de
líquido a
é adicionado à água, para produzir
de solução diluída de
. Os valores dos calores de formação do
líquido e da solução diluída são
e
. Se a capacidade calorífica da solução for considerada como sendo igual à da água, e a temperatura inicial for de
, qual será, aproximadamente, a temperatura final? A densidade do
a
é
.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que pede.
-
Dados do enunciado:
- Volume de ácido sulfúrico líquido adicionado:
. - Concentração do ácido:
(ácido puro líquido). - Volume final da solução diluída:
. - Calor de formação do
: . - Calor de formação da solução diluída de
: . - Densidade do
a : . - Temperatura inicial:
. - Suposição: capacidade calorífica da solução igual à da água.
- Volume de ácido sulfúrico líquido adicionado:
-
O que se pede:
- A temperatura final aproximada
da solução após a diluição (assumindo que todo o calor liberado aquece a solução).
- A temperatura final aproximada
Passo 2
Calcular a massa de
adicionada.
- Converter volume para
: . - Usar a densidade para achar a massa:
Passo 3
Calcular o número de mols de
.
- Massa molar aproximada do
: . - Nº de mols:
Passo 4
Determinar o calor liberado por mol ao passar do ácido líquido para a solução e o calor total liberado.
-
A variação de entalpia por mol para a transformação
solução é Explicação curta: o calor de formação da solução é mais negativo, logo a transformação libera energia; o sinal negativo indica processo exotérmico. -
Calor total liberado (magnitude):Converter para joules:Observação didática: aqui tomo o valor positivo
como a energia que aquece a solução; o sinal negativo do apenas indica que foi liberado calor.
Passo 5
Determinar a massa total da solução e a capacidade calorífica a usar.
-
O enunciado diz que o volume final da solução é
. Aproximando a densidade da solução por (água), a massa total da solução será aproximadamente (Isto inclui osde ácido e o restante é água; para calorimetria tomamos a massa total de .) -
Capacidade calorífica específica da água (assumida para a solução):Explicação didática: a fórmula que liga calor absorvido à variação de temperatura é
, onde é o calor absorvido (J), a massa (g), a capacidade térmica específica (J·g⁻¹·°C⁻¹) e a variação de temperatura (°C).
Passo 6
Calcular a variação de temperatura
e a temperatura final
.
-
Usar a equação de balanço térmico (todo o calor liberado aquece a solução):
-
Substituindo os valores:
-
Temperatura final: