UEMG 2015
“Está chegando ao Brasil, o café “hot when you want” (em português, “quente quando você quiser”), da Nescafé, desenvolvido na Universidade de Southampton, Inglaterra. Basta apertar um botão no fundo da lata, esperar três minutos e pronto! Café quentinho (a 60oC) durante 20 minutos! Mas, afinal, qual será a tecnologia de ponta do “hot when you want”? Apenas um compartimento no fundo da lata que contém, separadamente, a cal viva (a mesma do fogo grego!) e a água. Ao apertar o botão no fundo da lata, a placa que separa essas duas substâncias se rompe e a reação começa. O calor desprendido na reação é então aproveitado para aquecer o café na parte superior da lata. Simples, mas genial!”
http://www1.folha.uol.com.br/folha/educacao/ult305u10268.shtml. Acesso em 3/7/2014
A reação e a energia envolvidas estão descritas na equação abaixo:
CaO (s) + H2O(ℓ) → Ca(OH)2(aq) ΔH= - 20,4 kcal/mol
Considere que são necessários 0,3 kcal de energia para se elevar em 1°C a temperatura de 300mL de água contida numa latinha de café “hot when you want” e que toda energia liberada seja utilizada para aquecer a bebida.
Qual a massa aproximada de óxido de cálcio (CaO) que será utilizada na reação para que a temperatura da bebida passe de 20oC para 60oC ?
33g
0,014g
12g
0,82g
Resolução
1. Energia necessária para aquecer o café
• Volume de café ≈ 300 mL (tratado como água).
• O enunciado informa que 0,3 kcal elevam a temperatura desse volume em 1 °C.
• Variação de temperatura: \(60\,^{\circ}\text{C}-20\,^{\circ}\text{C}=40\,^{\circ}\text{C}\).
\[Q = 0{,}3\;\text{kcal }\times 40 = 12\;\text{kcal}\]
2. Energia fornecida pela reação
\[\text{CaO (s)} + \text{H}_2\text{O (ℓ)} \;\longrightarrow\; \text{Ca(OH)}_2\text{(aq)}\qquad \Delta H = -20{,}4\;\text{kcal mol}^{-1}\]
Cada mol de CaO libera 20,4 kcal.
3. Quantidade de CaO necessária
\[n = \frac{Q}{|\Delta H|}=\frac{12}{20{,}4}\approx 0{,}588\;\text{mol}\]
4. Massa correspondente
Massa molar CaO: \(M_{\text{CaO}} = 40+16 = 56\;\text{g mol}^{-1}\).
\[m = n\,M = 0{,}588\;\text{mol}\times 56\;\text{g mol}^{-1}\approx 33\;\text{g}\]
5. Resposta
São necessários, aproximadamente, 33 g de CaO.
Dicas
Erros Comuns
- Quantidade de calor (Q): \(Q = m\,c\,\Delta T\). O enunciado já fornece diretamente o calor para cada grau.
- Entalpia de reação (\(\Delta H\)): valor negativo indica liberação de energia; sua magnitude fornece a energia por mol de reagente.
- Estequiometria: usa a proporção energia liberada / mol para determinar quantidade necessária do reagente.
- Massa molar: soma das massas atômicas fornece g mol−1.
