DIMVS
Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão

DIMVS 2026

Difícil Referência ENEM - 2024 - Questão 114

Motores a combustão interna liberam diferentes gases poluentes, cuja concentração depende da razão ar/combustível utilizada na combustão. Um gráfico apresenta as concentrações de monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrogênio (NOx), hidrocarbonetos não combustos (HC) e oxigênio residual (O2) em função dessa razão, variando de uma mistura rica (com escassez de ar) a uma mistura pobre (com excesso de ar). Considerando os diferentes regimes de combustão, os processos químicos envolvidos na formação ou consumo desses gases e seus impactos ambientais, é fundamental analisar como essas emissões indicam a eficiência da queima e a poluição gerada pelo motor.

Com base nas características químicas das emissões e sua relação com a razão ar/combustível, qual alternativa apresenta corretamente o comportamento esperado dessas concentrações em uma mistura rica e em uma mistura pobre?

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Resolução

A questão aborda a relação entre a razão ar/combustível e as emissões de poluentes em motores a combustão interna, exigindo análise detalhada dos processos químicos envolvidos na formação de CO, CO2, NOx, HC e O2 residual. Para resolver, é preciso compreender como a variação da quantidade de ar (mistura rica: pouco ar; mistura pobre: muito ar) afeta a eficiência da combustão e a formação dos poluentes. Em mistura rica, há pouco oxigênio, favorecendo a combustão incompleta e aumentando CO e HC, enquanto NOx diminui devido à menor temperatura e disponibilidade de O2. Já em mistura pobre, o excesso de ar favorece a combustão completa (menos CO e HC), mas o excesso de O2 e temperaturas elevadas aumentam NOx e O2 residual. O CO2 atinge máximo próximo da mistura estequiométrica, pois é onde a combustão é mais eficiente. O raciocínio exige integrar conceitos de estequiometria, cinética química, formação de poluentes e impactos ambientais.

Comentários por alternativa

  1. A Em mistura rica, aumenta a emissão de CO e HC, diminui a de NOx e O2; em mistura pobre, aumenta a emissão de NOx e O2, diminui a de CO e HC, com o CO2 apresentando pico intermediário.
    A alternativa A está correta em quase todos os aspectos, mas erra ao afirmar que NOx aumenta em mistura pobre sem considerar que seu pico ocorre próximo da mistura estequiométrica e pode cair em excesso de ar devido à diminuição da temperatura.
  2. B Em mistura rica, aumentam as emissões de CO2 e NOx, diminui a emissão de CO; em mistura pobre, aumentam CO e HC devido à queima incompleta, e o O2 residual diminui significativamente.
    A alternativa B erra ao afirmar que CO2 aumenta em mistura rica e que CO diminui, além de sugerir que CO e HC aumentam em mistura pobre, o que contradiz o comportamento típico de combustão mais completa com excesso de ar.
  3. C Em mistura rica, há aumento das emissões de CO, HC e O2, enquanto NOx e CO2 diminuem; em mistura pobre, CO e HC caem, NOx sobe, assim como CO2 e O2, indicando queima mais completa com excesso de ar.
    A alternativa C incorretamente indica aumento de O2 em mistura rica e aumento de CO2 em mistura pobre, além de sugerir que NOx e CO2 sobem juntos, o que não ocorre em excesso de ar devido à queda de temperatura.
  4. D Em mistura rica, as concentrações de HC e CO diminuem devido à maior combustão, NOx e O2 aumentam pela maior temperatura; em mistura pobre, HC e CO se elevam pela menor eficiência, NOx e CO2 caem devido à baixa temperatura.
    A alternativa D erra ao afirmar que HC e CO diminuem em mistura rica (na verdade aumentam) e que NOx e O2 aumentam, além de sugerir que HC e CO aumentam em mistura pobre, o que não condiz com a combustão mais eficiente.
  5. E Em mistura rica, ocorre aumento dos níveis de CO e HC por combustão incompleta, redução do O2 residual, e queda no NOx; em mistura pobre, há maior presença de NOx e O2 pela oxidação eficiente, com queda de CO e HC e pico de CO2 pela combustão mais completa.
    A alternativa E está correta: em mistura rica, CO e HC aumentam pela combustão incompleta, O2 residual cai e NOx diminui; em mistura pobre, NOx e O2 aumentam devido ao excesso de ar e alta temperatura, CO e HC caem e CO2 atinge pico intermediário, refletindo a eficiência máxima da queima próxima da estequiometria.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. Por que a emissão de NOx pode diminuir em misturas muito pobres, mesmo com excesso de oxigênio?
Em misturas muito pobres, a temperatura da combustão diminui, reduzindo a formação de NOx, pois a reação entre N2 e O2 é favorecida por altas temperaturas.
2. Explique por que o CO2 atinge um pico próximo à mistura estequiométrica em motores a combustão.
O CO2 atinge um pico porque, na mistura estequiométrica, há proporção ideal de ar e combustível, promovendo combustão completa e máxima produção de CO2.
3. Como o excesso de ar pode afetar a eficiência energética de um motor a combustão?
O excesso de ar pode esfriar a câmara de combustão, reduzindo a eficiência térmica e, consequentemente, o rendimento energético do motor.
4. Por que a emissão de hidrocarbonetos não queimados (HC) é maior em mistura rica?
Em mistura rica, falta oxigênio para oxidar totalmente o combustível, resultando em maior quantidade de hidrocarbonetos não queimados nos gases de escape.
5. Qual é o impacto ambiental da emissão de NOx pelos motores a combustão?
Os NOx contribuem para a formação de chuva ácida e smog fotoquímico, além de serem prejudiciais à saúde respiratória.
6. Como a temperatura da combustão influencia a formação de poluentes em motores?
Temperaturas elevadas favorecem a formação de NOx, enquanto temperaturas baixas aumentam a emissão de HC e CO devido à combustão incompleta.
7. Explique por que o oxigênio residual (O2) é mais elevado em misturas pobres.
Em misturas pobres, há excesso de ar, de modo que parte do oxigênio não é consumida na combustão, resultando em maior concentração de O2 nos gases de escape.

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