 
Duas aulas
Material necessário 
Desenvolvimento 
1ª etapa 

Introdução 
Desde que o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) colocou as emissões de carbono entre as principais causas do aquecimento global, muitas tentativas vem sendo realizadas para minimizá-las. Uma das alternativas é substituir os combustíveis fósseis que alimentam os veículos pelas chamadas "energias limpas". O assunto é tema da reportagem "Reinvenção da roda", publicada em VEJA.

Aproveite o texto e este plano de aula para discutir com os alunos a eficácia das medidas voltadas para minimizar a produção de gases responsáveis pelo efeito estufa.

Inicie a aula conversando com a turma sobre o aquecimento global. Pergunte aos alunos o que sabem sobre o assunto. Questione-os sobre as causas e as consequências desse fenômeno. Conte à classe que os pesquisadores do IPCC vem fazendo diversos alertas sobre o aumento das emissões de carbono e o consequente crescimento da concentração de gases causadores do efeito estufa na atmosfera. Comente com a turma que, segundo esses pesquisadores, os automóveis estão entre os maiores responsáveis pela emissão de carbono.

Pergunte à classe quais são as alternativas para resolver o problema. Os alunos devem citar ações como: melhorar o transporte público; substituir os automóveis por bicicletas; deixar os carros em casa e percorrer pequenas distâncias a pé. Algum aluno deve sugerir também a substituição dos combustíveis fósseis por outros menos poluentes.

Pergunte, então, se a turma acredita que seria possível utilizar carros elétricos. Discuta os prós e contras dessa medida. Dê um tempo para que os alunos apresentem suas hipóteses. Em seguida, organize uma lista no quadro com as vantagens e desvantagens apontadas.

Proponha que a classe leia a reportagem "A reinvenção da roda", publicada em VEJA. Peça que os estudantes reavaliem suas respostas. Pergunte se eles encontraram no texto outras vantagens ou desvantagens que devem ser acrescentadas à lista.

Para finalizar, peça que os alunos se dividam em cinco grupos e proponha o seguinte desafio. Cada grupo será o revendedor de um tipo de combustível (gasolina, álcool, diesel, gás natural veicular (GNV) e eletricidade). Eles estão participando de uma concorrência e precisam convencer o cliente de que sua opção é a mais vantajosa.

Sorteie os combustíveis entre os grupos e, em seguida, faça um levantamento coletivo das variáveis que devem ser levadas em conta na negociação. Ajude a turma a perceber que há dois pontos em jogo: a vantagem econômica e o impacto ambiental.

Para a aula seguinte, peça que tragam informações sobre preço, autonomia e eficiência do combustível que escolheram. Proponha que pesquisem, também, o impacto ambiental dele.

2ª etapa 

Inicie a aula retomando a atividade proposta. Reproduza no quadro a tabela abaixo e peça que os grupos preencham com as informações encontradas. Explique que os valores podem variar um pouco, pois o consumo depende do carro e o preço depende do lugar.
 

Combustível Consumo Preço (R$) Preço por km
Gasolina      
Álcool      
Diesel      
Gás (GNV)      
Energia Elétrica      

 

Com base na tabela, peça que os grupos calculem o custo por quilômetro rodado com cada combustível. Quando a turma terminar, discuta os resultados encontrados e complete a tabela no quadro.

Para ajudar na correção, observe a tabela abaixo, preenchida com valores médios.

 

Exemplo
 

Combustível Consumo Preço (R$) Preço por km
Gasolina 10,1 km/L 2,35 por litro 0,23
Álcool 8,3 km/L 1,40 por litro 0,17
Diesel 9,8 km/L 1,87 por litro 0,19
Gás (GNV) 13,8 km/m3 1,40 por m3 0,10
Energia Elétrica*     0,22

* Com base na reportagem, a conta seria 12 meses x 184 reais por mês / 10.000 km

 

Com base nos dados acima cada quilômetro rodado com gasolina custa R$ 0,23; com álcool, R$ 0,17; com diesel, R$ 0,19; com GNV, R$ 0,10; e com o carro elétrico, R$ 0,22.

É importante, também, considerar a eficiência energética dos motores. Informe aos alunos que, em um carro a gasolina, boa parte da energia gerada na combustão é perdida na forma de calor. Por isso, a eficiência desse motor é da ordem de 20%. Isto é, cerca de 80% do conteúdo energético da gasolina é desperdiçado na forma de calor e apenas 20% e convertido em trabalho mecânico.

Com relação ao carro elétrico, proponha que os alunos determinem a eficiência total do veículo, sabendo que a eficiência da bateria é ordem de 90% e eficiência do motor é de 80%. Lembre também que a eletricidade que abastece a bateria é gerada por alguma usina. Se ela for termoelétrica, terá eficiência de 40% (ou seja, 40% do combustível será convertido em eletricidade) e vai produzir corrente alternada, que terá que ser transformada em corrente contínua para alimentar a bateria num processo com 90% de eficiência.

Para facilitar a comparação, pode-se supor que a usina seja alimentada pelo mesmo combustível do carro (gasolina, álcool, diesel ou GNV).

Quando os alunos terminarem, confirme que a eficiência total seria 0,9*0,8*0,4*0,9 = 0,26 = 26%, o que torna o motor a eletricidade, de fato, mais eficiente sob o ponto de vista energético. 

Com os dados em mãos, peça que os alunos retomem a discussão sobre o combustível mais vantajoso. Relembre-os que não estão em jogo apenas as vantagens monetárias.
Proponha que cada grupo prepare uma propaganda de no máximo um minuto defendendo o combustível escolhido. Enquanto os estudantes trabalham, circule na classe verificando a qualidade das pesquisas realizadas e os argumentos que estão sendo preparados para a apresentação.

Reserve os últimos 15 minutos da aula para a apresentação dos alunos. Para encerrar a atividade, discuta com a turma as vantagens e desvantagens apresentadas para cada combustível. Questione-os sobre os aspectos em jogo na hora de optar por gasolina, álcool, diesel, GNV ou eletricidade. Finalize a atividade fazendo uma avaliação coletiva com os alunos.

Avaliação 

Considere a participação da classe nas atividades propostas, a qualidade das pesquisas realizadas e os argumentos levantados. Considere, também, a participação da turma na avaliação coletiva.

Créditos:
Gustavo Issac Killner
Formação:
professor de Física do Colégio Santa Cruz, em São Paulo
Autor Nova Escola

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