UNESP 2011/2
Diariamente podemos observar que reações químicas e fenômenos físicos implicam em variações de energia. Analise cada um dos seguintes processos, sob pressão atmosférica.
I. A combustão completa do metano (CH4) produzindo CO2 e H2O.
II. O derretimento de um iceberg.
III. O impacto de um tijolo no solo ao cair de uma altura h.
Em relação aos processos analisados, pode-se afirmar que:
a
I é exotérmico, II e III são endotérmicos.
b
I e III são exotérmicos e II é endotérmico.
c
I e II são exotérmicos e III é endotérmico.
d
I, II e III são exotérmicos.
e
I, II e III são endotérmicos.
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Resposta
B
Tempo médio
2 min
Resolução
Análise Detalhada dos Processos:
A questão pede para classificar três processos distintos quanto à variação de energia, determinando se são exotérmicos (liberam energia) ou endotérmicos (absorvem energia).
Processo I: A combustão completa do metano (CH4) produzindo CO2 e H2O.
- A combustão é uma reação química que, na grande maioria dos casos, libera energia na forma de calor e/ou luz.
- A queima de combustíveis como o metano (principal componente do gás natural) é um exemplo clássico de reação exotérmica. A equação química balanceada é: \( CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(l) + \text{Energia} \)
- Como há liberação de energia (calor) para o ambiente, o processo I é exotérmico.
Processo II: O derretimento de um iceberg.
- O derretimento é a mudança de estado físico do sólido (gelo) para o líquido (água).
- Para que as moléculas de água no estado sólido (organizadas e com menor energia cinética) passem para o estado líquido (menos organizadas e com maior energia cinética), é necessário fornecer energia ao sistema (iceberg).
- Essa energia é absorvida do ambiente (ar, água circundante). \( H_2O(s) + \text{Energia} \rightarrow H_2O(l) \)
- Como há absorção de energia do ambiente, o processo II é endotérmico.
Processo III: O impacto de um tijolo no solo ao cair de uma altura h.
- Quando o tijolo está a uma altura h, ele possui energia potencial gravitacional. Ao cair, essa energia potencial é convertida em energia cinética.
- No momento do impacto com o solo, a energia cinética do tijolo é rapidamente transformada em outras formas de energia, principalmente calor (aquecendo o tijolo e o solo no ponto de impacto) e som. Uma pequena parte pode causar deformação.
- Essa energia (calor, som) é liberada do sistema (tijolo+solo no ponto de impacto) para as vizinhanças.
- Portanto, o processo de impacto, que envolve a dissipação da energia cinética acumulada, é exotérmico. A energia que o tijolo possuía devido à sua queda é liberada para o ambiente durante a colisão.
Conclusão:
- Processo I: Exotérmico
- Processo II: Endotérmico
- Processo III: Exotérmico
Comparando com as alternativas:
- A: I é exotérmico, II e III são endotérmicos. (Incorreto)
- B: I e III são exotérmicos e II é endotérmico. (Correto)
- C: I e II são exotérmicos e III é endotérmico. (Incorreto)
- D: I, II e III são exotérmicos. (Incorreto)
- E: I, II e III são endotérmicos. (Incorreto)
A alternativa correta é a B.
Dicas
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Lembre-se da definição de exotérmico (libera calor) e endotérmico (absorve calor).
Pense se é preciso fornecer energia para o processo ocorrer (endotérmico) ou se o processo libera energia (exotérmico).
Considere as transformações de energia envolvidas na queda e no impacto do tijolo.
Erros Comuns
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Confundir processos endotérmicos e exotérmicos (ex: achar que derreter libera calor).
Não reconhecer a combustão como um processo tipicamente exotérmico.
Ter dificuldade em analisar o processo III (impacto). Pode-se pensar que o tijolo 'absorve' o impacto, levando à classificação errada como endotérmico, em vez de focar na liberação da energia cinética acumulada.
Associar 'frio' (iceberg) com 'endotérmico' e 'quente' (combustão) com 'exotérmico' de forma simplista, sem analisar o fluxo de energia (o iceberg é frio, mas absorve calor para derreter; a combustão produz calor, liberando-o).
Revisão
Revisão de Conceitos:
- Processo Exotérmico: É um processo (físico ou químico) que libera energia para o ambiente, geralmente na forma de calor. Em reações químicas exotérmicas, a entalpia dos produtos é menor que a entalpia dos reagentes (ΔH < 0). Exemplos: combustão, solidificação, neutralização ácido-base forte.
- Processo Endotérmico: É um processo que absorve energia do ambiente. Em reações químicas endotérmicas, a entalpia dos produtos é maior que a entalpia dos reagentes (ΔH > 0). Exemplos: fusão (derretimento), vaporização, fotossíntese, cozimento de alimentos.
- Combustão: Reação química entre uma substância (combustível) e um comburente (geralmente oxigênio), que libera grande quantidade de energia (calor e luz). É tipicamente exotérmica.
- Mudanças de Estado Físico: Processos físicos que envolvem absorção ou liberação de energia. Fusão (sólido → líquido) e vaporização (líquido → gás) são endotérmicos. Solidificação (líquido → sólido) e condensação (gás → líquido) são exotérmicos.
- Transformação de Energia: A energia não é criada nem destruída, apenas transformada. No caso da queda de um objeto, a energia potencial gravitacional se transforma em energia cinética durante a queda, e esta, por sua vez, se transforma em calor e som (e outras formas, como deformação) no impacto. A liberação dessa energia para o ambiente caracteriza o impacto como exotérmico.
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