FAMERP 2017
A energia liberada na combustão do etanol hidratado é cerca de 70% da energia liberada na combustão de igual volume de gasolina. Considere que o calor específico da água líquida seja 1 cal · g–1 · oC–1. Em um experimento, a combustão de um volume V de etanol hidratado em um calorímetro permitiu elevar a temperatura de 200 g de água líquida de 25 oC a 60 oC. Caso fosse utilizado nesse experimento igual volume de gasolina no lugar do etanol, a temperatura dessa mesma massa de água iria variar de 25 oC até
45 oC.
65 oC.
55 oC.
75 oC.
35 oC.
Resolução
Solução passo a passo
1. Primeiro, calcule a quantidade de calor recebida pela água quando se queima o etanol hidratado.
- Massa de água: \(m = 200\,\text{g}\)
- Calor específico da água: \(c = 1 \,\text{cal}\,\text{g}^{-1}\,{}^{\circ}\text{C}^{-1}\)
- Variação de temperatura: \(\Delta T_E = 60 - 25 = 35^{\circ}\text{C}\)
O calor absorvido pela água (e liberado pelo etanol) é
\[ Q_E = m \cdot c \cdot \Delta T_E = 200 \times 1 \times 35 = 7\,000\,\text{cal} \]2. Sabemos que a energia liberada pela mesma quantidade de gasolina é maior:
\[ Q_E = 0{,}70\,Q_G \quad \Longrightarrow \quad Q_G = \frac{Q_E}{0{,}70} = \frac{7\,000}{0{,}70} = 10\,000\,\text{cal} \]3. Agora, determine a nova variação de temperatura da água se ela recebesse \(Q_G\) em vez de \(Q_E\):
\[ \Delta T_G = \frac{Q_G}{m \cdot c} = \frac{10\,000}{200 \times 1} = 50^{\circ}\text{C} \]4. Como a água começou a 25 °C, a temperatura final será
\[ T_f = 25^{\circ}\text{C} + 50^{\circ}\text{C} = 75^{\circ}\text{C}. \]Resposta: 75 °C (alternativa D).
Dicas
Erros Comuns
Revisão de conceitos
- Calorimetria: Em um sistema isolado, o calor liberado pela reação é igual ao calor absorvido pelo corpo (água) que sofre variação de temperatura.
- Calor específico (c): Quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 g da substância em 1 °C.
- Regra de proporcionalidade: Se a energia de um combustível A é uma fração da energia de um combustível B para o mesmo volume, basta usar essa razão para encontrar o calor que B liberaria.
